熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻技術(shù)的應(yīng)用與分析

張萬(wàn)學(xué)

摘 要：文章介紹了熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻技術(shù)在火力發(fā)電廠供熱機(jī)組中的應(yīng)用，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵在改造前（工頻方式）和改造后（變頻方式）做了詳細(xì)的對(duì)比與分析，熱網(wǎng)循環(huán)水泵改為變頻運(yùn)行方式后其安全性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性得到了明顯的提高。

關(guān)鍵詞：熱網(wǎng)循環(huán)水泵；變頻；節(jié)能；經(jīng)濟(jì)；安全

中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）18-0075-02

我公司4號(hào)供熱機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)的熱網(wǎng)循環(huán)水泵采用的是2臺(tái)臥式離心泵，殼體設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa，轉(zhuǎn)速為1 480 r/min，型號(hào)為TS500-680 A+，設(shè)計(jì)流量為2 350 t/h，功率為1 400 kw。動(dòng)電機(jī)為Y系列三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YKK560-4型，額定電流為158 A。熱網(wǎng)加熱器管程水流量為2 400 t/h。熱網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為：熱網(wǎng)供回水系統(tǒng)充滿水后，經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)循環(huán)水泵升壓，再經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)加熱器換熱（采用機(jī)組采暖抽汽加熱汽源）后送給市區(qū)供熱系統(tǒng)各分站進(jìn)行換熱，形成對(duì)市區(qū)居民集中供熱。換熱后的回水回到熱網(wǎng)循環(huán)水泵入口形成閉式循環(huán)。所采用的升壓泵為工頻的熱網(wǎng)循環(huán)水泵，熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)圖如圖1所示。

1 存在問(wèn)題

經(jīng)過(guò)一年的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在一臺(tái)工頻熱網(wǎng)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，如果全開熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口電動(dòng)門則驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流超過(guò)其額定電流158 A，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作致使電機(jī)跳閘。因此在正常運(yùn)行時(shí)為防止熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)電流超過(guò)其額定電流（158 A），只能采取關(guān)出口電動(dòng)門限流的方法。熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口電動(dòng)門關(guān)至40%閥位時(shí)能維持電機(jī)電流在150 A左右。此種運(yùn)行方式存在嚴(yán)重的節(jié)流損失，這時(shí)的熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口母管的壓力為0.62 MPa，流量為3 200 t/h，與設(shè)計(jì)流量和壓力不符合（設(shè)計(jì)壓力位1.6 MPa、流量為2 350 t/h），分析其原因存在熱網(wǎng)加熱器設(shè)計(jì)容量過(guò)大（出口母管的壓力為0.62 MPa，流量為3 200 t/h）。導(dǎo)致熱網(wǎng)循環(huán)水泵工頻運(yùn)行時(shí)必須把出口電動(dòng)門關(guān)至40%以下才能滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行安全要求。在供熱初期，由于熱網(wǎng)循環(huán)水要求流量低導(dǎo)致其節(jié)流損失越大，造成了能量的大量損失。這也為熱網(wǎng)循環(huán)水泵由工頻改為變頻運(yùn)行方式留有一定的空間，在經(jīng)過(guò)充分的論證以后，我公司對(duì)4號(hào)機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)的一臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵就行了變頻改造優(yōu)化。

2 改造優(yōu)化前后的比較與分析

①改造優(yōu)化前（即工頻運(yùn)行方式）。我公司設(shè)計(jì)為2臺(tái)工頻熱網(wǎng)循環(huán)水泵，正常供熱期間為1臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵運(yùn)行及滿足了供熱系統(tǒng)的要求，在極寒的天氣條件下需要啟動(dòng)第二臺(tái)工頻熱網(wǎng)循環(huán)水泵運(yùn)行。在供熱初期，供水流量?jī)H為2 000 t/h，一臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵工頻運(yùn)行時(shí)需要將熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口電動(dòng)門關(guān)至24%閥位，電流為130 A；在供水流量達(dá)到3 200 t/h時(shí)，其出口電動(dòng)也僅開到40%閥位，存在嚴(yán)重的節(jié)流損失。而且由于熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口電動(dòng)門的節(jié)流導(dǎo)致出口電動(dòng)門前的水壓達(dá)到2.0 MPa以上，使得熱網(wǎng)循環(huán)水泵的工作條件惡化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成汽蝕，對(duì)設(shè)備安全造成嚴(yán)重的威脅。熱網(wǎng)循環(huán)水泵如果維持此工況長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，熱網(wǎng)循環(huán)水泵的軸瓦溫度、電機(jī)線圈的溫度都會(huì)很高，會(huì)影響設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行安全。

②改造優(yōu)化后（即變頻運(yùn)行方式）。根據(jù)供熱實(shí)際情況（市區(qū)供熱需求量），我公司經(jīng)過(guò)充分的論證后決定對(duì)2臺(tái)工頻熱網(wǎng)循環(huán)水泵其中的一臺(tái)進(jìn)行變頻改造優(yōu)化，加裝變頻器。熱網(wǎng)循環(huán)水泵加裝變頻器后其運(yùn)行方式發(fā)生了變化。當(dāng)供水流量達(dá)到2 000 t/h時(shí)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻器的電流僅為40 A，而且熱網(wǎng)循環(huán)水泵的出口電動(dòng)門處于全開狀態(tài)（不存在節(jié)流損失），當(dāng)供水流量達(dá)到3 200 t/h時(shí)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻器的電流為80 A（此時(shí)供熱出口母管的壓力為0.62 MPa），同樣的供熱流量和供水壓力下，工頻熱網(wǎng)循環(huán)水泵與變頻熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)電流之差為70 A左右，節(jié)能效果明顯。改造后的變頻運(yùn)行方式為手動(dòng)方式調(diào)節(jié)，可以根據(jù)供熱流量的要求手動(dòng)加減變頻控制手操器進(jìn)行遠(yuǎn)程的流量加減而且流量增減平緩（工頻時(shí)需要人為調(diào)節(jié)循環(huán)水泵出口電動(dòng)門，流量難以控制，系統(tǒng)壓力和流量波動(dòng)大，影響系統(tǒng)安全），形成無(wú)節(jié)流調(diào)整。同時(shí)熱網(wǎng)循環(huán)水泵的工作條件得到了改善，在供水流量2 000 t/h時(shí)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速僅800 r/min；供水流量3 200 t/h時(shí)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速僅為1 250 r/min。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，采用變頻運(yùn)行的熱網(wǎng)循環(huán)水泵不但避免了設(shè)備的汽蝕損壞又降低了循環(huán)水泵軸承溫度和電機(jī)線圈的溫度，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。變頻改造示意圖如圖2所示。

需要說(shuō)明的是，熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻出現(xiàn)故障需要切除時(shí)，可以切到旁路工頻方式運(yùn)行。

以下是改造前（工頻運(yùn)行）和改造后（變頻運(yùn)行）熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)耗電量的對(duì)比，分別如表1、表2所示。

從表1、表2提供的數(shù)據(jù)可以比較出，機(jī)組在一個(gè)供熱期熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)采用變頻運(yùn)行比工頻運(yùn)行節(jié)約的電能為310.8萬(wàn)kWh。

以下是改造前（工頻運(yùn)行）和改造后（變頻運(yùn)行）熱網(wǎng)循環(huán)水泵及電機(jī)運(yùn)行安全方面的對(duì)比，如表3所示。

從表3提供的數(shù)據(jù)可以比較出，機(jī)組在一個(gè)供熱期熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)采用變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行熱網(wǎng)循環(huán)水泵軸承溫度和熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)線圈溫度都有明顯的降幅。

3 結(jié) 語(yǔ)

由以上圖表可以比較出，熱網(wǎng)循環(huán)水泵經(jīng)過(guò)變頻改造后，在一個(gè)供熱期運(yùn)行期間共能節(jié)約電能310.8萬(wàn)kW·h。另外，通過(guò)熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻改造使熱網(wǎng)循環(huán)水泵的運(yùn)行溫度降低了，不但延長(zhǎng)了此設(shè)備的使用壽命，也有效的保證了此設(shè)備的運(yùn)行安全。經(jīng)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)踐證明，熱網(wǎng)循環(huán)水泵經(jīng)過(guò)變頻改造優(yōu)化后，在經(jīng)濟(jì)節(jié)能、運(yùn)行安全方面取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓安蕘.通用變頻器及其使用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.