集中供热热力站循环水泵的选型安装

热力站循环水泵正确的选型和安装是节电的当务之急
      在水泵的选型与安装上，目前普遍存在着一些不合理的地方，许多时候不依照水力计算，而是死套所谓的“规定”，并层层加码或参照别人的设计、以前的设计，甚至在错误的理论指导下确定泵的型号。因此，在水泵的问题上存在大量的电能浪费。主要问题有：

      1、泵扬程偏高、与实际需要相差太大
      循环水泵扬程过高既造成了电能浪费，有时还使泵在超流量工况下工作，使电机过载，不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作，进一步造成了电能的浪费，可以使电耗超过实际需要的三倍以上。
      如某一种水泵流量为100m3/h，当扬程H=12.5m时，水泵功率N=5.5kW；扬程H=20m时，N=11kW；扬程H=32m时，N=15kW；扬程H=42m时，N=22kW。造成水泵扬程偏高的原因一般有两种：
      （1）错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中
      这是错误认识造成的。一些人错误地把采暖系统的楼房高度，作为选择循环水泵扬程的依据。他们把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起，不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力，而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。那些把热力站的循环水泵扬程定为32m甚至40m的就是这种情况。
      （2）设计人员的保守心理和习惯的后果
      这是设计人员不良的设计习惯造成。一般的设计人员都存在着保守的心理，认为所选的设备各方面的参数大一些总比小了好，这样不会出问题。而很少去考虑怎样做才能更经济、更实用，怎样做才能使自己的设计水平有所提高，怎样做才能使这方面的技术更进步、更先进。而且有的人一直“墨守成规”，或不加思索、不加研究和鉴别地去参考别人的设计，或随着大多数状况走，这样可不动脑，可少犯错误。这样在选择设备时就会死搬规程，或层层加码，最后再乘以一个安全系数，使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费，而且往往给运行带来很大困难。若不关小出口阀门，电机就会超载，同时关小的阀门又增加了系统的阻力。

      （3）循环水泵出口取消止回阀
      在给排水系统中，给水泵或排水泵出口设止回阀是必要的。因为这些系统都是开式系统，都是把水由低处往高处送，或者把水从低压处送往高压处。停泵时如果没有止回阀，则水会倒流。而供热系统是一个闭式系统，循环水泵的作用是克服网路的循环阻力，使水在网路中循环。当水泵停止工作时，水泵两侧的压强相等，不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力（经实际检测安装止回阀可增加1~3mH2O），无谓的消耗电能，没有任何作用。因此，换热站的循环水泵出口都可不设止回阀。但间供系统的补水定压泵和直供混水系统的混水泵，同补水系统与给水系统一样，出口应设止回阀。另外，建议对于多台水泵并联运行的无人值守热力站，建议泵出口暂时保留止回阀，以保证当某台水泵因突发故障而停止工作时能够及时关闭隔离，防止因发现不及时，导致站内长时间形成小循环而影响供热效果。

      （4）改多台水泵并联运行为单台水泵运行
      许多设计者都习惯为热力站选择二开一备、三开一备，甚至多开一备的方式。形成这种习惯的主要原因是：许多人错误地认为，水泵并联后的流量就是各泵铭牌流量之和。而实际情况是并联后的流量一定小于铭牌流量之和，因为，水泵的流量取决于并联特性曲线与管网特性曲线的交点。由循环水泵的并联工况可知，单台泵运行效率要高于多台泵并联运行。并联会造成电能的巨大浪费。合理的设计是在每种工况下都是单台泵运行。

      （5）水泵变频器合理的选型、安装是节电的重要手段
      自20世纪80年代被引进中国以来，变频器作为在节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。目前，随着大规模集成电路和微电子技术的发展，变频器技术已经发展为一项成熟的交流调速技术。变频调速器作为该技术的主要应用产品经过几代技术更新，已经日趋完善，用在热力站水泵调速控制系统中具有软启动功能，操作方便，减少了对电网的污染，节约能源。

变频器在换热站中的节能应用

      变频器主要由五部分组成：整流回路、逆变器、控制电路、制动组件和保护回路。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比关系，通过改变电动机的工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用“交—直—交”电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
      异步电动机的转速N与电源频率F、转差率S、电机极对数P这3个参数有关，即：
      N=60F（1-S）/P
      变频调速是通过改变电源频率F来调节电动机转速的。可看出N与F之间为线性关系，转速调节范围宽，不存在励磁滑差和阀门节流作用等带来的功率损失，达到节能目的。传统的流量调节通过改变阀门或挡板开度来实现。这种情况下，电机总是处于全速运行状态，但实际上机组负荷需要不断调整。因此，这种方法存在严重的节流损耗、对于泵，由流体动力学理论可知，流体流量与泵的转速一次方成正比，由公式：
      Q=Q0N/N0
      其中：Q0，N分别表示流量和转速。泵的转矩与转速一次方成正比，而其功率P则与转速三次方成正比，即：
      P=P0（N/N0）3
      上述各式中脚“0”均表示额定工况参数。转速减小时，电机的能耗将以三次方的速率下降，因此变频调速的效果非常显著。
 
变频调速技术分析及水泵的节能控制
 
      在变频器的使用中，由于对变频器的选型及使用不当，往往会引起变频器不能正常运行甚至引发设备故障，造成不必要的经济损失。变频器的选型应满足以下几个条件：电压等级与控制电动机相符；额定电流为控制电动机额定电流的1.1~1.5倍；根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。
变频器安装及使用中应注意的几点问题
      ①把变频器连接在大容量电源变压器（500kVA以上）的电网中，或者在同一电源变压器上连接有晶体管变流器而不使用换流电抗器，或者同一电网上有功率改善用切换电容器组时，应配置AC电抗器或DC电抗器，它们也有改善变频器电源侧功率因数和降低输入高次谐波电流的效果。
      ②变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的低压断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大。电控系统的急停控制应使变频器电源侧的交流接触器断开，彻底切断变频器的电源供应，保证设备及人员安全。
      ③变频器输入端R、S、T与输出端U、V、W不能接错。若接错轻则不能实现变频调速、电机也不会运转，重则烧毁变频器。

      ④在启动、停止频繁的场合，不要用主电路电源的通、断来控制变频器的启动、停止，应使用变频器控制面板上的RUN/STOP键或SF/SR控制端子，以延长变频器的使用寿命。
      ⑤变频调速的多速电动机，在运行中不能改变极对数，以防止产生很大的冲击电流，造成变频器过载跳闸，甚至烧毁的严重事故。
      ⑥自通风异步电动机在低速运转时（20HZ以下），转子风叶的冷却能力下降，如果在恒转矩负载条件下长期运行，势必造成点击温升增加，调速系统的特性变坏。所以当自通风异步电动机在低频运行并拖动恒转矩负载时，必须采取强制冷却措施，改善点击的散热能力，保证变频调速系统的稳定性。
      ⑦当变频器和电动机之间的接线超长时，随着变频器输出电缆长度的增加，其分布电容明显增大，从而造成变频器逆变输出的容性尖峰电流过大引起变频器的跳闸保护，因此必须使用输出电抗器或du/dt滤波器或正弦波滤波器等装置对这种容性尖峰电流进行限制。

      ⑧变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，在控制箱中绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。另外，环境温度太高且温度变化较大时变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，需在箱中增加干燥剂和加热器。
      ⑨防止电磁波干扰，变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。
      ⑩变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E（G）接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地点必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层应接至E（G）上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。--唐山市热力总公司 于洋