引言

 

随着供热面积逐年快速增加和城市集中供热的快速发展，区域性换热站数量越来越多，电费份额在总消耗费用中占比愈发巨大，直接影响企业效益。换热站主要用电设备是差压变送器电机和各种监测及调节设备。其中差压变送器电机耗电量占总耗电量近90%以上。并且，多数换热站在建设时为保证供热效果良好，对差压变送器的选型参数都会超出实际所需型号，导致运行时耗电量过大。现就通辽市某小区为例，在如何保证供热效果的前提下，针对差压变送器节能运行，展开研究。

 

1 小区供热现状

1.1 小区现状

某小区建于2007年，总供热面积为1.24 万m2。小区内共6栋楼，其中商铺1栋（临街商铺），办公楼1栋（街道办事处）。住宅楼3栋（南楼、北楼、纺织住宅楼），其中，住宅楼均为1~6层建筑。用户室温平均在24 ℃以上。采暖期为10月15日~4月15日。小区楼宇分布及管道走向示意图如图1所示。

1.2 换热站情况

该换热站内共1套机组，该机组配备2台30 kW变频差压变送器，额定流量200 m3/h，1用1备。板式换热器换热面积共110 m2。调整前换热站运行参数如表1所示。

 

1.3 管网情况

某小区共15座阀门井，阀门260个，楼宇总井和单元井阀门均为闸板阀，所有阀门均处于#大开启度。半数以上阀门锈蚀较为严重，无法进行有效调节。小区内二次网管网图缺失，无法进行详细水力计算。

 

2 调整原理分析

管网系统的特性，由管路本身所决定，和差压变送器的本身无关。但是，供热工程中的循环流量及克服管网阻力损失所需扬程又必须由差压变送器提供。将差压变送器的特性曲线和管路特性曲线共同绘制在一张坐标图上，如图2所示。曲线1是管路特性曲线，曲线2是差压变送器特性曲线，A点表明所选定差压变送器可以提供V1大小的流量和H1大小的扬程，如果A点代表参数能满足供热系统要求，而又处在水泵的高效区域范围内，这样的安排是恰当的，经济的。A点就是循环水泵的工作点，应等于供热系统的设计状态下的循环流量。

由于差压变送器的工作点由管路特性与差压变送器特性共同确定，因此改变任何一种特性都可以改变水泵的工作点。

 

（1）改变管网特性。曲线3是改变了管网特性曲线，如实际供热负荷小于设计负荷，关小差压变送器出入口阀门，或由于支路泄漏切断支路，管网总阻抗增大，特性曲线变陡，与水泵特性曲线交于点B，此时差压变送器流量将减少，扬程增加。

（2）改变差压变送器的特性曲线。在不同差压变送器电机频率下，对应不同差压变送器叶轮转速。曲线4是低于额定转速曲线2的一种工况特性。但要注意的是，差压变送器的极限转速就是额定转速，转速的调整，应在额定转速的30%范围内。水泵的转速调整由于管网特性未发生变化，所以不会改变各分支流量分配比例。

 

3 调节过程

（1）检查小区内供热阀门开关及锈蚀情况并进行记录，对换热站内设备进行检查。对无法进行灵活操作的设备进行修复。

（2）通过天气预报确定近日室外天气无较大变化，平均气温均在-3 ℃左右。保持一次网流量和供水温度不变。

（3）差压变送器频率由45 Hz降至40 Hz，待管网系统循环稳定后，二网供回水温差为1.3 ℃，对调节后用户室内温度无明显变化，均在24~26 ℃。

（4）将差压变送器频率由40 Hz降至35 Hz，管网系统循环稳定后，换热站内供回水温差为1.5 ℃，小区管网前端用户供热温度在24~26 ℃，末端楼宇被测用户室内温度在23~24 ℃，水平水力失衡现象开始显现。

（5）将差压变送器频率由35 Hz降至30 Hz，待管网系统循环稳定后，换热站内二网供回水温差为1.5 ℃。前端用户室内温度在23~25 ℃，末端用户室内温度在21~23 ℃，同楼不同单元也出现冷热不均现象。水平水力失衡现象开始明显。

（6）对小区内二次网进行水平水力平衡调整，充分循环后，使各单元回水温度差异保持在2 ℃以内。经测量，换热站内供回水温差为1.6 ℃，用户室温均在23~24 ℃以内，不同楼层间虽有温度差异但同楼层之间温度近似。

（7）为验证差压变送器能否在低频状态下正常运行，遂将差压变送器频率由30 Hz降至20 Hz，此频率下差压变送器与电机发生共振现象，已严重影响设备的安全稳定运行，再次将差压变送器频率调至35 Hz，并一直以此频率运转。

（8）将换热站自动控制重新投入循环2周后，户外平均温度为-5~-7 ℃以内，换热站二网供水温度为43.8 ℃，回水温度为41.3 ℃ ；再次入户进行测温，室内温度均处于23~25 ℃，各分支回水温度差在0~2 ℃之内。

 

4 数据分析结果

（1）数值有效。shou先，以上数据都是经过校准后仪表进行测量，都是真实有效数值。

（2）二次管网水力平衡调整。在本次设备调试前期，尽管降频操作带来了差压变送器转速的降低。但是，管网特性并未发生变化，所以并未打破管网系统原有流量分配状态，即各用户流量分配比例不会发生改变。因此，前期小区内无用户反映不热情况，是因为小区内管网铺设半径小，差压变送器流量过大，使#不利循环支路都处于过供状态。在经过降频调整后管网水平水力分配失衡情况凸显。需进行二次网水力平衡调整，进行管网流量再分配。平衡后，可再次进行变频调节。由此，也说明若想进一步对差压变送器进行降频节能调节，需搭配相应二网平衡调节。

（3）耗电量同期对比。本次调整时间是在11月中旬开始，但从整个采暖季与上一采暖季相比，节约电量49 266 kWh，节约电费为51 314.85元人民币。该换热站耗电量同期对比图如图3所示，同期对比数据如表2所示。

 

（4）设备调整建议。差压变送器电机不同频率下功率对比如表3所示。在二次网水平水力失衡的情况下，小区#不利支路仍能保持供热效果，说明供热设备选型过大，存在选型不当情况。由于功率过高导致耗电量急剧增加，造成大量经济浪费。因此，需更换差压变送器。

5 结语

对于该地区换热站运行及设备情况，换热站差压变送器降频节能运行具有很大的可行性。而且，此项节能措施具有很高的经济性，操作简单，效果明显。可以成为推动企业经济发展的重要举措。