循环水泵的配置及变频调速的能耗分析

第24卷第7期煤气与热力Vol. 24 No. 72004年7月Gas HeatJu.2004文章编号:1000-4416(2004)07-0388-03循环水泵的配置及变频调速的能耗分析武文杰,黄普(阳泉市热力公司,山西阳泉045000)摘要:对城市供热系统中循环水泵的配置及变频调速进行了介绍,分析了其节能效果。关键词:供热系统;循环水泵;变频调节;节能中图分类号:TU995文献标识码:BAnalysis on Energy Saving for Configuration and Variable FrequencyAdjusting Speeed of WaterCirculation PumpWU Wen-jie, HUANG PuYangquan Heating Company, Yangquan 045000, Chinaheat-supply system are introduced, and the effects of energy saving are analyzed culation pump in cityAbstract: The configuration and variable frequency adjusting speed of water circuKey words: heat-supply system; water circulation pump; variable frequency adjusting speed; energy0引言热力站二级管网系统循环水泵传统的配置形式如下:阳泉市热电联产工程于2002年5月开工建设,(1)当热力站供热负荷较小(6.0MW以下)当年建成热力站17座,供热能力达到211MW,设时,配置2台同型号规格循环水泵,1开1备。计供热面积345×104m2,2002年供暖期实际供热(2)当热力站供热负荷在6.0MW以上时,配面积204×104m2。据2002年热力站电能消耗的分置3台同型号规格循环水泵,单台水泵流量按计算析热力站平均电耗为22kW,h/m2,最小电耗为流量70%选取,扬程取管道计算总阻力按2开11.8kW·h/m2,最大电耗为36kW·b/m2。造成备运行电耗相差悬殊的原因,一是循环水泵选型不合理,配1.2不同配置的能耗分析置不当;二是循环水泵未采用变频调节。下面对供当热力站供热负荷在6.0MW以上时,也可配热系统循环水泵的选型及变频调节的节能效果进行置2台同型号规格的循环水泵,1开1备。在热力分析。站供热负荷达到设计规模的情况下,循环水泵不同配置的节能效果分析如下。1循环水泵的配置及能耗分析(1)2开1备配置的能耗分析例如某热力站设计供热面积为12×104m2,31.1选型与配置(1台循环水泵的参数为:体积流量q=240m3/h,扬期:2003-08-15;修回日期:2004-06-06第7期武文杰等:循环水泵的配置及变频调速的能耗分析389程H=38m。2台水泵并联工作特性见图121为60.0kW,而单台泵运行轴功率为54.5kW,节能图1中2台循环水泵并联运行,总性能曲线为近10.0%在同一扬程下2台泵流量迭加而成。BG为1台泵的性能曲线,BA为2台泵的总性能曲线。如管路2变频调节的能耗分析的特性曲线为CA,则交点A为2台泵并联工作的工作点,A点流量为gw1,单台泵流量为:。2台在热力站供热负荷未达到设计规模的情况下,泵并联流量并不是2台泵单独运行流量之和。运行循环水泵变频调节与阀门调节的节能比较如下。中对12×104m2规模热力站循环水泵流量测试,22.1改变阀门开度的调节台45kW泵并联总流量为440m3/h,为2台泵单独改变循环水泵出口管线上的阀门开度,实质是运行流量的18倍,水泵前后压差为0.3MPa下面改变管路特性曲线。当阀门关小时,管路的局部阻对单台水泵的轴功率进行分析。力加大,管路特性曲线变陡(见图2),工作点M移到M1,体积流量qv减小到qv,因而循环水泵的功率减小,效率下降。体积流量a/(m3h)图12台泵并联T作特性体积流量a/(m3h')循环水泵轴功率P图2泵的阀门调节工作特性PgrHp以45 kW KOL型水泵为例来说明能耗情况。1027KQL型循环水泵参数:q=260m3h,扬程38m,电式中:Pa—轴功率kW机功率45kW。当循环水泵输出流量qp调至150Pn—水泵的有效功率kW;m3/h,则泵扬程H为40m,轴功率为297kW,电机T—水泵的效率,取60%~75%;的效率为98%以上,故电机功率为31kW。q,—水泵的体积流量,m3/s22变频调节1H—水泵的扬程,m;(1)变频调节原理p—水的密度,kg/m3变频调速技术在燃气及供热系统水泵及风机的单台泵流量为220m3/h,扬程为30m,水泵效调速中应用较多4。采用变频器改变循环水泵的率取6%,计算得轴功率为30kW。2台泵轴功率转速实质上是改变泵的特性曲线。如图3所示,水共计60kW泵原转速为n,工作点为M,若把水泵的转速降至(2)1开1备配置的能耗分析n1,特性曲线下移,移至M1,流量减小至qv在热力站规模完全相同,管路特性曲线不变情泵的转速(即电机轴的转速)可由下式计算况下,根据计算流量,可选流量为480m/h,扬程为39m,电机功率为75kW循环水泵。运行期测试流n=(1-s)5量q=400m3/h,泵扬程H=30m。用上述方法计式中n—电机转速,r/s;算得Px=54.5kW。5——电机转差率,取1.3%;(3)2种配置方式能耗对比交流电频率,Hz;在满足一定负荷的情况下,2台泵并联轴功率P—电机极对数。390煤气与热力2004年对循环水泵进行变频调速(随室外气温调节),能耗指标可以由22kWh/m2降至1.9kWh/m2,年节电60×10kWh,价值约24万元3结语体积流景/(m3h)(1)通过对循环水泵2种配置方式的运行能耗分析,在供热系统一定的水力工况下,单台泵要比2图3泵变频调节特性曲线台泵并联节能约10.0%(2)循环水泵转速对流量扬程功率的影响(2)当热网系统调节流量运行时,流量在额定流水泵的特性曲线是在一定的转速下测定的但量的90%~50%变化变频节能率为20%~65%,节在变频调节下泵的体积流量9,扬程H,功率P及能率随流量减小而增加。效率η也随之变化,其关系为参考文献n, AP92nl2=P2=(n2[1]温丽.锅炉供暖运行技术与管理[M].北京:清华式中:qv1,H1,P1—转速为n1时水泵的体积流量大学出版社,1995扬程、功率;[2]李善化,康慧.集中供热设计手册[M].北京:中国qv2,H2,P2转速为n2时水泵的体积流量电力出版社,1995扬程、功率。[3]汤蕙芬范季贤.热能工程设计手册[M].北京:机械2.32种调节方式的能耗分析工业出版社,1999采用变频调节时,当泵体积流量变为150m3/h[4]林威李晓尚供热系统变频调速高次谐波干扰的时转速由上式求得14.2r/s,由频率与转速的关系解决[J.煤气与热力,2003,(8):506-507式可知,此时交流电频率应为29Hz。同理由上式5]王应来张利平尤磊变频调速技术在往复压编机求得水泵扬程H2为13m,有效功率为8.6kW。另上的应用[J].煤气与热力,200,(6):426-427外,利用轴功率计算公式,可求得轴功率为89MW[6]张少云廖荣平,王淮,等.变频调速装置在供暖空调系统的应用[J].煤气与热力,2001,(2):150-151而采用改变阀门开度的调节方法时,轴功率29.7155kW。这说明变频调速后循环水泵轴功率比通过关〖7]尚绪永,吴兆坤水煤气炉鼓风机的变频调速[].煤闭阀门调节流量降低70%。变频调节和改变泵出气与热力,200,(4):310,312口阀门开度调节流量,均会改变电机内绕组的磁通[8]周君.变频调速技术在罗茨式鼓风机上的应用[J和功率因数但其影响程度并不大。所以,2种调节煤气与热力,2003,(10):623-624流量方式电能消耗差距较大,变频调节综合节能约9]王增光,杜生韩平一,等.罗茨式燃气鼓风机变频65%。据测算,在阳泉市热电联产供热工程17座热调速操作参数的设置[J].煤气与热力,2003,(11):力站204×10·m2供热规模下,如果供暖期运行时,