換熱站運行時設(shè)備異常工作分析及解決辦法

陳良

摘要：介紹了換熱站在初期投入使用時，其運行工況偏離設(shè)計工況，通過對各種運行參數(shù)的分析，找到了產(chǎn)生的原因和解決辦法，提出采用合理的措施，可以避免換熱站因運行調(diào)節(jié)不到位而產(chǎn)生的問題。

1 引言

在一個供熱系統(tǒng)中，換熱站起到承上啟下的作用，是一次熱源管網(wǎng)與二次供熱管網(wǎng)連接的場所。換熱站內(nèi)一次熱源管網(wǎng)輸送來的高溫媒經(jīng)過換熱器的冷熱交換，在二次網(wǎng)循環(huán)水泵的作用下，將低溫?zé)崦捷斔偷綗嵊脩?，滿足熱用戶的需要。換熱站運行管理是否到位，將影響該換熱站承擔(dān)供熱區(qū)域的供熱質(zhì)量，也影響供熱單位的整體效益。

2 工程實例

大連某供熱單位為了最大程度上利用電廠熱能，回收各種品位的熱量，做到能量的梯級利用，提高了能源利用率，降低環(huán)境污染，將其下屬某熱電廠的25MW抽汽凝汽機(jī)組進(jìn)行低真空循環(huán)水供熱的改造，降低凝汽器的真空度，提高汽輪機(jī)的排汽溫度，將凝汽器的循環(huán)冷卻水作為采暖用水為熱用戶供熱。

由于受凝汽器回水溫度不能高于55℃的限制，該低真空供熱系統(tǒng)的一級熱力網(wǎng)總循環(huán)流量為3000t/h，設(shè)計供回水溫度為84℃/55℃、二級網(wǎng)設(shè)計供回水溫度為70℃/50℃。

某小區(qū)換熱站是該低真空供熱系統(tǒng)中供熱面積較大的站之一，其規(guī)劃供熱面積為60萬平方米，該小區(qū)換熱站實際供熱面積為54.38萬平方米，全部為散熱器采暖，其分區(qū)情況見表1。

各區(qū)均安裝二臺循環(huán)水泵，一運一備。水泵設(shè)計參數(shù)為：

一區(qū)：流量 470t/h 揚程 44m 電機(jī)功率 90kw

二區(qū)：流量 346t/h 揚程 38m 電機(jī)功率 55kw

三區(qū)：流量 470t/h 揚程 44m 電機(jī)功率 90kw

四區(qū)：流量 470t/h 揚程 44m 電機(jī)功率 90kw

循環(huán)水泵采用變頻調(diào)控制，補水采用全自動補水定壓裝置控制補水泵進(jìn)行定壓補水。

3 實際運行情況

3.1 一級網(wǎng)回水溫度高，影響電廠的安全運行

該換熱站投入運行后，在供熱初寒期，室外溫度高于-1.4℃時，整個系統(tǒng)運行狀況較好，低真空供熱一次網(wǎng)供水溫度為64℃，回水溫度為52℃，接近設(shè)計值，但沒有影響電廠的正常運行。

近日負(fù)責(zé)該換熱站運行管理的三分公司多次匯報，換熱站整體供熱效果不好，居民反響較強烈。經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部協(xié)調(diào)，將該低真空供熱系統(tǒng)的一次網(wǎng)供水溫度提高至為74～76℃，此時該換熱站一次網(wǎng)回水溫度為58～60℃，超過該低真空供熱系統(tǒng)回水溫度的設(shè)計限制值，已經(jīng)影響電廠的安全運行。電廠為了確保汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運行，將低真空循環(huán)水的供水溫度降了下來，從而影響了整個供熱系統(tǒng)的供熱質(zhì)量。

3.2 兩級管網(wǎng)的循環(huán)水流量超出，水泵電機(jī)過載

從該換熱站內(nèi)各種表計可以看到，一次網(wǎng)的循環(huán)水量為1290t/h；二次網(wǎng)一區(qū)的循環(huán)水量為531t/h，二區(qū)的循環(huán)水量為408t/h，三區(qū)的循環(huán)水量為590t/h，四區(qū)的循環(huán)水量為607t/h。分別超出各區(qū)循環(huán)水泵額定流量的13%、18%、26%和29%。各區(qū)循環(huán)水泵均出現(xiàn)不同程度的噪聲和管道振動現(xiàn)象，此時水泵電機(jī)過載，將頻率全部控制在42赫茲左右時，電機(jī)壓額定電流運行。

3.3 兩級管網(wǎng)的供回水溫差變小，影響供熱質(zhì)量

該供熱系統(tǒng)的一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供回水溫差，當(dāng)環(huán)境溫度在-11℃時，一次網(wǎng)供回水溫差應(yīng)為29℃，二次網(wǎng)供回水溫差應(yīng)為20℃。但實際在該環(huán)境溫度下，一次網(wǎng)的供水溫度為74℃，回水溫度為58℃；二次網(wǎng)一區(qū)的供水溫度為58℃，回水溫度為47℃；二區(qū)的供水溫度為58℃，加在水溫度為47℃；三區(qū)的供水溫度為60℃，回水溫度為49℃；四區(qū)的供水溫度為60℃，加在水溫度為50℃。一次網(wǎng)供回水溫差為16℃，二次網(wǎng)供回水溫差為11℃，使該換熱站供熱區(qū)域的供熱質(zhì)量下降，不能滿足熱用戶的用熱需要。

3.4 水～水板式換熱器

該換熱站各區(qū)均安裝2臺水～水板式換熱器，是通過招標(biāo)程序采購的國內(nèi)產(chǎn)品。后經(jīng)設(shè)計單位校核，換熱器能夠達(dá)到設(shè)計要求，滿足用戶使用。從該換熱站現(xiàn)場表計可知，全部運行的換熱器內(nèi)阻力均不超過0.1MPa（在超出設(shè)計流量的情況下）。

4 原因分析

4.1 循環(huán)水泵電機(jī)過載原因

循環(huán)水泵的電機(jī)是根據(jù)水泵的軸功率及安全系數(shù)進(jìn)行選配，電機(jī)鉻牌上標(biāo)注的功率為電機(jī)額定功率，如果實際使用功率超過電機(jī)的額定功率，電機(jī)就會出現(xiàn)過載現(xiàn)象。電機(jī)在超額定功率工況下連續(xù)運行，電機(jī)會過熱，達(dá)到一定程度時，為了保護(hù)電機(jī)，電機(jī)控制柜內(nèi)自動保護(hù)裝置會啟動，切斷電機(jī)電源。

水泵的特性曲線有：1.流量--揚程（Q--H）特性曲線、2.流量--功率（Q--P）曲線、3.流量--效率（Q--η）曲線。

從水泵特性曲線可知，隨著水泵揚程逐漸降低，其流量逐漸加大，水泵的軸功率也隨之上升，導(dǎo)致配套電機(jī)的軸功率上升，當(dāng)超出電機(jī)額定功率后，電機(jī)電流超過額定電流，引起配套電機(jī)過載。

4.2 供回水溫差小的原因

從該換熱站內(nèi)各種表計可以看到，一次網(wǎng)的循環(huán)水量為1290t/h；二次網(wǎng)一區(qū)的循環(huán)水量為531t/h，二區(qū)的循環(huán)水量為408t/h，三區(qū)的循環(huán)水量為590t/h，四區(qū)的循環(huán)水量為607t/h。實際流量分別超出設(shè)計流量250t/h、144t/h、139t/h、226t/h、198t/h。一次網(wǎng)超出設(shè)計流量的2.3%，二次網(wǎng)分別超出設(shè)計流量的37%、51.5%、62.6%和48.3%，二次網(wǎng)各區(qū)的流量嚴(yán)重超出設(shè)計流量。

設(shè)計參數(shù)可知，當(dāng)環(huán)境溫度在-11℃時，二次網(wǎng)的設(shè)計供水溫度為70℃，回水溫度為50℃，溫差為20℃；而該換熱站二次網(wǎng)實際供水溫度為58～60℃，回水溫度為47～49℃，溫差為11℃。經(jīng)分析，使各區(qū)二次網(wǎng)的供回水溫差變小，同時也是造成一次網(wǎng)的供回水溫差變小，形成小溫差大流量的供熱現(xiàn)狀，是二次網(wǎng)各區(qū)的流量嚴(yán)重超出設(shè)計流量。

5結(jié)束語

上述數(shù)據(jù)分析說明，影響該換熱站供熱質(zhì)量的原因不是換熱器，而是二次網(wǎng)循環(huán)水量嚴(yán)重超出設(shè)計流量。找到原因后，負(fù)責(zé)該換熱站運行管理的三分公司組織專業(yè)技術(shù)人員對該換熱站的二次網(wǎng)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，采用定流量調(diào)質(zhì)的運行方式，讓各熱用戶實際運行流量盡可能接近設(shè)計流量，使管網(wǎng)的平衡度達(dá)到1.1左右。經(jīng)過調(diào)節(jié)，降低了二次網(wǎng)的循環(huán)水量，提高了供回水溫差，改善了供熱質(zhì)量，提高了換熱站的安全經(jīng)濟(jì)運行的重要性。

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