引言

 

隨著供熱面積逐年快速增加和城市集中供熱的快速發(fā)展，區(qū)域性換熱站數量越來越多，電費份額在總消耗費用中占比愈發(fā)巨大，直接影響企業(yè)效益。換熱站主要用電設備是差壓變送器電機和各種監(jiān)測及調節(jié)設備。其中差壓變送器電機耗電量占總耗電量近90%以上。并且，多數換熱站在建設時為保證供熱效果良好，對差壓變送器的選型參數都會超出實際所需型號，導致運行時耗電量過大。現就通遼市某小區(qū)為例，在如何保證供熱效果的前提下，針對差壓變送器節(jié)能運行，展開研究。

 

1 小區(qū)供熱現狀

1.1 小區(qū)現狀

某小區(qū)建于2007年，總供熱面積為1.24 萬m2。小區(qū)內共6棟樓，其中商鋪1棟（臨街商鋪），辦公樓1棟（街道辦事處）。住宅樓3棟（南樓、北樓、紡織住宅樓），其中，住宅樓均為1~6層建筑。用戶室溫平均在24 ℃以上。采暖期為10月15日~4月15日。小區(qū)樓宇分布及管道走向示意圖如圖1所示。

1.2 換熱站情況

該換熱站內共1套機組，該機組配備2臺30 kW變頻差壓變送器，額定流量200 m3/h，1用1備。板式換熱器換熱面積共110 m2。調整前換熱站運行參數如表1所示。

 

1.3 管網情況

某小區(qū)共15座閥門井，閥門260個，樓宇總井和單元井閥門均為閘板閥，所有閥門均處于#大開啟度。半數以上閥門銹蝕較為嚴重，無法進行有效調節(jié)。小區(qū)內二次網管網圖缺失，無法進行詳細水力計算。

 

2 調整原理分析

管網系統(tǒng)的特性，由管路本身所決定，和差壓變送器的本身無關。但是，供熱工程中的循環(huán)流量及克服管網阻力損失所需揚程又必須由差壓變送器提供。將差壓變送器的特性曲線和管路特性曲線共同繪制在一張坐標圖上，如圖2所示。曲線1是管路特性曲線，曲線2是差壓變送器特性曲線，A點表明所選定差壓變送器可以提供V1大小的流量和H1大小的揚程，如果A點代表參數能滿足供熱系統(tǒng)要求，而又處在水泵的高效區(qū)域范圍內，這樣的安排是恰當的，經濟的。A點就是循環(huán)水泵的工作點，應等于供熱系統(tǒng)的設計狀態(tài)下的循環(huán)流量。

由于差壓變送器的工作點由管路特性與差壓變送器特性共同確定，因此改變任何一種特性都可以改變水泵的工作點。

 

（1）改變管網特性。曲線3是改變了管網特性曲線，如實際供熱負荷小于設計負荷，關小差壓變送器出入口閥門，或由于支路泄漏切斷支路，管網總阻抗增大，特性曲線變陡，與水泵特性曲線交于點B，此時差壓變送器流量將減少，揚程增加。

（2）改變差壓變送器的特性曲線。在不同差壓變送器電機頻率下，對應不同差壓變送器葉輪轉速。曲線4是低于額定轉速曲線2的一種工況特性。但要注意的是，差壓變送器的極限轉速就是額定轉速，轉速的調整，應在額定轉速的30%范圍內。水泵的轉速調整由于管網特性未發(fā)生變化，所以不會改變各分支流量分配比例。

 

3 調節(jié)過程

（1）檢查小區(qū)內供熱閥門開關及銹蝕情況并進行記錄，對換熱站內設備進行檢查。對無法進行靈活操作的設備進行修復。

（2）通過天氣預報確定近日室外天氣無較大變化，平均氣溫均在-3 ℃左右。保持一次網流量和供水溫度不變。

（3）差壓變送器頻率由45 Hz降至40 Hz，待管網系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，二網供回水溫差為1.3 ℃，對調節(jié)后用戶室內溫度無明顯變化，均在24~26 ℃。

（4）將差壓變送器頻率由40 Hz降至35 Hz，管網系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，換熱站內供回水溫差為1.5 ℃，小區(qū)管網前端用戶供熱溫度在24~26 ℃，末端樓宇被測用戶室內溫度在23~24 ℃，水平水力失衡現象開始顯現。

（5）將差壓變送器頻率由35 Hz降至30 Hz，待管網系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，換熱站內二網供回水溫差為1.5 ℃。前端用戶室內溫度在23~25 ℃，末端用戶室內溫度在21~23 ℃，同樓不同單元也出現冷熱不均現象。水平水力失衡現象開始明顯。

（6）對小區(qū)內二次網進行水平水力平衡調整，充分循環(huán)后，使各單元回水溫度差異保持在2 ℃以內。經測量，換熱站內供回水溫差為1.6 ℃，用戶室溫均在23~24 ℃以內，不同樓層間雖有溫度差異但同樓層之間溫度近似。

（7）為驗證差壓變送器能否在低頻狀態(tài)下正常運行，遂將差壓變送器頻率由30 Hz降至20 Hz，此頻率下差壓變送器與電機發(fā)生共振現象，已嚴重影響設備的安全穩(wěn)定運行，再次將差壓變送器頻率調至35 Hz，并一直以此頻率運轉。

（8）將換熱站自動控制重新投入循環(huán)2周后，戶外平均溫度為-5~-7 ℃以內，換熱站二網供水溫度為43.8 ℃，回水溫度為41.3 ℃ ；再次入戶進行測溫，室內溫度均處于23~25 ℃，各分支回水溫度差在0~2 ℃之內。

 

4 數據分析結果

（1）數值有效。shou先，以上數據都是經過校準后儀表進行測量，都是真實有效數值。

（2）二次管網水力平衡調整。在本次設備調試前期，盡管降頻操作帶來了差壓變送器轉速的降低。但是，管網特性并未發(fā)生變化，所以并未打破管網系統(tǒng)原有流量分配狀態(tài)，即各用戶流量分配比例不會發(fā)生改變。因此，前期小區(qū)內無用戶反映不熱情況，是因為小區(qū)內管網鋪設半徑小，差壓變送器流量過大，使#不利循環(huán)支路都處于過供狀態(tài)。在經過降頻調整后管網水平水力分配失衡情況凸顯。需進行二次網水力平衡調整，進行管網流量再分配。平衡后，可再次進行變頻調節(jié)。由此，也說明若想進一步對差壓變送器進行降頻節(jié)能調節(jié)，需搭配相應二網平衡調節(jié)。

（3）耗電量同期對比。本次調整時間是在11月中旬開始，但從整個采暖季與上一采暖季相比，節(jié)約電量49 266 kWh，節(jié)約電費為51 314.85元人民幣。該換熱站耗電量同期對比圖如圖3所示，同期對比數據如表2所示。

 

（4）設備調整建議。差壓變送器電機不同頻率下功率對比如表3所示。在二次網水平水力失衡的情況下，小區(qū)#不利支路仍能保持供熱效果，說明供熱設備選型過大，存在選型不當情況。由于功率過高導致耗電量急劇增加，造成大量經濟浪費。因此，需更換差壓變送器。

5 結語

對于該地區(qū)換熱站運行及設備情況，換熱站差壓變送器降頻節(jié)能運行具有很大的可行性。而且，此項節(jié)能措施具有很高的經濟性，操作簡單，效果明顯�？梢猿蔀橥苿悠髽I(yè)經濟發(fā)展的重要舉措。