一、分布式變頻泵系統(tǒng)的原理

在傳統(tǒng)的供熱枝狀管網(wǎng)系統(tǒng)中，一般是在熱源處或換熱站內設有一組循環(huán)泵，根據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)的流量和最不利環(huán)路的阻力選擇循環(huán)泵的流量、揚程及臺數(shù)；管網(wǎng)系統(tǒng)各用戶末端設手動調節(jié)閥或自力式流量控制閥等調節(jié)設備，以消耗掉該用戶的剩余壓頭，達到系統(tǒng)內各用戶之間的水力平衡；個別既有熱網(wǎng)由于用戶熱負荷的變化，資用壓頭不夠，增裝了供水或回水加壓泵，但由于不易調節(jié)，往往對上游或下游用戶產(chǎn)生不利的影響。

隨著新型調節(jié)設備和控制手段的出現(xiàn)，使得對水泵的數(shù)字控制成為可能，這樣理論上可以取消管網(wǎng)中的調節(jié)設備，代之以可調速的水泵，在管網(wǎng)的適當節(jié)點設置，以滿足其后的水力工況要求。如果控制管網(wǎng)中適當節(jié)點的壓差，該點稱之為壓差控制點，對于主循環(huán)泵的選擇，只要能夠滿足流量和熱源到壓差控制點的阻力即可，這樣可大大降低循環(huán)泵的揚程，使得主循環(huán)泵電機功率下降許多；經(jīng)濟控制點之后的每個用戶設置相應分布變頻泵，成為分布式變頻泵系統(tǒng)，使得原來閥門節(jié)流的能量不再白白地損失，由于水泵可用變頻器調速，主循環(huán)泵可大大降低電能消耗，理論上可省去調節(jié)設備，同時供熱系統(tǒng)可工作在較低的壓力水平，系統(tǒng)更加安全。中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會也已將分布式變頻泵系統(tǒng)的研究開發(fā)列為“十五”科技規(guī)劃。

二、分布式變頻泵系統(tǒng)的設計

在分布式變頻泵系統(tǒng)中，設計時應按以下步驟進行：

1、管網(wǎng)系統(tǒng)設計，計算管網(wǎng)的阻力。

2、選擇壓差控制點，不同的壓差控制點對應不同的設備初投資和管網(wǎng)運行費用，應按技術經(jīng)濟分析進行選擇。

3、選擇主循環(huán)泵，主循環(huán)泵的選擇考慮兩方面：

A：流量要求，應能提供管網(wǎng)的全部循環(huán)流量；

B：揚程要求，應滿足熱源到壓差控制點間管網(wǎng)阻力。

4、分布泵的選擇，主要考慮滿足該分支用戶的阻力和流量。

三、分布式變頻泵系統(tǒng)的實現(xiàn)

本文以此為例來說明分布式變頻泵系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。

1、供熱系統(tǒng)由一座4×10t/h熱水鍋爐房和兩個間供站組成，基礎參數(shù)如下：

(1)供熱建筑面積： 龍南站：181814.31m2 龍北站：139891.62m2 合計：321705.93m2

(2)設備：主循環(huán)泵兩臺，開一備一，ISR200-150-400，功率N為90KW，流量Q為400m3/h，揚程H為50m水柱。

(3)管網(wǎng)：1-2管徑DN300，溝長L=500m 2-3管徑DN250，溝長L=536m 3-4管徑DN250，溝長L=650m 根據(jù)近幾年實際運行情況，取熱源供回水溫度105℃/65℃，鍋爐房內部阻力損失10m水柱，龍北站內阻力損失10m水柱，龍南站內部阻力損失5m水柱，建筑熱指標取55kcal/m2h。

2、由以上參數(shù)，經(jīng)計算選擇實驗改造方案如下：

(1)、鍋爐房主循環(huán)泵換成H=24m，Q=480m3/h,N=45KW變頻泵

(2)、龍南站一次供水加一臺變頻泵，H=12.5m　Q=200m3/h　N=15KW 3龍北站一次供水加一臺變頻泵，H=24m　Q=240m3/h　N=22KW 4龍南、龍北站變頻泵與原有管段并聯(lián)，并在原有管段增加閥門。 需要指出的是，由于水泵的參數(shù)不可能完全正好滿足管網(wǎng)的需要，在設備選擇過程中均有不同程度的取整。

(3)、按照鍋爐房主循環(huán)泵提供鍋爐房內部和1-2點阻力損失，各站分布變頻泵分別克服2-3、2-4及站內阻力損失的原則，對改造后的龍東供熱系統(tǒng)進行了調試運行。在調試過程中，我們本著在滿足供熱要求的前提下，盡量使兩個熱力站的一次回水溫度平衡，并且在可能的情況下盡量提高分布變頻泵的負荷，減少主循環(huán)泵的負荷，以期盡可能節(jié)約電能消耗。

(4)、分布式變頻泵系統(tǒng)投運前后主循環(huán)泵出口壓力由0.6Mpa下降為0.39Mpa。

5、分析幾臺泵電機的功率因數(shù)差別不大，均在0.78-0.81之間，如不考慮其差異，節(jié)能率為(130-56-17.1-26.8)/130×100%=23.15%

四、結論

分布式變頻泵系統(tǒng)是一種新型的水泵布置形式，與傳統(tǒng)的單點布置相比具有如下優(yōu)點：

1、節(jié)約電能；

2、系統(tǒng)整體壓力水平較低，系統(tǒng)更加安全。

五、幾點體會

1、由于主循環(huán)泵一般布置在熱源回水，對于分布泵的布置(除主循環(huán)泵以外)應在熱力站的供水或盡量靠近經(jīng)濟控制點處的供水管。

2、對于補水點處的補水定壓值應重新核算，由于一般情況下將分布泵布置在管網(wǎng)經(jīng)濟控制點處時有困難，當將分布泵布置在站內時，對于分支線較長時，有可能引起補水點的飄移。對于此種工況，一種辦法是將補水點設在管網(wǎng)壓力最低點，另一種辦法是仍在熱源總回水處集中補水，適當提高補水定壓值。

3、在設備選擇上，主循環(huán)泵技術參數(shù)應適當留有裕量。

4、壓差控制點處壓差的控制：由于供熱管網(wǎng)距離較遠，信號傳輸不易實現(xiàn)或實現(xiàn)成本較高，采用計算值折算到主循環(huán)泵進出口；或在壓差控制點供回水管安裝壓力表，參考壓力表數(shù)值調整主循環(huán)泵進出口的壓差。

5、在分布式變頻泵系統(tǒng)中，由于水泵產(chǎn)品的技術參數(shù)是不連續(xù)的，不可能正好滿足實際需要，即使進行變頻調節(jié)也不可能正好滿足，系統(tǒng)中個別點的閥門調節(jié)仍然是有需要的。