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(shù)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(shè)備是差壓變送器電機和各種監(jiān)測及調(diào)節(jié)設(shè)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(shù)換熱站在建設(shè)時為保證供熱效果良好，對差壓變送器的選型參數(shù)都會超出實際所需型號，導(dǎo)致運行時耗電量過大。現(xiàn)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(xiàn)狀

1.1 小區(qū)現(xiàn)狀

某小區(qū)建于2007年，總供熱面積為1.24 萬m2。小區(qū)內(nèi)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(nèi)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(diào)整前換熱站運行參數(shù)如表1所示。

 

1.3 管網(wǎng)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(shù)以上閥門銹蝕較為嚴重，無法進行有效調(diào)節(jié)。小區(qū)內(nèi)二次網(wǎng)管網(wǎng)圖缺失，無法進行詳細水力計算。

 

2 調(diào)整原理分析

管網(wǎng)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(guān)。但是，供熱工程中的循環(huán)流量及克服管網(wǎng)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(shù)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(nèi)，這樣的安排是恰當?shù)模��?jīng)濟的。A點就是循環(huán)水泵的工作點，應(yīng)等于供熱系統(tǒng)的設(shè)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?nèi)魏我环N特性都可以改變水泵的工作點。

 

（1）改變管網(wǎng)特性。曲線3是改變了管網(wǎng)特性曲線，如實際供熱負荷小于設(shè)計負荷，關(guān)小差壓變送器出入口閥門，或由于支路泄漏切斷支路，管網(wǎng)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(yīng)不同差壓變送器葉輪轉(zhuǎn)速。曲線4是低于額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速就是額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的調(diào)整，應(yīng)在額定轉(zhuǎn)速的30%范圍內(nèi)。水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)整由于管網(wǎng)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(diào)節(jié)過程

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

（2）通過天氣預(yù)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(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，二網(wǎng)供回水溫差為1.3 ℃，對調(diào)節(jié)后用戶室內(nèi)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(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，換熱站內(nèi)供回水溫差為1.5 ℃，小區(qū)管網(wǎng)前端用戶供熱溫度在24~26 ℃，末端樓宇被測用戶室內(nèi)溫度在23~24 ℃，水平水力失衡現(xiàn)象開始顯現(xiàn)。

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

（6）對小區(qū)內(nèi)二次網(wǎng)進行水平水力平衡調(diào)整，充分循環(huán)后，使各單元回水溫度差異保持在2 ℃以內(nèi)。經(jīng)測量，換熱站內(nèi)供回水溫差為1.6 ℃，用戶室溫均在23~24 ℃以內(nèi)，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(xiàn)象，已嚴重影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，再次將差壓變送器頻率調(diào)至35 Hz，并一直以此頻率運轉(zhuǎn)。

（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(nèi)，換熱站二網(wǎng)供水溫度為43.8 ℃，回水溫度為41.3 ℃ ；再次入戶進行測溫，室內(nèi)溫度均處于23~25 ℃，各分支回水溫度差在0~2 ℃之內(nèi)。

 

4 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

（1）數(shù)值有效。shou先，以上數(shù)據(jù)都是經(jīng)過校準后儀表進行測量，都是真實有效數(shù)值。

（2）二次管網(wǎng)水力平衡調(diào)整。在本次設(shè)備調(diào)試前期，盡管降頻操作帶來了差壓變送器轉(zhuǎn)速的降低。但是，管網(wǎng)特性并未發(fā)生變化，所以并未打破管網(wǎng)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(nèi)無用戶反映不熱情況，是因為小區(qū)內(nèi)管網(wǎng)鋪設(shè)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(jīng)過降頻調(diào)整后管網(wǎng)水平水力分配失衡情況凸顯。需進行二次網(wǎng)水力平衡調(diào)整，進行管網(wǎng)流量再分配。平衡后，可再次進行變頻調(diào)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(diào)節(jié)，需搭配相應(yīng)二網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)。

（3）耗電量同期對比。本次調(diào)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(shù)據(jù)如表2所示。

 

（4）設(shè)備調(diào)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(wǎng)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(shè)備選型過大，存在選型不當情況。由于功率過高導(dǎo)致耗電量急劇增加，造成大量經(jīng)濟浪費。因此，需更換差壓變送器。

5 結(jié)語

對于該地區(qū)換熱站運行及設(shè)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(jīng)濟性，操作簡單，效果明顯。可以成為推動企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要舉措。