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供热系统热力站换热站及供热管网节电技术探讨

2020-11-26 10:28 来源: 网络
  能源是国民经济发展的物质基础,电能是在各行业中应用最广泛的一种二次能源。目前由于我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,促使用电设备的增长速度超过发电设备的增长速度,造成能源短缺,电力供需矛盾十分突出,严重影响我国经济的可持续性发展和节约型社会的建设。供热企业是耗电大户,各种水泵、风机都用电。如果系统设计不合理,设备选型不当,很容易造成电能的大量浪费。因此,为消除用电过程中电能的浪费现象,提高电能的利用率,必须采取技术上可行、经济上合理和不影响环保的一切节电节能的技术和措施,合理有效地利用电能源。



  经调查,造成电能浪费严重的局面有以下几个原因:

  1、“因循守旧”的不合理设计、选型习惯造成电能浪费

  一些设计人员或供热企业的工程技术人员“因循守旧”或生搬硬套对一些基本理论认识不清,不加分析、不加研究地按习惯做法搞设计。同时还存在着保守的心理,因为怕担责任,总是把用电设备选得很大,造成了错误设计、错误选型,使供热系统或用电设备白白浪费了宝贵的电能。例如:多泵并联或扬程偏高的问题依然存在。

  2、热力站内照明灯具安装位置及选型不合理等,造成了不能很好的利用自然光源,而导致的站内长明灯的现象,从而使浪费了电能。

  3、不合理的技改措施造成的电能浪费

  一些工程技术人员在供热系统运行过程中出现技术问题而影响供热质量时,不做认真分析,找出问题所在,抓住主要矛盾,而是凭经验、凭感觉采取了盲目更换或增加用电设备的方法。虽然使问题有了一定程度的改善,却增加了运行成本,进一步浪费了大量的电能。例如:热网水力失调,不去调网,却增加循环水泵台数或更换大泵。

  4、运行管理不善及错误的认识造成的电能浪费

  还有一些其它原因,如对水处理设备的作用认识不够或运行管理不到位,造成水循环阻力增加等,都对电能造成了浪费。另外,如错误地认为电费只占供热成本的一小部分,不用计较等等。

  由以上的情况可知,供热系统的节电潜力是非常大的,必须引起充分的重视。热力站作为供热系统中的一个中枢环节,供热管网是连接热源与热用户的热量分配、调节的重要环节,必须从它们的设计、施工、运行管理以及技术改造等方面进行全方位分析、研究,找出主要矛盾,从而采取综合措施,达到最大程度的节约电能。

  一、供热节电首先从设计入手

  (一)采暖热指标合理选定是节电的基础

  采暖热指标是城镇供热规划设计与建筑供热设计中一个重要的经济技术评价和控制指标,是确定集中供热系统热源规模的主要依据,一般多用面积热指标表示,即单位时间内对单位建筑面积的供热量。热指标的大小直接影响着供热系统的运行效益,如热指标偏大,会使设备和管网的容量偏大,增大了建设投资,增加了运行成本,从而降低集中供热系统的经济性;如热指标偏小,将难以满足用户的使用要求,达不到供热效果,影响社会效益。

  在集中供热系统的运行管理中,热指标又是各种量化控制的基础。当热指标偏大时,设备的运行处于低负荷比的状态,热效率和管网输送效率会大大降低,设备的供热能力不能充分发挥,特别对于蒸汽供热管网能源利用效率更低,不利于节能。因此对于已有的集中供热系统,合理确定其采暖热指标可充分挖掘已有设备和管网的供热能力,在不增加热源和扩建管网的基础上,达到扩大供热面积的效果。

  目前我国建筑节能发展正处在第三阶段,即建筑总节能要求达到65%,同时要求2020年建筑能耗达到发达国家20世纪末的水平。而当前的各类采暖居住建筑既有节能标准为30%的,也有节能标准为50%的,而新建采暖居住建筑执行的是建筑节能65%的标准。同时,城市居民生活水平的不断提高,对所居住房屋的装修也使得建筑物的采暖热指标发生了很大变化,建筑节能状况纷乱复杂。因此,在设计中采用以往设计规范中给定的采暖热指标是不合理的。这需要供热行业的设计人员和工程技术人员通过维护结构测试法和采暖系统测试法,结合供热计量技术对采暖建筑热指标重新进行核算,为不同类型建筑确定合理的采暖热指标。[关于采暖居住建筑耗热量指标的检验方法]

  (二)热力站循环水泵正确的选型和安装是节电的当务之急

  在水泵的选型与安装上,目前普遍存在着一些不合理的地方,许多时候不依照水力计算,而是死套所谓的“规定”,并层层加码或参照别人的设计、以前的设计,甚至在错误的理论指导下确定泵的型号。因此,在水泵的问题上存在大量的电能浪费。主要问题有:

  1、泵扬程偏高、与实际需要相差太大

  循环水泵扬程过高既造成了电能浪费,有时还使泵在超流量工况下工作,使电机过载,不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作,进一步造成了电能的浪费,可以使电耗超过实际需要的三倍以上。

  如某一种水泵流量为100m3/h,当扬程H=12.5m时,水泵功率N=5.5kW;扬程H=20m时,N=11kW;扬程H=32m时,N=15kW;扬程H=42m时,N=22kW。造成水泵扬程偏高的原因一般有两种:

  (1)错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中

  这是错误认识造成的。一些人错误地把采暖系统的楼房高度,作为选择循环水泵扬程的依据。他们把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起,不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力,而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。那些把热力站的循环水泵扬程定为32m甚至40m的就是这种情况。

  (2)设计人员的保守心理和习惯的后果

  这是设计人员不良的设计习惯造成。一般的设计人员都存在着保守的心理,认为所选的设备各方面的参数大一些总比小了好,这样不会出问题。而很少去考虑怎样做才能更经济、更实用,怎样做才能使自己的设计水平有所提高,www.china-heating.com怎样做才能使这方面的技术更进步、更先进。而且有的人一直“墨守成规”,或不加思索、不加研究和鉴别地去参考别人的设计,或随着大多数状况走,这样可不动脑,可少犯错误。这样在选择设备时就会死搬规程,或层层加码,最后再乘以一个安全系数,使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费,而且往往给运行带来很大困难。若不关小出口阀门,电机就会超载,同时关小的阀门又增加了系统的阻力。

  (3)循环水泵出口取消止回阀

  在给排水系统中,给水泵或排水泵出口设止回阀是必要的。因为这些系统都是开式系统,都是把水由低处往高处送,或者把水从低压处送往高压处。停泵时如果没有止回阀,则水会倒流。而供热系统是一个闭式系统,循环水泵的作用是克服网路的循环阻力,使水在网路中循环。当水泵停止工作时,水泵两侧的压强相等,不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力(经实际检测安装止回阀可增加1~3mH2O),无谓的消耗电能,没有任何作用。因此,换热站的循环水泵出口都可不设止回阀。但间供系统的补水定压泵和直供混水系统的混水泵,同补水系统与给水系统一样,出口应设止回阀。另外,建议对于多台水泵并联运行的无人值守热力站,建议泵出口暂时保留止回阀,以保证当某台水泵因突发故障而停止工作时能够及时关闭隔离,防止因发现不及时,导致站内长时间形成小循环而影响供热效果。

  (4)改多台水泵并联运行为单台水泵运行

  许多设计者都习惯为热力站选择二开一备、三开一备,甚至多开一备的方式。形成这种习惯的主要原因是:许多人错误地认为,水泵并联后的流量就是各泵铭牌流量之和。而实际情况是并联后的流量一定小于铭牌流量之和,因为,水泵的流量取决于并联特性曲线与管网特性曲线的交点。由循环水泵的并联工况可知,单台泵运行效率要高于多台泵并联运行。并联会造成电能的巨大浪费。合理的设计是在每种工况下都是单台泵运行。

  (5)水泵变频器合理的选型、安装是节电的重要手段

  自20世纪80年代被引进中国以来,变频器作为在节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备,得到了快速发展和广泛的应用。目前,随着大规模集成电路和微电子技术的发展,变频器技术已经发展为一项成熟的交流调速技术。变频调速器作为该技术的主要应用产品经过几代技术更新,已经日趋完善,用在热力站水泵调速控制系统中具有软启动功能,操作方便,减少了对电网的污染,节约能源。

  二、变频器在换热站中的节能应用

  变频器主要由五部分组成:整流回路、逆变器、控制电路、制动组件和保护回路。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比关系,通过改变电动机的工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用“交—直—交”电源变换技术,集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

  异步电动机的转速N与电源频率F、转差率S、电机极对数P这3个参数有关,即:

  N=60F(1-S)/P

  变频调速是通过改变电源频率F来调节电动机转速的。可看出N与F之间为线性关系,转速调节范围宽,不存在励磁滑差和阀门节流作用等带来的功率损失,达到节能目的。传统的流量调节通过改变阀门或挡板开度来实现。这种情况下,电机总是处于全速运行状态,但实际上机组负荷需要不断调整。因此,这种方法存在严重的节流损耗、对于泵,由流体动力学理论可知,

  流体流量与泵的转速一次方成正比,由公式:

  Q=Q0N/N0

  其中:Q0,N分别表示流量和转速。泵的转矩与转速一次方成正比,而其功率P则与转速三次方成正比,即:

  P=P0(N/N0)3

  上述各式中脚“0”均表示额定工况参数。转速减小时,电机的能耗将以三次方的速率下降,因此变频调速的效果非常显著。

  变频调速技术分析及水泵的节能控制

  在变频器的使用中,由于对变频器的选型及使用不当,往往会引起变频器不能正常运行甚至引发设备故障,造成不必要的经济损失。变频器的选型应满足以下几个条件:电压等级与控制电动机相符;额定电流为控制电动机额定电流的1.1~1.5倍;根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。

  以上就是小编为您带来的“供热系统热力站换热站及供热管网节电技术探讨”全部内容,更多节电资讯敬请关注智联能效

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