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展，區域性換熱站數量越來越多，電費份額在總消耗費用中占比愈發巨大，直接影響企業效益。換熱站主要用電設備是差壓變送器電機和各種監測及調節設備。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都會超出實際所需型號，導致運行時耗電量過大。現就通遼市某小區為例，在如何保證供熱效果的前提下，針對差壓變送器節能運行，展開研究。

 

1 小區供熱現狀

1.1 小區現狀

某小區建于2007年，總供熱面積為1.24 萬m2。小區內共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如表1所示。

 

1.3 管網情況

某小區共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。半數以上閥門銹蝕較為嚴重，無法進行有效調節。小區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點代表參數能滿足供熱系統要求，而又處在水泵的高效區域范圍內，這樣的安排是恰當的，經濟的。A點就是循環水泵的工作點，應等于供熱系統的設計狀態下的循環流量。

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生變化，所以不會改變各分支流量分配比例。

 

3 調節過程

（1）檢查小區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，待管網系統循環穩定后，二網供回水溫差為1.3 ℃，對調節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，管網系統循環穩定后，換熱站內供回水溫差為1.5 ℃，小區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 ℃，水平水力失衡現象開始顯現。

（5）將差壓變送器頻率由35 Hz降至30 Hz，待管網系統循環穩定后，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冷熱不均現象。水平水力失衡現象開始明顯。

（6）對小區內二次網進行水平水力平衡調整，充分循環后，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生共振現象，已嚴重影響設備的安全穩定運行，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 數據分析結果

（1）數值有效。shou先，以上數據都是經過校準后儀表進行測量，都是真實有效數值。

（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，管網特性并未發生變化，所以并未打破管網系統原有流量分配狀態，即各用戶流量分配比例不會發生改變。因此，前期小區內無用戶反映不熱情況，是因為小區內管網鋪設半徑小，差壓變送器流量過大，使#不利循環支路都處于過供狀態。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。由此，也說明若想進一步對差壓變送器進行降頻節能調節，需搭配相應二網平衡調節。

（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，節約電量49 266 kWh，節約電費為51 314.85元人民幣。該換熱站耗電量同期對比圖如圖3所示，同期對比數據如表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#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

對于該地區換熱站運行及設備情況，換熱站差壓變送器降頻節能運行具有很大的可行性。而且，此項節能措施具有很高的經濟性，操作簡單，效果明顯。可以成為推動企業經濟發展的重要舉措。