分布式变频泵系统应用案例

分布式变频泵系统应用案例浅析摘要：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、运行安全系数高的特点。本文结合近两年的实际运行情况，对此进行了阐述。关键词：分布;变频泵;应用abstract:distributedvariablefrequencypumpsystemasanovelcirculatingpumpmultipointlayout,withthetraditionalheatingnetworkcirculatingpumpsinglepointarrangement,hastheadvantagesofenergysaving,lowoperationcost,highoperationsafetycoefficient.thiscombinationofnearlytwoyearsofactualoperationsituation,undertookelaboratingtothis.keywords:distributedvariablefrequencypump;application;中图分类号：te974文献标识码：a文章编号：1、工程概况浆水泉热源厂位于二环东路西侧、平顶山南侧，面积约3公顷。热源厂装机规模3台70mw热水锅炉，额定出水量3300t/h，浆水泉片区内规划热用户建筑面积总计630万平方米，供热面积约560万平方米。供热区域内地势特点：热源与用户地势高差悬殊，供热半径长，热源位于高处，厂区地形标高187.3m，地势最低用户为窑头路御景山墅站，站内绝对标高约87米，高差达100米，最远端用户站内标高为174.1米；二环东路主分支管网供热范围内地势最低用户为干休四所，站内绝对标高约93米，高差达94米。主管网主要包括东线和西线：东线管网管径dn800-dn200，总长度7650m，西线管网管径dn400-dn300，长度3680m，主管网呈现“几”字型分布。因为该供热区域地势高差悬殊，传统的供热模式会有较高的总投资，且运行期管网平衡调节难度大，低端用户运行压力很高，给管网及设备造成极大的安全隐患；增设中继泵站方案因为涉及到占地、土建、电增容、水增容等诸多因素，实施起来难度较大；分布式变频泵系统因为主循环泵扬程大为降低，运行压力低，各站变频泵功率小，运行费用低、运行期易于调节等诸多优点，综合比较这三种方案后，热力公司引入了较为先进的分布式变频泵系统和换热站自控系统，成为解决本区域管网水力失衡的首选方案。2、分布式变频泵系统的原理在传统的供热系统中，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；通过阀门节流，总循环水泵所提供的能量很多被浪费掉。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，并在该位置后部各个热用户的回水管上增设二级水泵（增压泵，即分布式变频泵）用于系统用户的供热需求，这样主循环泵的选择，只要能够满足流量和热源到该节点的阻力即可，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；节点之后的每个用户设置相应的分布变频泵，成为分布式变频泵系统。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。附：分布式变频泵系统原理图。分布式变频泵系统原理图3、应用案例3.1设备配置结合分布式变频泵系统的设计思路，浆水泉热源厂考虑到近中远期负荷情况，主循环泵配置如下：a．循环水量：1380t/h水泵扬程：57m数量：2台b．循环水量：2980t/h水泵扬程：58m数量：1台，换热站情况：从旅游路（距离热源厂约2000m）之后的各换热站内均安装了分布式变频泵。3.2第一年运行情况根据负荷发展情况，在运行的第一个采暖季供热面积为185万㎡，共计38个换热站，因供热面积较小所以需要的循环流量也相应较小，循环水量维持在1800t/h左右，经过水力计算主管网最不利环路（从热源厂出厂至东线末端用户）的阻力损失为19米，且末端换热站的压差能够保证运行需要，除去锅炉及换热站内部阻力损失，循环水泵的扬程能够满足各用户一次网所需循环水压头，各换热站的分布式变频泵不需要开启。因此热源厂在第一采暖季采用传统模式供热，运行期1台锅炉及一台b型循环泵运行，高寒期供回水温度90/55℃，随着室外气温的变化，热源厂内及时调整锅炉出水温度来满足用户的需求，地势最低区换热站一次网运行压力在1.35mpa，各换热站通过调节一次网调节阀，实现各用户水力平衡及二次网质调节。3.3第二年运行情况随着供热负荷的增加，在第二个采暖季供热面积达240万㎡，共计53个换热站，热源厂需要2台锅炉及b型循环泵运行，厂内循环水量维持在2500t/h左右，经过水力计算主管网最不利环路（从热源厂出厂至东线末端用户）的阻力损失为32.7米，再加上锅炉房及换热站的内部阻力损失，末端转山西路两侧换热站的压差为负值，这时循环泵的扬程不能满足远端用户的需求，于是运行初期远端转山西路两侧共计7个站开启了分布式变频泵，至高寒期转山西路及浆水泉路两侧共计22个换热站开启了变频泵运行以满足用户的用热需求，地势最低区换热站一次网运行压力仍维持在1.35mpa。因为人工调节一次网水力平衡难度较大，各换热站调节时刻很难完全达到一致，容易给相邻换热站的流量及压力造成较大的波动，给管网运行带来隐患，热源厂正在建设热网自控系统来实现管网的水力失衡问题。4、结论从近两年的应用情况来看，分布式变频泵系统的优点可总结如下：4.1适应管网热负荷的变化能力较强，由于站内变频泵功率小、扬程低，且可以通过调整变频泵的频率来控制泵的转速，进而控制一次网的循环流量，所以可以根据当时的实际供热负荷设定频率，当负荷发生变化时，只需要调整泵的频率即可满足用户的用热需求，因此适应管网热负荷变化的能力较强。4.2降低运行费用；实施分布式变频泵系统一次网循环泵总功率由理论值1310千瓦降低为900千瓦，减少约31.2%，大大降低管网电量消耗量，通过理论计算，全网每年节电约86万千瓦时。4.3系统整体压力水平较低，系统更加安全。因为分布式变频泵系统的主循环泵只需提供系统循环的部分动力，其余动力由各换热站的变频泵进行调节，这使得主循环泵的扬程降低，管网总供水压力降低，低地势用户的运行压力也随之降低，从2个采暖季的运行情况看，最低区用户御景山墅的一次网压力约1.35mpa，较传统的供热模式理论运行压力2.3mpa降低了将近一半，很大程度提高了管网的安全性和稳定性。参考文献［1］石兆玉.供热系统运行调节与控制［m］.清华大学出版社，1994年［2］秦冰.集中供热系统热动态特性研究［d］.北京：清华大学，2004年［3］贺平、孙刚.供热工程［m］.中国建筑工业出版社，1993年［4］秦绪忠、江亿.集中供热系统的可及性分析。暖通空调，2000年