分布式变频二级泵供热系统.docx
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1、分布式变频泵供热系统的运行调节方式秦冰1,秦绪忠1,谢励人1,陈泓2,胥津生2,李晓华3 (1.清华同方股份有限公司,北京100083; 2中国市政工程华北设计研究院,天津3000743大 同市热力有限责任公司,山西大同037004)摘要:分布式变频泵供热系统是指在热力站换热器一次侧回水管上设置回水加压泵,代 替阀门完成流量调节的供热系统。分布式变频泵供热系统中存在零压差点,该点供回水压力相等。采用变流量调节时,存在定零压差点和变零压差点两种运行调节方式。采用定零压差点运行调 节方式时,供热系统在整个供暖期的各种工况均属于相似工况,运行调节较为简单,输送能耗也较小。关键词:供热系统;热网;分布
2、式变频泵;运行调节;零压差点1分布式变频泵供热系统某市集中供热系统目前总供热面积约1 000 X 04m2,热源为2座热电厂,采取联网运行。1座热电厂负责城东、城南,主干管规格为DN 1 000 mm;另1座热电厂负责城西、城北,主干管规格 为DN800 mm。在2个热源循环泵基本满负荷的条件下,恰能满足供热要求,最不利热力站位于热网北端。随着城市的不断发展,2个热源的供热能力已经难以满足负荷发展需求,目 前已规划在2个热源附近建设新的热电厂。3个热源均位于该市城西,且距离很近,但距离城区较远,约7而。由于2个既有热源的2条主干管已经占据从热电厂全城区的2条道路的路由,再敷设1条新管道由热电厂
3、进市相当困难,而且造价也很高。因此,考虑利用已敷设的2条主干管输送热量,在压力不能满足设计要求的地方设置加压装置。经设计计算,约有1/2的热力站资用压头不能满足要求,须在这些热力站内增设回水加压泵(变频泵),即成为分布式变频泵供热系统。分布式变频泵供热系统是指在热力站换热器一次侧回水管上设置回水加压泵代替阀门完成流量调节 的供热系统,热力站流程见图1。供水换图I分布式变频泵供热系统的热力站流程F 居U 1 F IM diart of substaliun of heal-ripply sysLmi w ilhdhtrbiited variable frequency punp2分布式变频泵供热
4、系统中的零压差点根据水力计算结果,可绘制出分布式变频泵供热系统从热源至最不利换热站的一级管网水压图 (见图 2)14。图2从热源全星不利换热站的一级骨网忒压图F 事 Prii ) ar) ( inu it pn-sAun-ftiin heat suuiri tothe m*sl uiitavorabA siibstalimi由图2可知,分布式变频泵供热系统中存在供水压力与回水压力相等的现象,即图中供、回水动水压线的交点,该点的资用水头为0,称为零压差点。零压差点的位置与各热力站的流量分配、热网总流量及主循环泵提供的热网总供回水压差等因素相关。 当各热力站的流量分配发生变化,如零压差点前端(即靠
5、近热源一端)的热力站流量均增大,而远端热力站流量均减小,但热网总流量和热网总供回水压差不变时,零压差点会向热源 偏移。为分析简便,先设定各热力站实际流量之比均等于各热力站设计流量之比,在整个供暖期都不发生变化。 当热网总流量发生变化,如热网总流量增大,但其他条件不变(各热力站流量比、热网总供 回水压差不变)时,零压差点会向热源偏移,反之则向远端偏移。 当热网总供回水压差变化,如热网总供回水压差增大,但其他条件不变(各热力站流量 比、 热网总流量不变)时,零压差点会向远端偏移,反之则向热源偏移。由于供热系统采用所、量并调的调节方式,因此热网总流量在整个供暖期内会随室外温度 发生变化。与之对应,分
6、布式变频泵供热系统运行调节方式可分为变零压差点的运行调节方式、定零 压差点的运行调节方式。3运行调节方式3.1变零压差点的运行调节方式变零压差点的运行调节方式是指尽量利用主循环泵来满足供热系统输送要求的运行调节方式。在供 暖室外计算温度下,主循环泵按设计工况运行,各热力站的回水加压泵适当调节以获得本站所需要 的设计流量,实现热量的均匀分配。随着室外温度的升高,由于供热系统采用质、量并调的调节方式,热网总流量和热网总供水温度随之降低,此时调节主循环泵维持热网总供 回水压差不变,而零压差点则随着热网总流量的减小向远端偏移,直至某工况下,热力站不需要开启回水加压泵,仅依靠站内阀门的调节即可满足要求,
7、该工况称为临界工况。对于本文的供热系统,当热网总流量约达到设计流量的87%时为临界工况,这时所有热力站资用压头均大于等于站内消耗的压头,最不利热力站位置仍位于热网远端。当室外温度继续升高,热网总流量和热网总供水温度继续降低,供热系统中将不存在零压差点,仅依靠站内阀门的调节,且主循环泵也无需达到最大出力即可满足供热系统输送的要求。由于变零压差点运行调节方式的主导思想是尽量利用主循环泵满足供热系统输送的要求因此这种运 行调节方式的运行调节过程为: 供热初期,利用主循环泵即可满足供热系统输送要求,热力站的回水加压泵无需开启。 随着室外温度的降低,热网总流量不断增大,当超过临界工况总流量后,需启动最不
8、利热力站站内的回水加压泵,此时泵转速较低。 随着室外温度的进一步降低,热网总流量进一步增大,热力站由远及近逐个启动回水加压泵,已经启动的回水加压泵转速不断提高,直至严寒期。 在度过严寒期后,供热系统的运行调节又随室外温度的升高经过一个与相反的过程。由以上分析可知,在整个供暖期,热力站经历了阀调节-回水加压泵启动-回水加压泵停 止-阀 调节的运行调节过程。在这里引入相似工况的概念,即对于两个不同的工况,如果各热力站的流量和资用压头等比变 化,就称这两个工况为相似工况。 当供热系统调节平衡后,相似工况之间的变换,无需调节 热力站阀门的相对开度或回水加压泵的转速,供热系统仍处于平衡状态5。本文分析的
9、供热系统从供热开始至临界工况属相似工况,平衡后阀门相对开度可不变,仍可保持系统平衡。但临界工况至设计工况,虽然供热系统中各热力站的流量等比变化,但资用压 头不再保持等比变化。因此,此时供热系统中所有热力站阀门的相对开度或回水加压泵的转 速随热网总流量不断变化,这是一个相当复杂的调节过程,对操作人员的要求较高。3.2定零压差点的运行调节方式定零压差点的运行调节方式是指通过主循环泵调节热网总供回水压差,保持零压差点位置基本不变的运行调节方式。在供暖室外计算温度下,主循环泵按设计工况运行,热力站的回水加压泵工作,以获取本站所需要的流量。随着室外温度的升高,热网总流量减小,调节主循环泵 保持零压差点不
10、变,热力站的回水加压泵适度调节以获取本站所需要的流量。通过分析可知 在定零压差点运行调节方式下,虽然在整个供暖期水力工况不断变化,但属相似工况。供热系统在整个供暖期运行中,有如下特点: 减少了开启和停止回水加压泵的次数,降低了操作人员的工作强度。 供热系统调节平衡后,回水加压泵随热网总流量的变化调节转速,降低了热网运行调节 的难度。 主循环泵可采用液力耦合器等调速装置,这样主循环泵的功耗可大为降低。虽然热力 站回水加压泵功耗有所增加,但从整体考虑,总的功耗还是有所下降。4结论 分布式变频泵供热系统中存在着零压差点,该点供回水压力相等。采用变流量调节的供热系统存在定零压差点和变零压差点两种运行调
11、节方式。 采用变零压差点运行调节方式时,热力站经历阀调节-回水加压泵启动-回水加压泵停止-阀调节的运行调节过程。在调节过程中,临界工况至设计工况的变化过程并非相似工况运行调节 较困难,对操作人员的要求较高。 采用定零压差点运行调节方式时,供热系统在整个供暖期的各种工况均属于相似工况减少了 开启和停止回水加压泵的次数,运行调节也较为简单。通过调节主循环泵转速可降低功耗,因此 推荐采用定零压差点运行调节方式。参考文献:1 秦冰.集中供热系统热动态特性研究(博士学位论文)D.北京:清华大学,2004.2 贺平,孙刚供热工程(第2版)M.北京冲国建筑工业出版社,1993.3 (苏)索柯洛夫E刃安英华,
12、陈希搏(译).热化与热力网M.北京:机械工业出版社,1988.4 秦绪忠,江亿.集中供热网的可及性分析J.暖通空调,1999,29 (1) : 2-7.(博士学位论文)D.北京 清华大5秦绪忠.区域供热供冷输配系统动力学特性研究学,2000.作者简介:秦冰(1977-),男,湖南永州人,博士,从事集中供热方面的研究工作。电分布式变频泵供热紫统节能影响因素2010-5-17姚东文 邱林分享到:QQ空间 新浪微博 开心网 人人网摘要:对分布式变频泵供热系统的设计思路进行了探讨。分析了压差控制 点、系统背压对分布式变频泵供热系统能耗的影响。关键词:分布式变频泵供热系统;压差控制点;系统背压;节能分析
13、In flue ncing Factors of En ergy-sav ing of Heat-supply System with Distributed Variable Freque ncy PumpYA0 Dong-wen, QIU LinAbstract : The design idea of heat-supply system with distributed variable freque ncy pump is discussed. The in flue nee of pressure differe nee con trol point and system back
14、-pressure on the en ergy con sumpti on of heatsupply system with distributed variable freque ncy pump is an alyzed.Key words: heat-supply system with distributed variable frequency pump pressure differenee control point; system back-pressure ;en ergy-sav ing an alysis随着变频技术在供热系统的应用,出现了分布式变频泵供热系统1 4】
15、。 由于分布式变频泵供热系统的节能优势被广泛采用,特别是一些改造工程。 但分布式变频泵供热系统不一定总是节能的,系统背压和压差控制点的位置 是影响其节能效果的主要因素。过大的系统背压以及不适宜的压差控制点均 不能使分布式变频泵供热系统发挥节能优势,甚至会变得不节能。本文对分 布式变频泵供热系统节能影响因素进行探讨。1分布式变频泵供热系统分布式变频泵供热系统的控制由气候补偿器实现。气候补偿器是一种准 确、及时的控制调节设备,它安装在锅炉房、热力站或换热机组上,能够使 热源热功率随室外温度、回水温度的变化动态调节,实现节能降耗。当室外 温度降低时,为了维持设定的室内温度,气候补偿器增大电动调节阀的
16、相对 开度,使进入换热器的蒸汽或热水流量增大,使用户的供水温度升高;当室外温度上升时,气候补偿器减小电动调节阀的相对开度, 使进入换热器的蒸汽或热水流量减小,使用户的供水温度降低。分布式变频泵供热系统的设计思路为:进行管网系统设计,计算 管网的阻力。选择压差控制点,不同的压差控制点对应不同的设备造价和 运行费用,应按技术经济分析结果进行选择。选择主循环泵。主循环泵的选择考虑以下几方面:a.流量要求,应能提供管网的全部循环流量; b.扬程要求,应能克服热源到压差控制点间的阻力;c.考虑主循环泵随 管网变化的应变能力,一般选取特性曲线较平坦的水泵。分布式变频泵的 选择,主要考虑满足该分支用户的阻力
17、和流量,以及变频调节能力,一般选取特性曲线较陡的水泵。2节能因素分析分布式变频泵供热系统较传统供热系统最大的优势在于更加节能。但这 并不意味着分布式变频泵供热系统就一定节能,要综合考虑各种影响因素和各个分布式变频泵的能耗,由此确正分布式变频泵 供热系统是否 节能。决定分布式变频泵供热系统是否节能的主要因素有两个: 压差控制 点的选取、系统背压的作用0 2.1压差控制点分布式变频泵供热系统的合理设计是实现其高效节能运行的前提, 首 要问题是分布式系统压差控制点的确定和主循环泵的选取。一般地,热网 存在一个使能耗最低的压差控制点,也存在一个使热网稳定性最好的压差控 制点,当这两个压差控制点在热网的
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