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分布式变频泵系统的设计与应用
 
慧聪网   2006年5月9日12时0分   信息来源:网易给排水    

  摘要:分布式变频泵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。本文对此进行了详细介绍,并针对该系统设计及应用中应注意的若干问题提出解决办法,以期抛砖引玉,共同完善。 

    关键词:分布 变频 泵 设计 应用   

    一、分布式变频泵系统的原理

  在传统的供热枝状管网系统中,一般是在热源处或换热站内设有一组循环泵,根据管网系统的流量和最不利环路的阻力选择循环泵的流量、扬程及台数;管网系统各用户末端设手动调节阀或自力式流量控制阀等调节设备,以消耗掉该用户的剩余压头,达到系统内各用户之间的水力平衡;个别既有热网由于用户热负荷的变化,资用压头不够,增装了供水或回水加压泵,但由于不易调节,往往对上游或下游用户产生不利的影响。

  随着新型调节设备和控制手段的出现,使得对水泵的数字控制成为可能,这样理论上可以取消管网中的调节设备,代之以可调速的水泵,在管网的适当节点设置,以满足其后的水力工况要求。如果控制管网中适当节点的压差,该点称之为压差控制点,对于主循环泵的选择,只要能够满足流量和热源到压差控制点的阻力即可,这样可大大降低循环泵的扬程,使得主循环泵电机功率下降许多;经济控制点之后的每个用户设置相应分布变频泵,成为分布式变频泵系统,使得原来阀门节流的能量不再白白地损失,由于水泵可用变频器调速,主循环泵可大大降低电能消耗,理论上可省去调节设备,同时供热系统可工作在较低的压力水平,系统更加安全。中国城镇供热协会也已将分布式变频泵系统的研究开发列为“十五”科技规划

  二、分布式变频泵系统的设计

  在分布式变频泵系统中,设计时应按以下步骤进行:

  1、管网系统设计,计算管网的阻力。

  2、选择压差控制点,不同的压差控制点对应不同的设备初投资和管网运行费用,应按技术经济分析进行选择。

  3、选择主循环泵,主循环泵的选择考虑两方面:

  A:流量要求,应能提供管网的全部循环流量;

  B:扬程要求,应满足热源到压差控制点间管网阻力。

  4、分布泵的选择,主要考虑满足该分支用户的阻力和流量。

  三、分布式变频泵系统的实现

  按照以上思想,唐山市热力总公司对所属龙东锅炉房供热系统进行了改造。本文以此为例来说明分布式变频泵系统的实现过程。

  1、龙东供热系统由一座4×10t/h热水锅炉房和两个间供站组成,基础参数如下:

  (1)供热建筑面积:

  龙南站:181814.31m2

  龙北站:139891.62m2

  合计:321705.93m2

  (2)设备:主循环泵两台,开一备一,ISR200-150-400,功率N为90KW,流量Q为400m3/h,扬程H为50m水柱。

  (3)管网:

  1-2管径DN300,沟长L=500m

  2-3管径DN250,沟长L=536m

  3-4管径DN250,沟长L=650m

  根据近几年实际运行情况,取热源供回水温度105℃/65℃,锅炉房内部阻力损失10m水柱,龙北站内阻力损失10m水柱,龙南站内部阻力损失5m水柱,建筑热指标取55kcal/m2h。

  2、由以上参数,经计算选择实验改造方案如下:

  1锅炉房主循环泵换成H=24m,Q=480m3/h,N=45KW变频泵

  2龙南站一次供水加一台变频泵,H=12.5m Q=200m3/h N=15KW

  3龙北站一次供水加一台变频泵,H=24m Q=240m3/h N=22KW

  4龙南、龙北站变频泵与原有管段并联,并在原有管段增加阀门。

  需要指出的是,由于水泵的参数不可能完全正好满足管网的需要,在设备选择过程中均有不同程度的取整。

  3、按照锅炉房主循环泵提供锅炉房内部和1-2点阻力损失,各站分布变频泵分别克服2-3、2-4及站内阻力损失的原则,本年度我公司对改造后的龙东供热系统进行了调试运行。在调试过程中,我们本着在满足供热要求的前提下,尽量使两个热力站的一次回水温度平衡,并且在可能的情况下尽量提高分布变频泵的负荷,减少主循环泵的负荷,以期尽可能节约电能消耗。分布式变频泵系统投运后,与原有单点设置循环泵系统相比,电流消耗实测如下:

  系统单点循环泵一台运行时消耗电流为130A;

  分布式变频泵多点运行时,实测数据表如下:

  4、分布式变频泵系统投运前后主循环泵出口压力由0.6Mpa下降为0.39Mpa。

  5、分析

  几台泵电机的功率因数差别不大,均在0.78-0.81之间,如不考虑其差异,节能率为(130-56-17.1-26.8)/130×100%=23.15%

  四、结论

  分布式变频泵系统是一种新型的水泵布置型式,与传统的单点布置相比具有如下优点:

  1、节约电能;

  2、系统整体压力水平较低,系统更加安全。

  五、几点体会

  1、由于主循环泵一般布置在热源回水,对于分布泵的布置(除主循环泵以外)应在热力站的供水或尽量靠近经济控制点处的供水管。

  2、对于补水点处的补水定压值应重新核算,由于一般情况下将分布泵布置在管网经济控制点处时有困难,当将分布泵布置在站内时,对于分支线较长时,有可能引起补水点的飘移。对于此种工况,一种办法是将补水点设在管网压力最低点,另一种办法是仍在热源总回水处集中补水,适当提高补水定压值。

  3、在设备选择上,主循环泵技术参数应适当留有裕量。

  4、压差控制点处压差的控制:由于供热管网距离较远,信号传输不易实现或实现成本较高,采用计算值折算到主循环泵进出口;或在压差控制点供回水管安装压力表,参考压力表数值调整主循环泵进出口的压差。

  5、在分布式变频泵系统中,由于水泵产品的技术参数是不连续的,不可能正好满足实际需要,即使进行变频调节也不可能正好满足,系统中个别点的阀门调节仍然是有需要的。 
 
 
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