一、引言
為節(jié)省能源,減少城市污染,充分利用火力發(fā)電廠蒸汽輪機發(fā)電后的余熱,在冬季對北方城市集中供熱。從發(fā)電廠送出來的熱水,到城市中的換熱站時,一次供水熱水溫度有90多度,經(jīng)過熱交換器后,一次回水熱水的溫度下降到60多度,然后再流回發(fā)電廠。送到城市居民家中的熱水,進入換熱站熱交換器的二次回水溫度有50多度,二次供水溫度60多度。陜西寶雞有許多這樣的換熱站,其中有一換熱站有四臺熱交換器,四臺37kW的管道泵組成的循環(huán)泵組,一臺3.7kW的補水泵。循環(huán)泵和補水泵采用人工開、關(guān)閥門控制流量,使管路的阻尼增大而造成電能浪費。
二、換熱站的變頻調(diào)速控制
1. 補水泵變頻調(diào)速控制
為更進一步的節(jié)能,對換熱站實施了自動化改造,循環(huán)泵和補水泵用變頻調(diào)節(jié),整個城市供熱系統(tǒng)用計算機進行監(jiān)控,實現(xiàn)了換熱站無人值守。通過循環(huán)泵使熱水在供熱系統(tǒng)中運行,管道、閥門的泄漏引起循環(huán)水的水壓降低,如不及時補水,會造成供熱系統(tǒng)運行不正常。補水泵的變頻泵補水方式比較簡單,采用恒壓供水方式,設定壓力為4kg。本例選用一臺SB200-3.7T4變頻器,選用森納斯DG130W-BZ-A 1MPa壓力變送器,變頻調(diào)速補水系統(tǒng)如圖所示:
變頻調(diào)速補水系統(tǒng)原理圖
2. 循環(huán)泵的變頻調(diào)速控制
供熱系統(tǒng)的最終目標是保持熱用戶的室內(nèi)溫度的穩(wěn)定,但由于熱用戶沒有室溫調(diào)節(jié)器,且對眾多的熱用戶的室溫不可能形成閉環(huán)控制。為做到經(jīng)濟運行又保證供熱質(zhì)量,最有效的方法是根據(jù)控制換熱站的二次供水溫度。穩(wěn)態(tài)條件下系統(tǒng)的供熱量、散熱器的散熱量及用戶的耗熱量相等的規(guī)律,可得到穩(wěn)態(tài)條件下的二次供水溫度:
對(1)式進行修正并考慮到室內(nèi)溫度、二次管網(wǎng)實際流量與設計流量之比和回水溫度近似為常數(shù),則:
式中:a、b、c為管網(wǎng)所處地區(qū)氣象的有關(guān)參數(shù)。
式(2)為二次供水溫度給定值的計算方法。由(2)式確定的t2g能跟蹤室外溫度tw的變化,使熱用戶室內(nèi)溫度不受tw變化的影響,實現(xiàn)穩(wěn)定供熱。
如果室外溫度改變,要使室內(nèi)的溫度基本恒定,一種控制策略是用二次進水與回水的溫差來控制循環(huán)泵變頻器的轉(zhuǎn)速,設定二次進水與回水的溫差為12攝氏度。當二次進水與回水的溫差大于12攝氏度時,循環(huán)泵變頻器加速;當二次進水與回水的溫差小于12攝氏度時,循環(huán)泵變頻器減速。循環(huán)泵變頻調(diào)速系統(tǒng)圖如圖所示:
圖中,BP1—森蘭SB200-37T4變頻器,BU—軟啟動器(自耦減壓起動器),系統(tǒng)采用循環(huán)投切方式,溫差信號送入PLC,經(jīng)過PLC處理后,到變頻器作為調(diào)速控制信號。整個系統(tǒng)的運行信息由PLC送到計算機上。
循環(huán)泵調(diào)速系統(tǒng)圖
三. 循環(huán)泵的節(jié)能
循環(huán)泵變頻調(diào)速后,所有的閥門開度最大,系統(tǒng)的阻力最小,當平均流量是設計流量的80%時,節(jié)電率可按GB12497《三相異步電動機經(jīng)濟運行》強制性國家標準實施監(jiān)督指南中的計算公式計算:
即:
節(jié)電率36%,可見節(jié)約電能的效益十分可觀。
四、結(jié)束語
我國是能源貧乏的國家之一,節(jié)能降耗是我們的國策。在全國各城市中集中取暖的換熱站成千上萬,如果都進行節(jié)能改造,節(jié)約的電量不可小視。而且,系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,實現(xiàn)了無人值守,經(jīng)濟效益和社會效益明顯。