摘 要:通過實際案例,以實際數(shù)據(jù)分析換熱站差壓變送器運行頻率,找到合適的差壓變送器運行工況與管路特性匹配點。在不影響供熱效果的前提下,使換熱站內二次網差壓變送器節(jié)能運行,降低耗電量,提高經濟效益。G4G壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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(shù)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(shù)都會超出實際所需型號,導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(shù)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(shù)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(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,這樣的安排是恰當?shù)模洕摹點就是循環(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(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(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(xiàn)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(shù)據(jù)分析結果
(1)數(shù)值有效。shou先,以上數(shù)據(jù)都是經過校準后儀表進行測量,都是真實有效數(shù)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(shù)據(jù)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。可以成為推動企業(yè)經濟發(fā)展的重要舉措。
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