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集中供熱熱力站循環水泵的選型安裝關乎節電

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-11-20  瀏覽次數:673
  熱力站循環水泵正確的選型和安裝是節電的當務之急
  在水泵的選型與安裝上,目前普遍存在著一些不合理的地方,許多時候不依照水力計算,而是死套所謂的“規定”,并層層加碼或參照別人的設計、以前的設計,甚至在錯誤的理論指導下確定泵的型號。因此,在水泵的問題上存在大量的電能浪費。主要問題有:
  1、泵揚程偏高、與實際需要相差太大
  循環水泵揚程過高既造成了電能浪費,有時還使泵在超流量工況下工作,使電機過載,不得不在關小水泵出口閥門的狀況下工作,進一步造成了電能的浪費,可以使電耗超過實際需要的三倍以上。
  如某一種水泵流量為100m3/h,當揚程H=12.5m時,水泵功率N=5.5kW;揚程H=20m時,N=11kW;揚程H=32m時,N=15kW;揚程H=42m時,N=22kW。造成水泵揚程偏高的原因一般有兩種:
  (1)錯誤地把樓房高度加在循環水泵的揚程中
  這是錯誤認識造成的。一些人錯誤地把采暖系統的樓房高度,作為選擇循環水泵揚程的依據。他們把循環水泵的作用和補水定壓泵的作用混到了一起,不知道循環水泵的揚程只是用來克服采暖系統的循環阻力,而補水定壓泵的揚程是維持采暖系統所需靜水壓強。循環水泵的揚程不應負擔樓房的高度。那些把熱力站的循環水泵揚程定為32m甚至40m的就是這種情況。
  (2)設計人員的保守心理和習慣的后果
  這是設計人員不良的設計習慣造成。一般的設計人員都存在著保守的心理,認為所選的設備各方面的參數大一些總比小了好,這樣不會出問題。而很少去考慮怎樣做才能更經濟、更實用,怎樣做才能使自己的設計水平有所提高,怎樣做才能使這方面的技術更進步、更先進。而且有的人一直“墨守成規”,或不加思索、不加研究和鑒別地去參考別人的設計,或隨著大多數狀況走,這樣可不動腦,可少犯錯誤。這樣在選擇設備時就會死搬規程,或層層加碼,最后再乘以一個安全系數,使所選水泵的揚程超過實際很多。不但造成了大量的能源浪費,而且往往給運行帶來很大困難。若不關小出口閥門,電機就會超載,同時關小的閥門又增加了系統的阻力。
  (3)循環水泵出口取消止回閥
  在給排水系統中,給水泵或排水泵出口設止回閥是必要的。因為這些系統都是開式系統,都是把水由低處往高處送,或者把水從低壓處送往高壓處。停泵時如果沒有止回閥,則水會倒流。而供熱系統是一個閉式系統,循環水泵的作用是克服網路的循環阻力,使水在網路中循環。當水泵停止工作時,水泵兩側的壓強相等,不會作反向流動。因此安裝止回閥只會增加網路的阻力(經實際檢測安裝止回閥可增加1~3mH2O),無謂的消耗電能,沒有任何作用。因此,換熱站的循環水泵出口都可不設止回閥。但間供系統的補水定壓泵和直供混水系統的混水泵,同補水系統與給水系統一樣,出口應設止回閥。另外,建議對于多臺水泵并聯運行的無人值守熱力站,建議泵出口暫時保留止回閥,以保證當某臺水泵因突發故障而停止工作時能夠及時關閉隔離,防止因發現不及時,導致站內長時間形成小循環而影響供熱效果。
  (4)改多臺水泵并聯運行為單臺水泵運行
  許多設計者都習慣為熱力站選擇二開一備、三開一備,甚至多開一備的方式。形成這種習慣的主要原因是:許多人錯誤地認為,水泵并聯后的流量就是各泵銘牌流量之和。而實際情況是并聯后的流量一定小于銘牌流量之和,因為,水泵的流量取決于并聯特性曲線與管網特性曲線的交點。由循環水泵的并聯工況可知,單臺泵運行效率要高于多臺泵并聯運行。并聯會造成電能的巨大浪費。合理的設計是在每種工況下都是單臺泵運行。
  (5)水泵變頻器合理的選型、安裝是節電的重要手段
  自20世紀80年代被引進中國以來,變頻器作為在節能應用與速度工藝控制中越來越重要的自動化設備,得到了快速發展和廣泛的應用。目前,隨著大規模集成電路和微電子技術的發展,變頻器技術已經發展為一項成熟的交流調速技術。變頻調速器作為該技術的主要應用產品經過幾代技術更新,已經日趨完善,用在熱力站水泵調速控制系統中具有軟啟動功能,操作方便,減少了對電網的污染,節約能源。
變頻器在換熱站中的節能應用
  變頻器主要由五部分組成:整流回路、逆變器、控制電路、制動組件和保護回路。變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比關系,通過改變電動機的工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用“交—直—交”電源變換技術,集電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。
  異步電動機的轉速N與電源頻率F、轉差率S、電機極對數P這3個參數有關,即:
  N=60F(1-S)/P
  變頻調速是通過改變電源頻率F來調節電動機轉速的?煽闯鯪與F之間為線性關系,轉速調節范圍寬,不存在勵磁滑差和閥門節流作用等帶來的功率損失,達到節能目的。傳統的流量調節通過改變閥門或擋板開度來實現。這種情況下,電機總是處于全速運行狀態,但實際上機組負荷需要不斷調整。因此,這種方法存在嚴重的節流損耗、對于泵,由流體動力學理論可知,流體流量與泵的轉速一次方成正比,由公式:
  Q=Q0N/N0
  其中:Q0,N分別表示流量和轉速。泵的轉矩與轉速一次方成正比,而其功率P則與轉速三次方成正比,即:
  P=P0(N/N0)3
  上述各式中腳“0”均表示額定工況參數。轉速減小時,電機的能耗將以三次方的速率下降,因此變頻調速的效果非常顯著。
  變頻調速技術分析及水泵的節能控制
  在變頻器的使用中,由于對變頻器的選型及使用不當,往往會引起變頻器不能正常運行甚至引發設備故障,造成不必要的經濟損失。變頻器的選型應滿足以下幾個條件:電壓等級與控制電動機相符;額定電流為控制電動機額定電流的1.1~1.5倍;根據被控設備的負載特性選擇變頻器的類型。
  變頻器安裝及使用中應注意的幾點問題
  ①把變頻器連接在大容量電源變壓器(500kVA以上)的電網中,或者在同一電源變壓器上連接有晶體管變流器而不使用換流電抗器,或者同一電網上有功率改善用切換電容器組時,應配置AC電抗器或DC電抗器,它們也有改善變頻器電源側功率因數和降低輸入高次諧波電流的效果。
  ②變頻器與供電電源之間應裝設帶有短路及過載保護的低壓斷路器、交流接觸器,以免變頻器發生故障時事故擴大。電控系統的急?刂茟棺冾l器電源側的交流接觸器斷開,徹底切斷變頻器的電源供應,保證設備及人員安全。
  ③變頻器輸入端R、S、T與輸出端U、V、W不能接錯。若接錯輕則不能實現變頻調速、電機也不會運轉,重則燒毀變頻器。
  ④在啟動、停止頻繁的場合,不要用主電路電源的通、斷來控制變頻器的啟動、停止,應使用變頻器控制面板上的RUN/STOP鍵或SF/SR控制端子,以延長變頻器的使用壽命。
  ⑤變頻調速的多速電動機,在運行中不能改變極對數,以防止產生很大的沖擊電流,造成變頻器過載跳閘,甚至燒毀的嚴重事故。
  ⑥自通風異步電動機在低速運轉時(20HZ以下),轉子風葉的冷卻能力下降,如果在恒轉矩負載條件下長期運行,勢必造成點擊溫升增加,調速系統的特性變壞。所以當自通風異步電動機在低頻運行并拖動恒轉矩負載時,必須采取強制冷卻措施,改善點擊的散熱能力,保證變頻調速系統的穩定性。
  ⑦當變頻器和電動機之間的接線超長時,隨著變頻器輸出電纜長度的增加,其分布電容明顯增大,從而造成變頻器逆變輸出的容性尖峰電流過大引起變頻器的跳閘保護,因此必須使用輸出電抗器或du/dt濾波器或正弦波濾波器等裝置對這種容性尖峰電流進行限制。
  ⑧變頻器內部是大功率的電子元件,極易受到工作溫度的影響,產品一般要求為保證工作安全、可靠,使用時應考慮留有余地,在控制箱中絕對不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。另外,環境溫度太高且溫度變化較大時變頻器內部易出現結露現象,其絕緣性能就會大大降低,甚至可能引發短路事故。必要時,需在箱中增加干燥劑和加熱器。
  ⑨防止電磁波干擾,變頻器在工作中由于整流和變頻,周圍產生了很多的干擾電磁波,這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此,柜內儀表和電子系統應該選用金屬外殼,屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地,除此之外,各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜,且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾往往會使整個系統無法工作,導致控制單元失靈或損壞。
  ⑩變頻器正確接地是提高控制系統靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段,變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好,接地導線截面積應不小于2mm2,長度應控制在20m以內。變頻器的接地點必須與動力設備接地點分開,不能共地。信號輸入線的屏蔽層應接至E(G)上,其另一端絕不能接于地端,否則會引起信號變化波動,使系統振蕩不止。變頻器與控制柜之間應電氣連通,如果實際安裝有困難,可利用銅芯導線跨接。--唐山市熱力總公司 于洋
 
 
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