基于Fortran的計算程序開發(fā)在節(jié)能評估中的應用

孫奇　王廣飛　丁亮

【摘 要】依據國家發(fā)改委要求，新建核電站應進行節(jié)能評估計算并單獨編制節(jié)能評估報告書。在對核電站中的清水離心泵進行節(jié)能評估計算時，發(fā)現(xiàn)計算工作量大、容易出錯。針對這一問題，利用Fortran編寫程序，實現(xiàn)清水離心泵目標能效限定值及節(jié)能評價值的自動計算，以滿足節(jié)能評估報告書的編寫需求。經設計人員在工程項目中使用，發(fā)現(xiàn)該項改進能大大縮減計算時間，并保證計算準確率。

【關鍵詞】節(jié)能評估；Fortran；清水離心泵

0 引言

依據國家發(fā)改委2010年第6號令要求[1]，年綜合能源消費量3000噸標準煤以上，或者電力年消費量500萬千瓦時以上，或年石油消費量1000噸以上，或年天然氣消費量100萬立方米以上的固定資產投資項目，應單獨編制節(jié)能評估報告書[1]。該文件及其審查意見，將作為項目審批、核準及開工建設的前置性條件以及項目設計、施工和竣工驗收的依據。因此，公司對于節(jié)能報告書編寫給予極高重視。工藝系統(tǒng)設計人員在參與該項工作時，需核算各主要用電設備參數，依據設備參數及相應標準，計算出目標能效限定值及節(jié)能評價值，并做出能效評價。由于該項工作一般要求在項目申請階段完成，設備尚未訂貨，其參數往往出現(xiàn)變化。手動計算不僅效率低下，而且在計算中稍有疏忽，會大大影響計算結果，經常需要2，3位工程師進行互相驗證，以保證計算結果的準確性。針對這一問題，本文以Fortran為開發(fā)平臺，開發(fā)相應工具程序，實現(xiàn)了核島工藝系統(tǒng)主要耗電設備的數據自動處理，降低設計員工的工作強度，保證了計算結果的準確性。

1 開發(fā)工具簡介

本程序是利用Compaq Visual Fortran v6.6開發(fā)的，該程序也簡稱為CVF， 編程標準為Fortran 90。隨著微型計算機的發(fā)展和普及，越來越多的工程技術人員選擇編寫計算程序來解決一些工程問題。Fortran程序起源于20世紀50年代，具有流程簡潔、易懂，矩陣計算能力強大等優(yōu)點。此外，它還擁有大量豐富、開源的源程序，工程技術人員可以便利地移植到自己的程序中，避免了不必要的重復勞動[2]。

目前常見的Fortran編輯器有兩個，分別是Compaq Visual Fortran（CVF） 以及Intel Visual Fortran （IVF）。CVF 與IVF均源于微軟的Fortran PowerStation 4.0，與IVF相比，CVF具有應用范圍廣、下載方便、免費、體積小及配置要求低等優(yōu)點，完全可以滿足正常工程計算編程應用。

2 開發(fā)過程

2.1 程序流程圖

程序開發(fā)及計算流程圖如圖1所示。

2.2 設計依據

本計算的依據為GB 17962-2007——清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值。該標準于2007年11月發(fā)布，2008年7月開始實施，部分章節(jié)為強制性標準。標準中給出了關于清水離心泵的能效限定值和節(jié)能評價值的定義及計算方法，適用于多數單級及多級清水離心泵。標準中還指出，在該標準執(zhí)行3年之后（即2011年以后），以目標能效限定值取代能效限定值來對清水離心泵的節(jié)能水平進行評價[3]。

2.2.1 獲取泵的基本參數

獲取泵參數，需要輸入的泵參數有：泵為單吸還是雙吸，泵的級數、流量、揚程及轉速等，并給出適當的輸入提示，參見圖2。使用的參數為基本的Fortran讀寫參數，并提前規(guī)定了參數的數據類型，如果不按照要求進行輸入，程序則自動終止。

2.2.2 判斷比轉速及流量是否符合條件

《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值》中指出，對于流量大于10000m3/h的清水離心泵，其目標能效限定值及節(jié)能評估值可以直接給出，無需計算。此外，該標準中只給出了比轉速為20到300之間的泵的計算方法，超出該范圍的泵也不適用于該標準。

因此，在編程中，利用while if的循環(huán)語句，對于上述兩種情況進行單獨處理，對于滿足該標準條件的清水離心泵，利用該標準進行計算。部分代碼如圖3所示。

2.2.3 對于參數符合條件的清水離心泵的計算

依據國標《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值》對參數符合條件的泵進行計算。計算過程為：首先將標準中參照的圖表轉化為數據源并存儲在程序中，其次依據定義公式計算出泵的比轉速，之后結合泵的級數及比轉速選取對應的程序內置數據源進行插值，最后得出該清水離心泵的目標能效限定值和節(jié)能評價值。

2.2.4 結果輸出

在經過上述的計算步驟后，可以選用write函數或者print函數進行結果輸出。這兩個函數的區(qū)別就在于，write函數具有賦值輸出位置的能力，print命令只能針對屏幕使用，因此，更建議采用write函數進行輸出。此外，如果需要將結果轉換到文件匯總，使用WRITE命令的程序改寫起來會比較容易，只需將UNIT值指到另一個輸出位置就可以了。

2.3 程序運行結果

將程序計算的結果與之前手算的結果相對比，完全一致，詳見圖4。整個計算過程，從輸入數據到得到結果的計算時間約為1、2分鐘，大大節(jié)約了計算時間。經過多個泵數據的驗算，計算結果與之前手算的結果完全吻合。

3 結論

程序開發(fā)完成后，經過多個工程項目的節(jié)能評估計算測試，手動計算10個泵的目標能效限定值及節(jié)能評價值，最少需要半天的時間，而使用該工具進行計算，20分鐘即可完成，且能避免由于手動計算帶來的錯誤，大大提高了勞動效率。

利用編程完成一些在設計工作中重復出現(xiàn)的迭代、查表等計算問題，可以減少設計人員的手工計算工作，使設計人員更專注于設計工作。該程序的循環(huán)及插值模塊，可以在類似的計算編程中得到重復利用。本程序由于囿于時間所限，單純采用Fortran編程，界面比較簡單，之后的工作中，可以考慮利用混合編程提高輸入輸出界面的美觀程度。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會2010年第6號令.

[2]彭國倫.Fortran 95程序設計[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3]清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值[S].GB19762-2007：中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會，2007.

[責任編輯：朱麗娜]