分布式水泵.課件

第三章

供熱系統(tǒng)分布式變頻循環(huán)水泵的設計第一節(jié)

傳統(tǒng)設計方法存在的問題第二節(jié)

傳統(tǒng)設計與分布式變頻設計方法比較第三節(jié)

多種分布式變頻系統(tǒng)第四節(jié)

系統(tǒng)的設計與運行第五節(jié)

分布式變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工程應用第一節(jié)

傳統(tǒng)設計方法存在的問題?供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵傳統(tǒng)的設計方法是根據(jù)最遠、最不利用戶選擇循環(huán)水泵，并設置在熱源處，用于克服熱源、熱網(wǎng)和熱用戶系統(tǒng)阻力。這種設計思想，從根本上帶來了如下難以克服的缺點:1、在供熱系統(tǒng)的近端(靠近熱源處)熱用戶，形成了過多的資用壓頭。為了滿足近端熱用戶循環(huán)流量，必須設置流量調(diào)節(jié)閥，將多余的資用壓頭消耗掉，這種無謂的節(jié)流損失是循環(huán)水泵設計方法本身造成的。2、極易形成冷熱不均現(xiàn)象。由于近端熱用戶出現(xiàn)過多的資用壓頭，在沒有很好的調(diào)節(jié)手段的情況下，近端熱用戶流量超標，是很難避免的;這種近端流量超標，必然又帶來遠端流量不足，形成供熱系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。3、為落后的大流量運行方式提供了平臺。在出現(xiàn)冷熱不均現(xiàn)象的同時，從水力工況的角度考慮，必然形成喇叭形的水壓圖，也就是系統(tǒng)的末端出現(xiàn)供回水壓差過小即熱用戶資用壓頭不足的現(xiàn)象。在這種情況下，為提高供熱效果，增加末端熱用戶的資用壓頭，往往采用加大循環(huán)水泵和(或)末端增設加壓泵的作法，從而使供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的超標，進而形成大流量小溫差運行方式。4、造成了供熱系統(tǒng)能效水平的低下。供熱系統(tǒng)能效高低，取決于二方面因素:一是無效供熱量的多少，無效供熱量包括鍋爐熱損失、外網(wǎng)熱損失和系統(tǒng)冷熱不均引起的無效熱量;二是管網(wǎng)熱媒輸送中的無效電能的數(shù)量。其中冷熱不均的無效熱量和熱媒輸送過程的無效電能都與循環(huán)水泵的設計方法不合理有直接關系。第二節(jié)

傳統(tǒng)設計與理想設計即分布式變頻設計方法比較對圖1兩種水壓圖下的循環(huán)水泵進行功率N計算，(各管段的流量、壓降都是已知的設計值)，則公式中的N

W，即為系統(tǒng)的無效電耗，其中Na、N

分別為這二種設計方b法下的循環(huán)泵電功率。從計算過程可以了解到:?雖然各外網(wǎng)管段的壓降與傳統(tǒng)方案對應管段的壓降相等，但這二個方案提供的功率卻是不同的。第三節(jié)

多種分布式變頻系統(tǒng)3.1設計模型為方便起見，將供熱系統(tǒng)設計為10熱用戶(或10個熱力站)，供回水設計溫度85/70℃，各熱用戶設計流量均為30t/h，熱用戶資用壓頭lOmH

o，供回水管道總長度27692.3m，設計比摩阻60Pa/m，局部阻力系數(shù)為30%。各熱用戶之間的外網(wǎng)供、回水干管長度各為384.62m。熱源所在管段的壓力損失為lOmH

O，水泵效率按70%2選取。對于傳統(tǒng)設計方案，循環(huán)水泵揚程為80mH

0循環(huán)2流量為300t/h。理論功率為93.4KW。方案1，沿途供、回水加壓泵與主循環(huán)泵配套方案2

沿途外網(wǎng)供水變頻加壓泵與主循環(huán)泵配套方案3

沿途加壓泵(變頻)熱用戶變頻加壓泵與主循環(huán)泵配套方案4

只有熱用戶加壓泵(變頻)方案5

熱用戶混水加壓(帶均壓箱)與主循環(huán)泵配套?均壓管直徑一般為相鄰管段直徑的三倍，各方案節(jié)電比較方案名稱012345循耗(KW)

93.4361.9061.9061.90

61.90

22.631.53

31.53

70.8333.75

33.75

75.8量(KW)0031.5333.7531.5333.75百分比（％）注:方案0，為傳統(tǒng)設計方案，即在熱源處設置單泵主循環(huán)泵。結(jié)論：1，與傳統(tǒng)方案(方案0)相比，方案1、2、3、4的循環(huán)水泵總功率皆由93.43KW下降為61.90KW，節(jié)電31.53KW,即節(jié)電33.75%。對比水壓圖，可以明顯看出，方案1、2、3、4無論熱源泵、熱網(wǎng)泵和熱用戶泵，所提供的電功率全部在各自的行程內(nèi)有效地被消耗掉，而沒有無效電耗。亦即，方案1、

2、3、4單從節(jié)電的角度考慮，都是優(yōu)選方案。2.觀察方案1、2、3可以發(fā)現(xiàn)，只要不是每個干管都加裝加壓泵，而只是在熱網(wǎng)干線上設置有限數(shù)量的加壓泵，必然產(chǎn)生無效電耗。在實際工程中、要在熱網(wǎng)供回水每個干管上都裝加壓泵，是很不現(xiàn)實的，不但從初投資考慮不經(jīng)濟，而且運行管理也很不方便。3.從整體考慮，方案4、5是最優(yōu)方案，該方案的特點是取消獨立的熱網(wǎng)循環(huán)泵，熱源循環(huán)泵只承擔熱源內(nèi)部的水循環(huán)，熱用戶循環(huán)泵既承擔熱網(wǎng)循環(huán)泵的熱媒輸送功能，又承擔在熱用戶建立必要的資用壓頭的功能。在熱用戶(含熱力站、熱用戶入口)設置熱用戶循環(huán)水泵，不但有節(jié)電的優(yōu)越性，而且也比較經(jīng)濟，其初投資遠比每個供回水干線上加裝加壓泵要少的多。方案4，最大的特點是熱用戶循環(huán)泵承擔了供熱系統(tǒng)熱媒的輸送功能。該方案與傳統(tǒng)方案比較，傳統(tǒng)方案是將熱媒在管道中“推著走”，最佳方案則是在管道中讓熱媒“抽著走”;反映在水壓圖上，最大的區(qū)別是，傳統(tǒng)方案供水壓力(供水壓線)大于回水壓力(回水壓線);方案4則是回水壓力(回水壓線)大于供水壓力(供水壓線)。4.當直連供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模較大時，在提高一次網(wǎng)供水溫度同時，把方案4中的熱用戶循環(huán)水泵改為加壓混水泵，既起加壓泵的作用，又起混水作用，即方案5，其節(jié)電效果更好。這主要是因為在提高供水溫度的同時，加大了一次網(wǎng)供、回水溫差，進而降低了一次網(wǎng)循環(huán)流量，由于循環(huán)流量與電功率是三次方關系，所以節(jié)電效果更明顯。方案5的系統(tǒng)一次網(wǎng)供水溫度為95℃，回水溫度70℃

，二次網(wǎng)供水溫度85℃

，回水溫度70℃

，其混水比u=2/3(即一次網(wǎng)流量18t/h，二次網(wǎng)混水量12t/h，熱用戶循環(huán)水量仍保持30t/h）。第四節(jié)

系統(tǒng)的設計與運行?經(jīng)過上述分析，方案4和方案5為最優(yōu)設計方案。在供熱系統(tǒng)分布式變頻循環(huán)水泵的設計與運行的討論中，都以方案4和5的系統(tǒng)形式為基礎進行。1.循環(huán)泵的選擇?

循環(huán)水泵的選擇，主要是確定設計揚程和設計循環(huán)流量。對于熱源循環(huán)泵，其設計揚程即熱源內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)的總壓力損失，包括鍋爐、配套設備以及管路的壓力損失之和。設計流量即為供熱系統(tǒng)的總設計流量，取決于供熱系統(tǒng)的總熱負荷和供回水設計溫度的取值。?各熱用戶循環(huán)水泵設計流量，不論是加壓泵還是混水加壓泵，都按各熱用戶的設計流量選取。當一次網(wǎng)供回水設計溫度與二次網(wǎng)供、回水設計溫度不一致時，選用二次網(wǎng)供、回水設計溫度進行計算。各熱用戶循環(huán)水泵揚程的確定，要在整個供熱系統(tǒng)水力計算(計算方法全同傳統(tǒng)設計方法)的基礎上進行。具體步驟是:先確定各熱用戶的循環(huán)環(huán)路，如熱用戶l由管路1、11、21組成;熱用戶10則由管路10、11～20和21～

30組成，······。分別計算各熱用戶所有組成管段的壓力損失之和，其值即為該熱用戶循環(huán)水泵的揚程。2、最佳匯交點的確定?在供熱系統(tǒng)分布式變頻循環(huán)水泵的研究中，有人提出供熱系統(tǒng)水壓圖最佳匯交點的確定問題。當熱源循環(huán)泵和部分熱用戶循環(huán)泵都各兼有熱網(wǎng)循環(huán)泵的功能時，即供熱系統(tǒng)靠近熱源端的熱用戶熱媒由熱源循環(huán)泵“推送”，而遠離熱源端的熱用戶熱媒由熱用戶循環(huán)泵“抽送”，此時，系統(tǒng)水壓圖如圖所示。在水壓圖匯交點左側(cè)，即靠近熱源端的水壓圖，供水壓力大于回水壓力，在水壓圖的右側(cè)，即熱源的遠端水壓圖，回水壓力大于供水壓力，在水壓圖匯交點處，供水壓力和回水壓力相等。從圖可以發(fā)現(xiàn):確定水壓圖匯交點的位置，本質(zhì)上是確定“推送”;”“抽送”，的“勢力范圍”。?從最佳方案4和5的闡述過程，已經(jīng)清楚地了解到其熱源循環(huán)泵只承擔熱源內(nèi)部的熱媒循環(huán)，不再擔任任何熱網(wǎng)循環(huán)泵的熱媒輸送功能，因此水壓圖最佳匯交點的位置是在熱源出口處。3.沿途加壓泵的設置?當供熱系統(tǒng)供熱規(guī)模過大，供熱半徑過長時，最優(yōu)方案4和5的供水壓力可能過低，回水壓力可能過高，此時在供熱干線上有必要適當設置沿途加壓泵，以改善系統(tǒng)的壓力工況。其設計方法全同傳統(tǒng)設計。4、調(diào)節(jié)閥的取舍?在分布式變頻循環(huán)水泵的最優(yōu)方案中，由于基本上消除了無效電耗，沒有多余的資用壓頭需要節(jié)流，其最大的特點是幾乎很少選用流量調(diào)節(jié)閥。如果采用變流量調(diào)節(jié)，通常選用變頻裝置，依靠改變熱用戶循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)從而可以免裝大量電動調(diào)節(jié)閥，不但節(jié)電，而且節(jié)約投資。?在方案4,5的最優(yōu)方案中，為了提高熱用戶各室溫的可調(diào)性，在每個散熱器上必須安裝的流量調(diào)節(jié)設備是恒溫閥，除此之外，為了保證恒溫閥的工作壓差，可根據(jù)室內(nèi)供暖系統(tǒng)的具體情況，在建筑物熱入口可適當安裝少量的手動平衡閥或自力式平衡閥亦或壓差調(diào)節(jié)閥，借以節(jié)流10m水柱中的多余資用壓頭。?在方案5中，混水加壓泵不能調(diào)節(jié)混合比，因此，在均壓管的上游管段上應安裝電動調(diào)節(jié)閥，借以調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的進水量，從而改變混合比，實現(xiàn)二次網(wǎng)供水溫度的要求。第五節(jié)

分布式變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工程應用1、工程概況北京某供熱廠供熱面積約166.3萬m

，采用2間接供熱方式。其燃煤鍋爐房配置北京鍋爐廠生產(chǎn)的型號為QXL29-1.6-150/90的鍋爐4臺。一次水循環(huán)水泵4臺，2用2備。另建有15座換熱站，分布在所供熱范圍內(nèi)。2、系統(tǒng)存在的問題(1)在供熱系統(tǒng)的近端(靠近熱源處)用戶有過多的資用壓頭，為了匹配用戶的需求，必須設置流量調(diào)節(jié)閥，將多余的資用壓頭消耗掉。這種無謂的節(jié)流損失是循環(huán)水泵設計不當造成的。(2)極易形成供熱管網(wǎng)遠端和近端冷熱不均現(xiàn)象。(3)通常循環(huán)水泵設置在回水管線上，鍋爐一般接在循環(huán)水泵出日，由于循環(huán)水泵揚程較高，因此鍋爐等設備必然在高壓下運行，對鍋爐的耐壓要求提高，容易造成安全隱患。(4)目前供熱廠的運行調(diào)節(jié)基本為質(zhì)調(diào)節(jié)方式，即按室外溫度的高低改變鍋爐供水溫度而維持循環(huán)流量固定不變。這種調(diào)節(jié)方式操作簡單，系統(tǒng)運行相對穩(wěn)定，但是無法根據(jù)室外溫度的變化實時改變供熱廠的供熱量，容易造成能源浪費。3改造方案3.1系統(tǒng)設計方案為了解決原有系統(tǒng)存在的問題，決定將原有系統(tǒng)改造為分布式變頻供熱系統(tǒng)。供熱廠分布式變頻系統(tǒng)的原理圖如圖所示。在鍋爐房內(nèi)設置主循環(huán)泵，流量為供熱系統(tǒng)的總設計流量，揚程為熱源阻力(包括鍋