- 相關(guān)推薦
關(guān)于集中供熱系統(tǒng)中換熱站運(yùn)行調(diào)節(jié)方式的探討
摘要：集中供熱的目的在于維持室內(nèi)溫度適宜，使建筑物失熱與得熱始終處于平衡，因此，供熱期間隨著室外氣候因素的改變需適時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大限度的節(jié)約能源。本文通過(guò)比較幾種常用的集中供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，力爭(zhēng)找到適合換熱站運(yùn)行調(diào)節(jié)的模式。
關(guān)鍵詞：集中供熱 運(yùn)行調(diào)節(jié) 量調(diào)節(jié) 換熱站
一、質(zhì)調(diào)節(jié)
進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，只改變供暖系統(tǒng)的供水溫度，而系統(tǒng)循環(huán)水量保持不變。這種調(diào)節(jié)方式，網(wǎng)路水力工況穩(wěn)定，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便，采用這種調(diào)節(jié)方法，通�？蛇_(dá)到預(yù)期效果。集中質(zhì)調(diào)節(jié)是目前最為廣泛采用的供熱調(diào)節(jié)方式 ，但由于在整個(gè)供暖系統(tǒng)中，網(wǎng)路循環(huán)水量總保持不變，消耗電能較多。
二、量調(diào)節(jié)
在供熱設(shè)計(jì)及運(yùn)行中，根據(jù)室外溫度對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行工況調(diào)節(jié)從而滿足實(shí)際熱負(fù)荷的需求是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。通過(guò)比較2種循環(huán)水泵工況調(diào)節(jié)方式，介紹水泵變頻控制的節(jié)能情況和效用分析。循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)工況點(diǎn)的參數(shù)是由水泵性能曲線與管網(wǎng)性能曲線共同決定的。但是用戶需要的流量在采暖期中可能經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生變化。為了滿足這種流量變化的要求，必須進(jìn)行一定的工況調(diào)節(jié)。所用的方法從原理上講就是設(shè)法改變管網(wǎng)性能曲線或者水泵性能曲線。為了進(jìn)行全網(wǎng)均勻調(diào)節(jié)，在二次網(wǎng)系統(tǒng)中利用水泵變頻調(diào)速，達(dá)到較好的控制效果。
1循環(huán)水泵工況調(diào)節(jié)方法比較
1.1改變管網(wǎng)性能曲線
改變管網(wǎng)性能曲線的方法是出口節(jié)流調(diào)節(jié)，即在水泵出口安裝調(diào)節(jié)閥，通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥的開度來(lái)改變管網(wǎng)性能曲線，使之變陡或變緩，從而改變管路的阻力特性，改變水泵的工況點(diǎn)，進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)。出口節(jié)流的調(diào)節(jié)方法是增加出口阻力來(lái)調(diào)節(jié)流量，是不經(jīng)濟(jì)的方法。尤其當(dāng)水泵性能曲線較陡而且調(diào)節(jié)的流量(或者壓力)又較大時(shí)，這種調(diào)節(jié)方法的缺點(diǎn)更為突出，目前很少采用這種調(diào)節(jié)方法。對(duì)于液體管網(wǎng)，水泵的調(diào)節(jié)閥只能安裝在出口管上，這是因?yàn)槲诠苌显O(shè)置調(diào)節(jié)閥，增加吸人口的真空值，可能引起水泵的氣蝕。
1.2改變水泵性能曲線
改變水泵性能曲線最常用的方法是轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)。當(dāng)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，其性能曲線也隨之改變，所以可以用這個(gè)方法來(lái)改變工況點(diǎn)，以滿足流量上的調(diào)節(jié)要求。因?yàn)樗秒姍C(jī)的功率近似正比于轉(zhuǎn)數(shù)的三次方，所以用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法可以得到相當(dāng)大的調(diào)節(jié)范圍。改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)并不引起其他附加損失，只是調(diào)節(jié)后的新工況點(diǎn)不一定是最高效率點(diǎn)，導(dǎo)致效率有些降低。所以從節(jié)能角度考慮，這是一種經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方法。最常用的方法是變頻調(diào)速，即通過(guò)改變電機(jī)輸入電流頻率來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。這種方法不僅調(diào)速范圍寬、效率高，而且變頻裝置體積小，便于施工安裝。
1.3水泵工況調(diào)節(jié)方法的對(duì)比分析
改變管網(wǎng)性能曲線、改變水泵性能曲線、調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)的壓力一流量圖如圖1所示。圖1中曲線 I為轉(zhuǎn)數(shù)n時(shí)水泵的性能曲線。曲線Ⅱ?yàn)楣芫W(wǎng)性能曲線。曲線Ⅲ為轉(zhuǎn)數(shù)n′時(shí)泵的性能曲線。曲線Ⅳ為出口節(jié)流調(diào)節(jié)后的管網(wǎng)性能曲線。A點(diǎn)為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為n，流量為Qa。現(xiàn)需把流量改變?yōu)镼′，當(dāng)采用出口節(jié)流調(diào)節(jié)，關(guān)小管網(wǎng)中閥門，阻力增大，管網(wǎng)特性曲線變陡為曲線Ⅳ，工況點(diǎn)移到C點(diǎn);此時(shí)閥門關(guān)小額外增加的壓力損失為△H =Hc-Ha ，可見(jiàn)，由于增加閥門的阻力，額外增加了壓力損失，相應(yīng)的多消耗了額外功率，是不經(jīng)濟(jì)的。
當(dāng)采用轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)，水泵特性曲線下移為曲線Ⅲ，流量調(diào)節(jié)為Q′，由于管網(wǎng)性能曲線Ⅱ不變，壓頭則隨著下降，工況點(diǎn)調(diào)節(jié)為B點(diǎn)。有相似率可知，改變水泵的轉(zhuǎn)數(shù)，可以改變水泵性能曲線，從而使工況點(diǎn)移動(dòng)，流量隨之改變。對(duì)于這種轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)方式，隨著所需流量的改變，轉(zhuǎn)速應(yīng)與流量同比例改變，壓頭與轉(zhuǎn)速的平方同比例改變，功率則與轉(zhuǎn)速的立方成比例改變。
分別從工況 B點(diǎn)和工況C點(diǎn)向橫軸、豎軸作垂線，垂線與橫軸、豎軸圍成的矩形面積即可直觀地反映出各工況點(diǎn)功率的大小。圖1中陰影矩形面積更是直觀地反應(yīng)出改變水泵性能曲線比改變管網(wǎng)性能曲線多節(jié)省電機(jī)功率的情況。在節(jié)能效果方面，改變水泵性能曲線的方法比改變管網(wǎng)性能曲線要顯著得多。因此，改變水泵性能曲線成為工況調(diào)節(jié)及水泵節(jié)能的主要方式。變頻調(diào)速在改變水泵性能曲線和 自動(dòng)控制方面優(yōu)勢(shì)更為明顯，因而應(yīng)用廣泛。
2、進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的幾個(gè)前提條件：
2.1、在供熱前期或供熱期間必須進(jìn)行系統(tǒng)初調(diào)節(jié)，減少水力失調(diào)度，盡量避免由于系統(tǒng)流量分配不均而引起的近熱遠(yuǎn)冷現(xiàn)象。由系統(tǒng)的水壓圖可以看出近端用戶的資用壓力很大，這種現(xiàn)象在設(shè)計(jì)階段是不可避免的。所以必須通過(guò)有效途徑加大近端并聯(lián)用戶的阻力如調(diào)節(jié)控制閥門的開啟度，把多余的資用壓力消耗掉才能保證系統(tǒng)流量按需分配，合理控制水力失調(diào)。
2.2、盡量減小系統(tǒng)運(yùn)行阻力使管網(wǎng)性能曲線變緩，保證循環(huán)水泵出力，提高運(yùn)行效率。單位長(zhǎng)度的沿程阻力稱為比摩阻。一般情況下，主干線采取30～70Pa/m，支線應(yīng)根據(jù)允許壓降選取，一般取60～120Pa/m，不應(yīng)大于300 Pa/m。一般地用戶系統(tǒng)阻力2～4m，換熱站管路系統(tǒng)阻力8～15m水柱。減小系統(tǒng)最不利環(huán)路的運(yùn)行阻力的途徑：
2.2.1使用軟化水。由于系統(tǒng)循環(huán)水結(jié)垢會(huì)使管壁的粗糙度增大，從而會(huì)引起系統(tǒng)的沿程阻力的增加。由板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以看出，它是由帶有人字形波紋的板片相互疊加而成，在板換里面形成蜂窩狀的水流通道。通道面積本來(lái)就不大，如果再出現(xiàn)水結(jié)垢現(xiàn)象不僅會(huì)影響換熱效果還會(huì)減小通道面積嚴(yán)重時(shí)甚至完全堵死，大大增加板換的運(yùn)行阻力。使用軟化水可以使系統(tǒng)循環(huán)水呈弱堿性即 PH值大于等于10，避免系統(tǒng)中管道及附件和散熱器由于受酸性腐蝕而增加運(yùn)行阻力。
2.2.2定期排污。當(dāng)除污器前后壓差超過(guò)2m水柱時(shí)考慮排污。
2.2.3最不利環(huán)路、主干線和站內(nèi)主閥門應(yīng)全開，盡量不用閥門去調(diào)節(jié)系統(tǒng)的循環(huán)流量，應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的頻率改變系統(tǒng)的循環(huán)流量，從而減小由于閥門節(jié)流引起運(yùn)行阻力的增加。
三、分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)
把整個(gè)供暖期按室外溫度的高低分成幾個(gè)階段：在室外溫度較低的階段，管網(wǎng)保持較大的流量;而在室外溫度較高的階段，管網(wǎng)保持較小的流量。在每一個(gè)階段內(nèi)，網(wǎng)路均采用一種流量并保持不變，同時(shí)采用不斷改變網(wǎng)路供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方法叫分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。由于水泵揚(yáng)程與流量的平方成正比，水泵的電功率與流量的立方成正比，在大型供暖系統(tǒng)中，整個(gè)采暖期可分為 3個(gè)或 3 個(gè)以上的階段。如果采用 3個(gè)階段，各個(gè)階段中循環(huán) 水泵的流量可分別為計(jì)算值的 1 0 0 %、 8 0 %和 6 0 %，揚(yáng)程可分別 為 1 0 0 %、 6 4 %和 3 6 %，而循環(huán)水泵的耗電量相應(yīng)為 1 0 0 %、 5 1 %和 2 2 %。這種調(diào)節(jié)方法綜合了質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，既較好地避免了水力失調(diào)，又顯著地節(jié)省了電能。所以，它是一種公認(rèn)的、比較經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)節(jié)方法，在熱水供暖系統(tǒng)中得到了較多的應(yīng)用。
換熱站設(shè)備以及庭院管網(wǎng)一般都是根據(jù)發(fā)展負(fù)荷一次性投資建設(shè)的，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中換熱站的實(shí)際供熱面積和建站負(fù)荷存在著不一致現(xiàn)象，有的差距較大，還有一部分可能已經(jīng)超過(guò)發(fā)展面積;另一方面是換熱站設(shè)備如換熱器、水泵等都是按設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算訂購(gòu)的。所以在實(shí)際運(yùn)行時(shí)應(yīng)該根據(jù)各換熱站的實(shí)際供熱面積并結(jié)合室外溫度對(duì)循環(huán)泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)依據(jù)如下：
1、普暖用戶
設(shè)計(jì)供回水溫度為85—60℃，供回水溫差為25℃，循環(huán)流量為2—2.5kg/h。
2、地暖用戶
設(shè)計(jì)供回水溫度為50—40℃，供回水溫差為10℃，循環(huán)流量為5—6kg/h。
公司調(diào)度下達(dá)的指令是宏觀調(diào)節(jié)，我們每個(gè)換熱站應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微觀調(diào)節(jié)。對(duì)老建筑、九十年代末建筑、節(jié)能建筑在實(shí)際供熱參數(shù)上區(qū)別對(duì)待，各供熱區(qū)域應(yīng)在調(diào)度指令宏觀調(diào)控下適當(dāng)微調(diào)，盡量按需供熱、挖掘節(jié)能潛力。
判斷庭院管網(wǎng)循環(huán)流量是否合理，由于大部分換熱站未安裝流量表可參考供回水溫差，普暖用戶供回水溫差宜控制在10—15℃，地暖用戶供回水溫差宜控制在5—10℃。
進(jìn)行流量調(diào)節(jié)還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
1、對(duì)水力工況差、供熱半徑大、供熱負(fù)荷分布差異較大的庭院管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)幅度不宜太大。
2、庭院管網(wǎng)必須進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)，在各熱力站注水試壓或試運(yùn)行期間對(duì)二次網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡初調(diào)節(jié);供熱運(yùn)行穩(wěn)定后，結(jié)合生產(chǎn)性測(cè)溫對(duì)二次網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡精細(xì)調(diào)節(jié)。
3、在水力工況較穩(wěn)定的情況下調(diào)節(jié)循環(huán)流量，各用戶的流量不是成比例變化的，因此循環(huán)流量每調(diào)整一次，相應(yīng)的庭院管網(wǎng)都要進(jìn)行細(xì)微的水力平衡調(diào)節(jié)。
4、水力平衡調(diào)節(jié)是一個(gè)繁瑣的過(guò)程，不可能一次調(diào)節(jié)成功，需要我們反復(fù)摸索、調(diào)整，即使調(diào)節(jié)好了隨著用戶負(fù)荷變化、循環(huán)流量的變化也會(huì)對(duì)其有所影響，所以我們應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，定期調(diào)整，使有限的熱量合理分配。
四、質(zhì)量-流量調(diào)節(jié)
同時(shí)改變熱水網(wǎng)路供水溫度和流量的供熱調(diào)節(jié)方法稱為質(zhì)量-流量調(diào)節(jié)。在供熱調(diào)節(jié)過(guò)程中不僅熱網(wǎng)的供水溫度隨熱負(fù)荷的減小而降低，同時(shí)熱網(wǎng)的循環(huán)流量也隨熱負(fù)荷的減小而減小，這樣可以大大節(jié)省熱網(wǎng)循環(huán)水泵的電能消耗。但是它對(duì)熱網(wǎng)的穩(wěn)定行要求比較高，為了防止發(fā)生水力失調(diào)，進(jìn)入熱網(wǎng)的流量不能太少，通常應(yīng)不小于設(shè)計(jì)流量的60%。
五、結(jié)論
由以上分析可以看出：質(zhì)調(diào)節(jié)方式雖然系統(tǒng)水力工況較穩(wěn)定，但流量不變使水泵消耗的電能較多：量調(diào)節(jié)方式節(jié)約了水泵的電耗，但在室外溫度較高時(shí)流量很小，容易引起嚴(yán)重的熱力工況水力失調(diào);質(zhì)量-流量調(diào)節(jié)方式即最大程度的節(jié)約了水泵電耗，又起到了調(diào)節(jié)的目的，但它對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度及熱網(wǎng)穩(wěn)定性要求比較高，目前還不宜采用;分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式結(jié)合了以上幾種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合我們現(xiàn)狀是可以實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)予以推廣。
參考文獻(xiàn)
1.陸耀慶主編，供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)。中國(guó)建筑工業(yè)出版社。
2.李善化、康慧等編著《實(shí)用集中供熱手冊(cè)》，中國(guó)電力出版社，2006年。
3.石兆玉編著《供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)與控制》，清華大學(xué)出版社，1994年。
【集中供熱系統(tǒng)中換熱站運(yùn)行調(diào)節(jié)方式的探討】相關(guān)文章：
集中供熱運(yùn)行方案（精選14篇）11-18
中醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中愉快教學(xué)方式的探討10-07
論文范文：電力系統(tǒng)變電運(yùn)行設(shè)備維護(hù)工藝探討10-06
現(xiàn)代工業(yè)中無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)分析論文10-10
汽輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)10-05