孫婧偉

[摘 要]變頻控制、混水循環(huán)及流量平衡等新技術的應用，從管網(wǎng)運行的各個方面優(yōu)化系統(tǒng)配置，降低動力消耗，提高了循環(huán)系統(tǒng)的平衡能力。作為供熱節(jié)能運行的發(fā)展方向，還要結合當?shù)貙嶋H情況，按照國家節(jié)能減排有關要求，配合熱計量改革，進一步做好新技術的開發(fā)應用。本文就優(yōu)化供熱系統(tǒng)節(jié)能配置進行分析和闡述。

[關鍵詞]供熱系統(tǒng)；混水換熱技術；問題對策

中圖分類號：TU831；TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0021-01

一、循環(huán)水管網(wǎng)與水泵設計選型的匹配

（一）優(yōu)化管網(wǎng)設計參數(shù)，選擇合適的比摩阻

1、主干線平均比摩阻RPj，可取30～70Pa/m；對于間接連接管網(wǎng)RPj值可高達100Pa/m，但要進行經(jīng)濟技術分析；

2、計算支線，根據(jù)其資用壓力確定其管徑，當DN≥400，V<3.5m/s；DN<400，RPj<300Pa/m；

3、消除支線富裕壓力，在用戶引入口處安裝調壓裝置。

（二）優(yōu)化水泵選擇與運行，選擇合適的流量與揚程

1、泵的循環(huán)流量Q和揚程H滿足要求，有10%～15%的富裕量，嚴禁富余量過大；

2、宜與管網(wǎng)聯(lián)合計算，正確確定工作點，使工作點處于較高效率值范圍內；

3、水泵循環(huán)流量Q較大，宜并聯(lián)，并聯(lián)臺數(shù)不宜多，盡量用同型號泵并聯(lián)；

4、注意多臺并聯(lián)時的調節(jié)，能較為合理的實現(xiàn)分階段調節(jié)；

5、對變流量系統(tǒng)，宜設一臺變頻泵，實現(xiàn)定速水泵與變速水泵并聯(lián)運行；

6、在首站的循環(huán)泵，宜采用蒸汽驅動水泵，不僅可能高能源利用效率，還可以方便調節(jié)。

（三）優(yōu)化換熱站設計與運行，推廣混水換熱技術

1、混水循環(huán)供熱系統(tǒng)的優(yōu)點

混水循環(huán)打破了傳統(tǒng)換熱方式只存在熱交換的模式，采用水—水質交換，大大提高了供熱效率，使一次網(wǎng)能量差100%地轉化到二次網(wǎng)系統(tǒng)，提高了一次網(wǎng)供回水溫差，增大了供熱能力。同時能夠充分利用一次網(wǎng)壓力流量，減小了混水泵（循環(huán)泵）的過流流量和揚程，從而節(jié)省了運行費用。由于混水換熱站沒有換熱器，只有簡單的混水裝置，且無定壓系統(tǒng)，故減少了設備初投資。同時，一次網(wǎng)、二次網(wǎng)通過混水泵、回水增壓泵聯(lián)動運行，更有利于二次網(wǎng)的水力調節(jié)和溫度控制，達到優(yōu)化運行的目的。

2、混水循環(huán)系統(tǒng)的形式

按照混水泵安裝位置的不同劃分：

A、混水泵設在旁通管

B、混水泵設在供水管

C、混水泵設在回水管

一般采用第一種形式，混水泵流量=二次網(wǎng)流量-一次網(wǎng)流量，能充分利用一次網(wǎng)壓力和流量，降低了混水泵的選型，減少了初投資和運行費用。

按照是否安裝回水增壓泵及流量平衡閥的安裝位置劃分：

A、供水減壓，回水減壓。

B、供水減壓，回水增壓。

C、供水增壓，回水減壓。

針對一次網(wǎng)供回水壓力情況及二次網(wǎng)壓力的要求不同，對混水系統(tǒng)進行壓力流量的控制。

3、混水循環(huán)系統(tǒng)的技術要求

高溫水首站一般采用定流量質調節(jié)系統(tǒng)，對一次網(wǎng)回水進行補水定壓，二次網(wǎng)不存在補水系統(tǒng)。所以要求對二次網(wǎng)混水泵及回水增壓泵進行變頻控制，采集二次網(wǎng)供、回水壓力信號進行流量控制。

一次網(wǎng)到混水二次網(wǎng)的減壓通過自力式流量平衡閥和電動調節(jié)閥控制；通過設定的二次網(wǎng)供水溫度，變頻自動調節(jié)一次網(wǎng)電動閥，達到控制流量的目的。

由于一次網(wǎng)供水壓力較高，一般采用供水減壓，回水增壓系統(tǒng)，及一次網(wǎng)回水加增壓泵。

二、變頻控制在換熱站系統(tǒng)的應用

變頻調速屬于無轉差損耗的高效調速方法，功率因數(shù)能達到90%以上。變頻器不僅可以直接控制電機轉速，而且在變頻的同時，電源電壓也可以依據(jù)負載大小相應調節(jié)，利用變頻器調節(jié)轉速來實現(xiàn)對水泵流量、壓力的調節(jié)，使供熱系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，操作更為方便，從而達到節(jié)能效果。變頻控制減少了水壓變化對閥門、管件、換熱器、水泵等設備的沖擊，延長了設備使用年限，減少了檢修次數(shù)，帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（一）變頻器在補水系統(tǒng)中的作用

要保證供熱系統(tǒng)中近端和遠端的用熱設備（用戶）都能達到設計的熱媒流量，就必須要求循環(huán)水泵供水達到一定的壓力，并且保持相對恒定，我們是這樣完成這一點的：

在循環(huán)系統(tǒng)的回水干管安裝壓力監(jiān)測點，壓力變送器即時將壓力信號傳輸?shù)秸{節(jié)器。當系統(tǒng)由于失水而壓力低與設定的最低壓力時，其差值模擬量送入控制補水泵的變頻器，來調節(jié)補水泵電機的轉速，從而調節(jié)了補水量，保證了系統(tǒng)壓力的相對恒定。

補水定壓控制點的位置選擇通常有兩種方式。一是選在循環(huán)水泵入口處，在循環(huán)泵的入口處加裝壓力傳感器或遠傳壓力表，通過壓力傳感器或遠傳壓力表與變頗器的聯(lián)動調節(jié)來確定系統(tǒng)恒壓點的確切位置，這種選擇方式便于系統(tǒng)控制調節(jié)：另一種方式是選在最不利環(huán)路用戶的供水入口處，只要此用戶壓力能滿足要求，其他用戶就都能得到相應負荷對應的壓力，節(jié)能效果明顯。

1、定壓控制點選在循環(huán)水泵入口處，其設定值Ho為：

Ho=Hd+Hg+20～30（kpa）

其中：Ho為系統(tǒng)靜壓（Kpa）

Hd為最高供熱點換熱站的高程差（kpa）

Hg為相應水溫的汽化壓力（kpa）

20～30為安全裕量（kpa）

2、壓力控制點選在最不利環(huán)路用戶的供水入口處，設定值Pn為：

Pn=Po+△Pr+△py

Po為系統(tǒng)恒壓點的壓力值

△Pr為在設計工況下，從n用戶到熱源恒壓點的回水干管壓降

△py為n用戶的資用壓頭

（二）變頻器在循環(huán)系統(tǒng)中的作用

循環(huán)水泵是機械循環(huán)熱水采曖系統(tǒng)的核心設備，同時又是耗電量較大的設備，合理的選型既能保證系統(tǒng)的正常運行，也降低能耗。但在換熱站循環(huán)泵的設計選型時，往往選擇的功率較大，利用變頻器調節(jié)其轉速的節(jié)電潛力應比變頗補水定壓大得多，但初投資也比較大。

在循環(huán)水系統(tǒng)中，水泵的作功通過水泵出水壓力P2和回水壓力P1的壓力差△P來表示，即△P=P2-P1

流量Q、管阻R、與壓力差△P三者之間的關系為：

Q=△P/R

而水泵作功的功率為

P=△PQ=Q2R

因為Q∝n，所以水泵的功率P∝n2

綜上理論分析和實際測定可以得出變頻器控制水泵運行的優(yōu)點如下：

1、在管網(wǎng)運行方面—對循環(huán)泵電機實現(xiàn)變頻調節(jié)后，在滿足系統(tǒng)所需流量的情況下，電機、水泵轉速降低，低于工頻運行根據(jù)水泵的功率P∝n2，系統(tǒng)往往能節(jié)電30%—50%，節(jié)能效果十分明顯。同時，變頻系統(tǒng)根據(jù)水壓波動實現(xiàn)了對流量的自動調節(jié)，系統(tǒng)運行趨于穩(wěn)定，供熱效果良好。

2、對于電機、水泵本身——兩者實際運行轉速往往低于工頻轉速，因此減小了機械摩擦。電機直接啟動時，啟動電流為額定電流的4～6倍，而變頻調速后啟動電流是額定電流的1/4，改善了電動機的啟動性能，減少了啟動電流對電氣設備的沖擊，延長了設備的使用壽命。

綜上所述，供熱節(jié)能技術的應用與發(fā)展不僅是一個地區(qū)或企業(yè)經(jīng)濟效益的決定因素，更是國家加強環(huán)保建設，堅持科學發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要體現(xiàn)。近年來，加強集中供熱新技術的應用與普及，變頻控制、混水循環(huán)及流量平衡閥的應用，有效地降低了供熱系統(tǒng)的電力消耗，促進了供熱系統(tǒng)的低碳（低耗熱量）運行。

參考文獻

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