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供熱迴圈泵配置存在問題分析及應對措施


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隨著社會進步及經濟的發展,集中供熱技術也得到了迅速的發展,但在供熱系統運行中尤其在二次網的水力平衡調整上仍存在一些問題,直接影響用戶供熱效果和能源消耗水平。


1、在供熱系統中,迴圈泵的引數是通過對二次網進行水力計算確定的,但實際運行過程中迴圈泵各項引數並不能與二次網實現高度的匹配。這是由於管道自身特性、施工差異以及調節方式等因素導致的。 

目前,國內供熱系統二次網側的調節仍處於發展階段,迴圈泵頻率主要依據運行人員經驗或站內二次側供回水母管壓差進行調節,其實際運行效果不理想。有部分換熱站即使安裝了變頻器也未進行變頻調節,而是採取工頻運行方式。其主要原因是運行人員不知道調節到什麼程度而不影響正常的供熱。因此為保證用戶能夠穩定供熱,換熱站迴圈泵運行頻率往往高於實際需求值。

在二次網平衡的調節中目前主要依靠樓棟入口的自力式流量平衡閥或自力式壓差平衡閥進行調節,初步解決了二次網樓棟間水力失調的問題,但該兩種閥門無測量信號輸出,我們無法準確知道二次網資用壓頭的情況。 

在迴圈泵工頻運行和依靠運行人員經驗的調節方式中換熱站和二次網分別調節,必然出現迴圈泵頻率不能與二次網匹配的情況,二次網末端資用壓頭或高或低。而迴圈泵頻率依靠站內二次側供回水母管壓差進行調節的運行方式,雖然實現了迴圈泵的頻率隨二次網的適應性調整,但站內供回水壓差與用戶端的壓差相差很大,且隨著供熱系統採用熱計量方式的推廣,運行工況將隨著用戶的調整時刻發生變化,該種調節方式也不能體現用戶端的實際情況。 

因此在目前的情況下,換熱站迴圈泵即使實現了變頻運行,我們也無法判定二次網用戶的資用壓頭是否處於合理區間。 

 

2、根據供熱迴圈泵在實際運行得出不同工況下二次網水壓曲線示意圖,用實線表示換熱站迴圈泵與二次網調節較為合理的工況的水壓曲線,末端資用壓頭剛好剋服用戶阻力和平衡閥全開狀態下的阻力之和;用虛線表示目前國內供熱系統實際運行過程中換熱站迴圈泵與二次網的水壓曲線。在沒有末端資用壓頭作為依據的情況下,為保證用戶用熱效果,換熱站迴圈泵運行頻率高於實際需求值,末端資用壓頭較高,須通過平衡閥消耗剩餘資用壓頭,而這部分剩餘資用壓頭來自於迴圈泵消耗的電能,這種情況下就造成了電能的浪費。 

從上述分析可以看出,換熱站迴圈泵調節不能與二次網實現匹配的原因是我們無法獲取末端用戶的資用壓頭以及末端平衡閥的開度情況。因此通過在樓棟熱力入口設置壓力測點測量末端樓棟熱力入口資用壓頭,以此作為迴圈泵頻率調節的依據,可實現迴圈泵的精確調節,從而達到節能降耗的目的。 

在二次網末端樓棟熱力入口平衡閥前後各安裝一塊供回水差壓表,分別測量平衡閥前後壓差,以此判定末端資用壓頭是否滿足需求以及平衡閥是否處於全開狀態,控制器採集壓差信號併進行分析,實現迴圈泵的自動調節。 

在二次網啟動初期,所有平衡閥流量值或壓差值設定完成後,啟動迴圈泵並逐步提高運行頻率,此時末端平衡閥前後壓差隨迴圈泵頻率的提高而增加,當水力工況達到樓棟熱力入口流量或壓差設定值時,在平衡閥的作用下平衡閥後用戶側供回水壓差不再變化,平衡閥前壓差仍處於增加狀態,此過程中控制器始終監測平衡閥前後差壓表引數,當出現上述情況時,控制器控制迴圈泵頻率不再增加,此時末端用戶資用壓頭恰能滿足用戶需求。 

隨著供熱系統熱計量方式的推廣,用戶可根據需求進行自主調節,此時二次網水力工況處於動態變化狀態,當用戶供熱需求上升、二次網流量增加時,末端樓棟熱力入口差壓表、壓差值將同時降低,控制器控制迴圈泵提高運行頻率,當平衡閥後差壓表壓差值恢復至設定值時,控制器穩定迴圈泵頻率;當用戶供熱需求降低、二次網流量減少時,末端樓棟熱力入口差壓表壓差值將增加,在平衡閥的作用下,差壓表壓差值保持不變,出現此情況時,控制控制迴圈泵降低運行頻率,當平衡閥後差壓表壓差值開始降低時,停止迴圈泵頻率調節,並將迴圈泵頻率恢復至平衡閥後壓差開始降低前的頻率。針對上述兩種運行工況,通過控制器對迴圈泵頻率進行自動精細化調節,二次網系統水力工況進入新的穩定狀態。由於用戶的調節,二次網迴圈流量和溫度發生變化,此時控制器將控制調節閥開度實現穩定二次網溫度的目的。在二次網負荷的波動情況下,該種調節方式可以及時對整個二次系統的水力工況和熱力工況進行調整,不會對用戶供熱效果產生影響 

通過上述分析可以看出,以二次網末端資用壓頭為標的進行迴圈泵頻率調節既不會出現因二次網末端資用壓頭過高而浪費能源的情況,也不會出現資用壓頭過低不能滿足用戶需求的情況發生。因此該種調節方式既能滿足用戶需求,又能達到節能降耗的目的。 

在二次供熱管網末端安裝差壓表測量末端資用壓頭並上傳至換熱站控制器,控制器根據末端資用壓頭變化情況對迴圈泵頻率進行精確調節,不但可以使供熱系統實現適應二次網實際運行工況變化的適應性調整,還可以有效降低換熱站運行電耗,達到節能降耗的目的。

 

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