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      一次網“1+3”循環水泵的水循環系統初探
      作者: ‖ 時間:2014-3-19 ‖ 來源: ‖ 點擊:7344

       【摘要】   一次網“1+3”循環水泵是由一級泵加不用變頻器調控的大、中、小水泵組成的二級泵,按熱負荷變化的需求分別工頻運行。通過其大、中、小二級泵的三檔調節,同時、同步結合熱源的調節,可獲得與現有變頻二級泵同樣的效果,且性價比高。

      【關鍵詞】  一次網“1+3”循環水泵  三檔(或三級)調節  熱源的調節 

       

            近五年來一次水二級泵(或稱分布變頻水泵下同)循環水系統技術在全國各地的供熱單位相繼推廣和應用,已獲得了全國供熱行業的普遍認同,當前正處在迅速推廣和大發展的時期。盡管這項技術在一次網的水平衡調節、節能減排節省供熱運行成本的同時大幅度地提升了供熱質量和效果等方面具有優點,但是在各供熱單位多年來的實踐中也暴露出了一些有待研究和改進的問題,簡述如下。

       

      1.  分布變頻泵投資偏大

            改造投資主要是由水泵、變頻器和自動控制三部分組成,其中水泵比原傳統的熱源站內一次水循環大泵的總投資增加并不多,因為原熱源站內傳統的一次水循環水泵大多是幾百千瓦的大泵,而一次水二級泵系統中的熱源站內一次水一級循環水泵僅只有原大泵的2025%電機功率,原大泵需幾十萬元的投資可降為僅幾萬元的一級泵投資可省約3/5原大泵投資。而各換熱站中增加的2臺一次水二級泵都是小型水泵,每一個站的投資平均約2萬元。按200M220個換熱站的二級泵總投資也不過約40萬元,若減去原傳統一次水大泵的投資20萬元,折合約0.2/M2,最多比原來多投資20萬元即每站凈增投資1萬元。但是變頻器和自控投資每個換熱站平均在6萬元以上,如果仍按20個換熱站計算,總投資約在120萬元,折合約0.6/每平米。是一級和二級泵總投資的2倍多。

       

      2. 高次諧波的電污染和低頻運行的后果

            眾所周知水泵電機采用變頻無極調節有節電的正面,但同時客觀上也存在高次諧波對電網產生電污染的負面。另外由于所設置的各站二級泵的參數都是按最高熱負荷計算并留一定富余量,而實際運行中供熱負荷在整個供熱時期的變化較大,其中較長時段處在中、小負荷運行,這一情形使得二級泵在較長的時段中實際調節頻率大都在30Hz以下,甚至有的在20Hz以下,因為二級泵電機大多不是變頻專用電機而只是普通電機,其技術標準規定降頻不得低于36Hz,若過低對電機絕緣等損傷極大。同時由于二級泵調節頻率過低,其降速也過大,這時水泵的實際工況效率隨之大幅度降低約1020%,此時水泵電機的功率因素也極低,可見在這狀況下,二級水泵在降頻節電的同時也在浪費用電并污染電網和損傷電機本身。

       

      3. 一次網“1+3”循環水泵的水循環系統

      3.1一次網“1+3”循環水泵的水循環系統是與現有的一次網二級泵系統異曲同工的一次網二級泵系統,只是二級泵不采用變頻器作無極調節。

      3.2所謂一次網“1+3”循環水泵的含意為:1是指現有一級泵,3是指大、中、小三種二級泵。顧名思義就是由現有一級泵加三種不用變頻器的二級泵組成的又一種新的一次網二級泵水循環系統。

      3.3本文系統的一級泵與現有二級泵技術中的一級泵完全一樣,而將現有二級泵技術中的各站一種二級泵由變頻無級調節改成大、中、小三種二級泵按熱負荷變化需求手動或自控分別實施大、中、小三檔(三級)調節,實際效果不遜于現有二級泵,而綜合性價比尚優于現有二級泵。

      3.4運行機理和可行性(見圖一)

      3.4.1本文系統“1+3”中的一級泵的設計和選型與現有二級泵系統中的一級泵一致,按熱源站內鍋爐的額定水量和內網阻力設置一級泵,對其亦可適度進行變頻調控或工頻定量循環運行,參與鍋爐按總熱負荷的變化需求實施調節。

      3.4.2本文系統“1+3”中的3種二級泵,由各換熱站的熱負荷的不同變化需求,即以各站中換熱器二次水出口溫度的設定標準作為溫控點來實施手動或自動控制大、中、小三種二級泵其中一臺的開啟并同時另一臺的關閉。按各自換熱站的二次網的熱負荷變化需求開啟其中一臺(大、中、?。┒壉靡詫崿F一次熱源水的調節。

      3.4.3由大、中、小二級泵按需實施的三檔(三級)一次水的調節,雖沒有現有變頻二級泵無級調節那么精細和無臺階,但另由熱源站在50405545供回水溫差范圍之間操控的無臺階調節,同樣可獲得各熱用戶的熱負荷需求。

      3.4.4熱源一次水供回溫差調范圍在50405545,由熱源站和一級泵的調控得以實現。而各換熱站大、中、小二級泵的流量定位和對應的需用揚程定位,均按照以上二種品位和調范圍確定的一次水的單耗(L/M2),分別以高寒地區為1、0.8、0.64和中寒地區為0.9、0.72、0.58各三種來計算、設置、選型各自相應水力性能的二級水泵。這大、中、小三種不同性能的二級水泵,實際上類似現有二級泵調頻為:50、40、32Hz三種頻率下運行的水力性能。但是大、中、小三種水泵都是工頻同步轉速運行的定量水泵,其效率高、沒有變頻的自耗電能和電污染等,故綜合效能好于采用變頻的水泵。更無變頻器和原有自控系統的投資,可使各換熱站至少減少約4萬元以上的投資,也就是在原有投資每平米0.6元可降為0.2元。故就可使整個二級泵系統的投資節省三分之二。

      3.4.5從以上介紹可知大、中、小三種二級泵按兩類地區分別為1、0.8、0.640.9、0.72、0.58的三檔定量一次水設置,其可獲對應的水泵揚程為:1、0.64、0.41和水泵電功率為1、0.5、0.26(見表一)也就是中泵是大泵0.8的流量、0.64的揚程和0.5的電功率。小泵是大泵0.64的流量、0.41的揚程和0.26的電功率??梢婋m然沒有采用變頻無級調節那么精細和無臺階,但高次諧波的電污染沒有了,低頻運行對電機的損害消除了,而且泵的工作點可長期處在高效點運行,這對節電和確保設備可靠運行提供了安全保證。

       

      4. 結束語

      一次網“1+3”循環水泵的水循環系統,是實踐中的新生事物,這種二級泵系統比分布變頻泵系統投資可節省近2/3,且工藝簡單、運行可靠、不設備用泵,值得同行們參考!如需幫助,我們將竭誠為你服務。

      注:大、中、小三種二級泵均為工頻運行,由現場或遠程手動控制,亦可以各站熱交換器的二次水出口溫度為標準溫控點實施自動控制按需分別開啟或關閉大、中、小其中各一臺水泵。

      一次網“1+3”循環水泵的水循環系統示意圖(圖一)

      不用變頻器調節的大、中、小二級泵應用案(表一)

      (以供12M2換熱站為例)

       

      一、在東北、內蒙、新疆等高寒地區:

      序號

      二級泵

      一次水單耗(L/M2)

      水泵性能參數及選型

      熱源一次水調控溫差

      與每平米可獲熱負荷

      1

      1

      Q=120m3/h,H=20m,N=4-11KW

      (100-80-280,Q=120m3/h,H=23m)

      50-40

      58.14-46.51W

      55-45

      63.95-52.33W

      2

      0.8

      Q=96m3/h,H=12.8m,N=4-5.5KW

      (100-80-235,Q=80-120m3/h,H=16-11.5m)

      50-40

      46.51-37.21W

      55-45

      51.16-41.86W

      3

      0.64

      Q=76.8m3/h,H=8.19m,N=4-3KW

      (100-80-169,Q=75m3/h,H=10m)

      50-40

      37.21-29.77W

      55-45

      40.93-33.49W

       

      二、在北京、天津等中寒地區:

      序號

      二級泵

      一次水單耗(L/M2)

      水泵性能參數及選型

      熱源一次水調控溫差

      與每平米可獲熱負荷

      1

      0.9

      Q=108m3/h,H=16.2m,N=4-7.5KW

      (100-80-260,Q=120m3/h,H=16m)

      50-40

      52.33-41.86W

      55-45

      57.56-47.10W

      2

      0.72

      Q=86.4m3/h,H=10.37m,N=4-4KW

      (125-100-200,Q=85m3/h,H=12m)

      50-40

      41.86-33.49W

      55-45

      46.04-37.68W

      3

      0.58

      Q=69.6m3/h,H=6.73m,N=4-2.2KW

      (100-80-155,Q=75m3/h,H=7.5m)

      50-40

      33.72-26.98W

      55-45

      37.09-30.35W


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