一、分布式变频泵系统的原理
在传统的供热枝状管网系统中,一般是在热源处或换热站内设有一组循环泵,根据管网系统的流量和最不利环路的阻力选择循环泵的流量、扬程及台数;管网系统各用户末端设手动调节阀或自力式流量控制阀等调节设备,以消耗掉该用户的剩余压头,达到系统内各用户之间的水力平衡;个别既有热网由于用户热负荷的变化,资用压头不够,增装了供水或回水化工泵,但由于不易调节,往往对上游或下游用户产生不利的影响。
随着新型调节设备和控制手段的出现,使得对水泵的数字控制成为可能,这样理论上可以取消管网中的调节设备,代之以可调速的水泵,在管网的适当节点设置,以满足其后的水力工况要求。如果控制管网中适当节点的压差,该点称之为压差控制点,对于主循环泵的选择,只要能够满足流量和热源到压差控制点的阻力即可,这样可大大降低循环泵的扬程,使得主循环泵电机功率下降许多;经济控制点之后的每个用户设置相应分布变频泵,成为分布式变频泵系统,使得原来阀门节流的能量不再白白地损失,由于水泵可用变频器调速,主循环泵可大大降低电能消耗,理论上可省去调节设备,同时供热系统可工作在较低的压力水平,系统更加安全。中国城镇供热协会也已将分布式变频泵系统的研究开发列为“十五”科技规划。
二、分布式变频泵系统的设计
在分布式变频泵系统中,设计时应按以下步骤进行:
1、管网系统设计,计算管网的阻力。
2、选择压差控制点,不同的压差控制点对应不同的设备初投资和管网运行费用,应按技术经济分析进行选择。
3、选择主循环泵,主循环泵的选择考虑两方面:
A:流量要求,应能提供管网的全部循环流量;
B:扬程要求,应满足热源到压差控制点间管网阻力。
4、分布泵的选择,主要考虑满足该分支用户的阻力和流量。
三、分布式变频泵系统的实现
供热系统由一座4×10t/h热水锅炉房和两个间供站组成,基础参数如下:
(1)供热建筑面积:
龙南站:181814.31m2
龙北站:139891.62m2
合计:321705.93m2
(2)设备:主循环泵两台,开一备一,ISR200-150-400,功率N为90KW,流量Q为400m3/h,扬程H为50m水柱。
(3)管网:
1-2管径DN300,沟长L=500m
2-3管径DN250,沟长L=536m
3-4管径DN250,沟长L=650m
根据近几年实际运行情况,取热源供回水温度105℃/65℃,锅炉房内部阻力损失10m水柱,龙北站内阻力损失10m水柱,龙南站内部阻力损失5m水柱,建筑热指标取55kcal/m2h。
2、由以上参数,经计算选择实验改造方案如下:
1锅炉房主循环泵换成H=24m,Q=480m3/h,N=45KW变频泵
2龙南站一次供水加一台变频泵,H=12.5m Q=200m3/h N=15KW
3龙北站一次供水加一台变频泵,H=24m Q=240m3/h N=22KW
4龙南、龙北站变频泵与原有管段并联,并在原有管段增加阀门。
需要指出的是,由于水泵的参数不可能完全正好满足管网的需要,在设备选择过程中均有不同程度的取整。
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