集中一次網供暖中循環水泵的優化調節及電耗分析

李 瑞 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030024)

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集中一次網供暖中循環水泵的優化調節及電耗分析

李 瑞 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030024)

通過實例，從質調節、閥門調節、分時段變化供熱流量調節以及變頻調節等方面，分析了供熱系統不同優化調節方式的電耗情況，指出采用變頻調節方法，其電能消耗量以及系統運行成本均較小，具有良好的經濟效益以及社會效益。

集中一次網供暖，水泵，電耗，供熱系統

0 引言

我國北方很多城市在冬季寒冷的季節中所選用的采暖方式均為集中供熱采暖方式。而在我國城市化進程不斷加速的過程中，使城市中涉及的供暖范圍持續的擴大。在此大環境中，城市建筑集中供熱采暖的節能性也被逐漸的重視。在集中一次網的供熱采暖體系中，鍋爐房水泵需要給管網中的所有換熱站供給初始熱能，其發揮著非常重要的作用。循環水泵在設計和選用的過程中，要選用揚程相對高、功率相對大的型號，這樣才可以滿足整個供熱系統的需求。而選用這樣的循環水泵，同樣也導致了一次網系統的運行中所消耗的能量非常多。所以，我們應當根據循環水泵的能耗情況，對影響循環水泵能耗量的因素加以分析與梳理，從而尋找到簡便易行的系統能耗優化方案，以降低集中一次網供熱系統的能耗量。

1 實例分析

某地一小區的一次網供熱所使用的循環水泵數量為3臺，型號為40CQB25-200，供熱系統所要求的流量值為465 m3/h，揚程值為38 m。

3臺水泵的標準性能參數見表1。

表1 水泵相關參數

我們對循環水泵進行優化調節，是為了盡可能的減小供熱系統所消耗的電能。對于循環水泵來說，其電能消耗多少和水泵的流量有著緊密的聯系。所以，怎樣計算供熱系統所擁有的最佳流量值，并確保其可以滿足系統運行的標準要求，是非常關鍵的。通過供熱調節公式：Qxd=(tg+th-2tn)(1+b)/(tg′+th′-2tn)，能夠得到：冬季時，外界的氣溫波動直接影響到供熱系統的運行負荷和供熱量大小。同時，也是我們對供熱系統優化調節的基礎。對于供熱系統進行優化調節，可以采用量調節與質調節兩種方法。如果供熱系統的整體供熱總量保持不變，那么改變系統水流量的數值，將會使系統供水溫度發生改變，而系統的供水量能夠在供熱系統的運行過程中容易控制與改變。我們對供熱調節公司進一步的整理可得到：

1=lgGxd/lgQxd+lgΔtxd/lgQxd。

其中，lgGxd/lgQxd為供熱系統處于正常的狀況下，系統運行優化調節時流量的調整所占供熱調節比例值；lgΔtxd/lgQxd為供熱系統處于正常的情況下，對其進行優化調節的質量調整所占供熱調節的比例值。

我們能從中得出，當lgGxd/lgQxd=1時，供熱系統的優化調節將全部是通過流量調節來完成的。供熱系統在所規定的工況下運行，供熱流量會根據系統熱負荷的改變實時地做出改變，并且此時所涉及的流量是理論中最小的流量值。當lgGxd/lgQxd=0時，則供熱系統的優化調節全部是通過質量調節來完成的。整個供熱系統所涉及的水流量未發生變化，而這種情況下供熱系統的水流量是理論中的最大流量值。

而在供熱系統的優化調節過程中，lgGxd/lgQxd大小范圍在0～1之間。下面我們在lgGxd/lgQxd=1的情況下，對系統的優化調節進行分析。此時系統的優化調節全部由流量調節來承擔，具體的數據見表2。

表2 不同環境溫度條件下優化調節循環水量

從表2數據中可以看出，如果室外的環境溫度增加3 ℃，供熱系統所需的水流量將減小11%左右。從而也可以看出，在一次網供熱系統中，通過優化流量的調節能夠確保系統的正常運行，同時也能夠顯著地減少系統對電能的消耗。對于循環水泵的流量優化調節一般通過下列方法完成。

1.1 閥門調節方法

此方法是通過變化供熱網管道的輸送路徑，來使供熱管網的阻力系數得以改善。對于一次網供熱系統來說，所包含的設備主要為鍋爐設備以及換熱設備，管網所擁有的總阻力相對小。而該小區內的一次網供熱壓力是2.0×105MPa左右。所以，采用的循環泵具備相對高的揚程，為39 m。從而導致供熱系統中水流總量過于高，有時會導致水泵的電機出現因超負荷而發生跳閘的問題。所以，應當在開啟1臺水泵的前提下，而將一部分出水閥閉合，提高供熱系統的總阻力值，以降低系統的水流量值，從而達到和供熱系統適宜的揚程。

1.2 分時段變化流量方法

要依據冬季室外環境的溫度改變情況，結合系統的工作負荷與供熱量的改變情況，來科學的計算出所需啟動的循環水泵數量。在對當地的外界溫度改變特征進行分析的同時，依據供熱系統自身的熱負荷情況進行優化調節。如果外界的溫度達到零上3 ℃，將其中1臺水泵關閉，只開啟其中1臺水泵。采用此種安排方法，應依據系統供熱流量總和的100%與75%分別的選取不同型號的2臺循環水泵，這樣才可以更好的應對供熱系統熱負荷發生的變化。

1.3 增設變頻設備方法

變頻器是采取變化對電機的供電頻率值，以完成控制電機轉速的目的。一般情況下，電機所擁有的轉差率均不大，如果電機自身的極對數不變，那么電機的轉速和供電頻率是有著直接關系的。采用變頻的方法來優化調節具有下列優勢：

1)依照供熱系統實時的變化情況，通過對系統流量、水泵揚程以及水溫差值等數據分析，來實現對供熱系統的實時調控，以確保整個供熱系統一直處于最佳的運行狀態。

2)采用變頻調速，電機的轉差率相對小得多，所需的電能也非常小，可以讓異步電機達到快速調速的目標。

2 優化調節的電耗分析

針對該小區的一次網供熱系統，分別進行多種循環水量的優化調節，并對閥門調節的方法、分時段變化供熱流量調節方法以及變頻調節方法進行比對，所得數據見表3。

表3 供熱系統一次網不同調控方式的能耗數據

要是該小區選用質調節優化方法，當啟用1臺循環水泵時，其功率為62.8 kW。而據2014年—2015年該小區的供熱總時長為24 h/d×151 d=3 624 h計算，供熱系統中的電能消耗量就是227 587 kW·h。而假定生產用電的費用為0.8元/(kW·h)來進行計算，可知采用質調節優化方法所需的電費182 070元，采用閥門調節優化方法時所需的電費為130 446元，采取分時段變化流量優化調節方法時所需電費為101 206元，采取變頻調節優化方法時所需電費為45 657元。根據上述的對比我們能看出，采取變頻優化調節的方法要比采用質調節優化方法、閥門優化調節方法、分時段變化流量優化調節方法分別節約電能消耗量為170 516 kW·h,105 986 kW·h,86 270 kW·h，分別節約電費成本為136 413元，84 789元，69 016元。由此可知，采用變頻調速的優化調節方法具有可觀的經濟效益、社會效益、環境效益。

3 結語

針對集中一次網供熱系統，通過采取量調節的優化方法，可以確保供熱系統正常的運行，并表現出了顯著的節能性與經濟性。在今后變頻工藝持續創新與發展的過程中，其在供熱系統中的應用定會越來越廣泛，為供熱系統的節能化與智能化發展提供了有力的保障。

[1] 張玉中,孫 鵬,秦 冰,等.降低一次網回水溫度提高吸收式熱泵效率的實施案例[J].區域供熱，2016(2)：23-24.

[2] 胡建平，常 亮.供熱一次網集中量調節技術經濟探討[J].區域供熱，2015(6)：44-45.

Optimized adjustment and power consumption analysis of water circulating pump in once centralized network heating

Li Ruijun

(TaiyuanThermalPowerCorporation,Taiyuan030024,China)

By example, starting from aspects of quality regulation, valve regulation, time-change heating flow control, and frequency regulation, the paper analyzes power consumption conditions of different optimized adjustment methods, and points out that: the power consumption and system operation cost are lower by applying frequency-changing regulation method, which has better economic and social benefits.

once centralized network heating, water pump, power consumption, heating system

1009-6825(2016)31-0149-02

2016-08-20

李瑞軍(1980- )，男，工程師

TU832.2

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