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分布式变频泵供热系统苗壮
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摘要:分布式变频泵供热系统作为一种新型的循环泵多点布置形式,与传统的供热管网循环泵单点布置相比,具有节约电能、运行成本低的特点。本文阐述了分布式变频泵供热系统的基本原理,对分布式变频泵供热系统和传统供热系统进行了对比,并通过实际应用的具体分析,探讨了分布式变频泵系统的节能效果。
关键词:供热系统;分布式变频泵;节能
随着社会的发展和经济的进步,变频技术在供热行业的应用越来越成熟,因此,近年来出现一种循环泵多点布置的分布式变频泵供热系统。相对于传统供热系统,分布式供热系统具有输送能耗低、供热质量高等特点,但系统复杂,稳定性较差。科学有效的控制调节方式可增强分布式供热系统的可靠性和稳定性,降低运行成本,提高热网运行的经济性。
一、分布式变频技术实施的必然性
1.管网距离过长。随着高铁新区的兴建,远端热源提供的压降已不能满足设备需求。
2.主管网管径限制。远端用户随着高铁片区的兴起,逐步进入到使用高峰,但由于主管网管径的限制,为保证末端流量,只好压缩前端用户的流量,但顾此失彼,极值天气时,供暖效果均不理想。
3.水力失调严重。原有的主管网在主要区域,均预留了分支管径,但近年城市建设的扩张速度加快,预留的管径与新增的供暖面积不相匹配,造成局部水力失调严重。
4.首站一次泵更换费用过高。首站一次泵历经多年运行,虽保修得当,但随着使用年限的增长,水泵维修量逐年递增。
二、分布式变频泵供热系统基本原理
分布式变频泵供热系统的基本原理是利用分布在用户端的循环泵取代用户端的调节阀,由原来在调节阀上消耗多余的用户入口供回水压差改为用分布式变频泵提供必要的用户入口供回水压差。在分布式变频泵供热系统中,热源循环泵只承担热源内部的循环动力。热源循环泵扬程只克服热源内部的阻力,热系统主线的总设计流量。各换热站的一级循环泵扬程的计算要在整个供热系统水力计算的基础上进行,流量按该换热站一级侧的设计流量选取。二级循环泵的扬程、流量按用户的阻力及设计流量选取。分布式变频泵供热系统的流程如图1。
图1分布式变频泵供热系统的流程
三、分布式变频泵供热系统和传统供热系统比较
1、对传统的供热系统,热源循环泵承担热源内部阻力和整个热网的阻力及各用户的资用压头。选择热源循环泵的设计条件一般是满足热网最远端用户的资用压头,除最远端用户外,大多数近端用户都采用调节阀消耗多余的资用压头。传统供热系统的水压图见图2。图中△h1、△h2、△h3,分别为用户1一3采用调节阀消耗的多余资用压头。分布式变频泵供热系统的水压图见图3。比较图2、3可知,传统供热系统的循环泵根据最远、最不利用户选择,并设置在热源处,克服热源、热网和用户系统阻力。这种传统设计,在供热系统的近端用户形成过多的资用压头。为降低近端用户流量,必须设置调节阀,将多余的资用压头消耗掉。因此,传统供热系统中的无效电耗是相当可观的。
2、传统的供热系统易形成冷热不均现象。由于近端用户出现过多的资用压头,在缺乏有效调节手段的情况下,近端用户难以避免流量超标,造成远端用户流量不足,形成供热系统冷热不均现象。在出现冷热不均现象的同时,供热系统的远端易出现供回水压差过小,即用户资用压头不足的现象。在这种情况下,为改善供热效果,须提高远端用户的资用压头,采用加大循环泵或在末端增设加压泵的做法,但这易使供热系统流量超标,进而形成大流量小温差的运行方式。采用分布式变频泵供热系统,热源循环泵、一级循环泵、二级循环泵提供的能量,均在各自的行程内有效地被消耗掉,因此没有无效的电耗。
3、传统供热系统中大多数近端用户采用调节阀消耗多余的资用压头,热源循环泵提供的部分动力被无功消耗。分布式变频泵供热系统采用分段接力循环的方式实现供热介质的输送。虽两种供热系统的一二级管网阻力相等,但这二种方式循环泵所需的功率却不同。传统供热系统由于循环泵设置在热源处,提供的动力是按热网最大流量设计的。分布式变频泵供热系统的热源循环泵只须克服热源内部阻力,克服外网阻力依靠沿途分布的循环泵实现。虽然分布式变频泵供热系统采用较多的循环泵,但各个循环泵的功率却减少了。采用分布式变频泵供热系统,系统无功消耗减小,运行费用降低。在部分负荷时,由于各用户负荷变化的不一致性,可调节循环泵的转速以满足热网运行需求,基本无阀门的节流损失。
四、工程应用与设计实例
某供热区域实施分布式变频泵供热系统的技术改造,运行效果良好,实际耗电量大幅下降。该工程供热负荷及供热半径较大,采用传统供热的热源循环泵耗电量大,超过当地供电负荷,而且新建专用供电线路由于建设资金和时间限定不可能当年建成。经过比选,最后决定采用分布式变频泵供热系统。整套工程分为锅炉房内改造及各换热站的改造。
1、锅炉房改造:原有锅炉房内有40t/h锅炉两台,原有循环泵三台功率为3
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