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分布式变频泵系统的设计与应用

　　摘要分布式变频泵系统作为一种新型的循环泵多点布置形式，与传统的供热管网循环泵单点布置相比，具有节约电能、运行成本低的特点。本文对此进行了详细介绍，并针对该系统设计及应用中应注意的若干问题提出解决办法，以期抛砖引玉，共同完善。

关键词分布 变频 泵 设计 应用
　　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，增装了供水或回水加压泵，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
　　按照以上思想，唐山市热力总公司对所属龙东锅炉房供热系统进行了改造。本文以此为例来说明分布式变频泵系统的实现过程。
　　1、龙东供热系统由一座4×10t/h热水锅炉房和两个间供站组成，基础参数
　　(1)供热建筑面积
　　龙南站：
　　龙北站：
　　合计：
　　(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
　　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=　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。
　　3、按照锅炉房主循环泵提供锅炉房内部和1－2点阻力损失，各站分布变频泵分别克服2－3、2－4及站内阻力损失的原则，本年度我公司对改造后的龙东供热系统进行了调试运行。在调试过程中，我们本着在满足供热要求的前提下，尽量使两个热力站的一次回水温度平衡，并且在可能的情况下尽量提高分布变频泵的负荷，减少主循环泵的负荷，以期尽可能节约电能消耗。分布式变频泵系统投运后，与原有单点设置循环泵系统相比，电流消耗实测
　　系统单点循环泵一台运行时消耗电流为130A；
　　分布式变频泵多点运行时，实测数据表
　　4、分布式变频泵系统投运前后主循环泵出口压力由下降为。
　　5、分析
　　几台泵电机的功率因数差别不大，均在－之间，如不考虑其差异，节能率为(130－56－－)/130×100％=％
　　四、结论
　　分布式变频泵系统是一种新型的水泵布置型式，与传统的单点布置相比具有如下优点
　　1、节约电能；
　　2、系统整体压力水平较低，系统更加安全。
　　五、几点体会
　　1、由于主循环泵一般布置在热源回水，对于分布泵的布置应在热力站的供水或尽量靠近经济控制点处的供水管。
　　2、对于补水点处的补水定压值应重新核算，由于一般情况下将分布泵布置在管网经济控制点处时有困难，当将分布泵布置在站内时，对于分支线较长时，有可能引起补水点的飘移。对于此种工况，一种办法是将补水点设在管网压力最低点，另一种办法是仍在热源总回水处集中补水，适当提高补水定压值。
　　3、在设备选择上，主循环泵技术参数应适当留有裕量。
　　4、压差控制点处压差的控制：由于供热管网距离较远，信号传输不易实现或实现成本较高，采用计算值折算到主循环泵进出口；或在压差控制点供回水管安装压力表，参考压力表数值调整主循环泵进出口的压差。
　　5、在分布式变频泵系统中，由于水泵产品的技术参数是不连续的，不可能正好满足实际需要，即使进行变频调节也不可能正好满足，系统中个别点的阀门调节仍然是有需要的。