1、1分布式变频调节系统的节能分析【摘要】随着社会的发展和经济的进步，集中供热是必然趋势，供热管网规模日趋庞大复杂。传统阀门调节能耗浪费严重、调节效果差等，已不能适应社会发展需要。分布式变频调节系统能很好的解决这一难题，并在节能方面有不俗的表现。 【关键词】分布式；变频调节系统；节能 中图分类号：TE08 文献标识码： A 前言 文章对分布式变频调节系统的研究意义和相关理论进行了详细介绍，对变频技术的节能原理和分布式变频系统的特点总结及优化设计思想进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对分布式变频系统节能案例进行了探讨。 二、分布式变频调节系统的研究意义 我国目前实行的供热按面积
2、收费体制，违背了市场经济的客观规律，使得供热企业难以生存，无法保证供热的舒适要求，也严重阻碍了供热企业的发展。同时由于用户对供热能耗不关心，这种体制抑制了供热节能的实现。为了改变这种不良现状，我国正在积极摸索研究供热系统计量和收费技术。让用户按需用热，自行调节。 因此，采暖系统的形式势必要发生变化。由过去的定流量质调节变2成变流量系统，其水力、热力工况和调节方法都会具有独特的特点。无论是旧系统的改造还是新系统的建造，分布式变频调节方式都可以较好的满足热计量改革对系统的种种要求。所以分布式变频系统的研究对于推动热改的顺利进行具有重要意义。 如上所述，供热系统作为城市的一项基本市政设施，不仅投资惊
3、人，其动力消耗也非常巨大。作为建筑能耗最主要部分的采暖能耗，是浪费最为严重和节能潜力最大的部分。因此，选用和推广最优化的采暖方式、对系统进行有效地管理和调节等寥降低采暖能耗，对实现建筑节能至为关键，对我国整体的高效用能也有重大影响。 三、分布式系统特性的理论分析 分布式系统相对其它运行方式，有着明显的节能、稳定运行的优势，但合理地设计分布式变频系统是实行最佳经济性和可靠运行的保证。分布式变频系统中，当系统工况改变时，采用变频器来调节主循环泵的转速以保持热网干管某一位置供回水压力相等，该位置定义为零压点。在分布式系统的应用中，存在以下几个有待解决的问题： 1.如何选择零压点的位置，如果选取的零压
4、点靠近热源，可能导致各用户泵过大，降低节能效果。 2.如何选择设计主循环泵及各用户变频泵的大小和泵型，以及在系统工况变化时，如何进行调节控制。 3.如何进行技术经济性分析，使得分布式系统的设计能实现初投资和运行的最佳经济性以及系统的可靠稳定性。 在常规运行方案中采用变频调速达不到理想效果的主要原因是要求3的泵扬程不是与要求的流量的平方成正比。但管网系统中，主干管的压降是与流量平方成正比的，而用户部分的压降则要求为常数。 四、变频技术的节能原理 在供暖期，用户热负荷随室外温度的变化而变化。为保证供暖质量，满足使用要求，并使热能制备和输送经济合理，必须对供暖系统的运行工况进行调节。集中调节是供热调
5、节简便易行和重要的手段。当室外温度高于供暖室外计算温度时，利用循环水泵的变频调节改变热网循环流量，可有效地降低供暖系统的输送能耗。循环水泵变频运行的节能性已被业界认可。采用正确的变频控制策略是实现变频节能的重要前提和基础。 为解决换热站资用压头不足的问题，传统定速泵加流量调节阀方式通过选择合适的定速水泵并在相应用户处加装流量控制阀来实现流量的调节。但此种调节方式本质上增加了用户支路的阻力，使水泵的能耗增加，总体运行费用也相应提高，因此这种调节方式的实现是以更多的能耗为代价的。生产中，对水泵、风机常用阀门进行节流调节，增加了局部阻力，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。风机?泵类通用设备的
6、用电占电动机用电的 50%左右，那就意味着占全国用电量的 30%。采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板?阀门之类来调节，可节电20%50%，如果平均按 30%计算，节省的电量为全国总用电量的 9%，这将产生巨大的社会效益和经济效益。 如果用变频器对泵类设备进行调速控制，用变频调速水泵取代定速水泵加调节阀的方式。变频调速水泵可以根据流量传感器传来的信号调节水泵转速实现相应流量控制，控制方4式相对简单。不需要再用阀门进行节流调节，将阀门开到最大，使局部阻力最小，可以很大程度上降低水泵的能耗。 五、分布式变频系统的特点总结及优化设计思想 1.分布式变频系统的特点总结 综上所述，与传统阀门调节系统形
7、式相比，分布式变频系统具有如下特点： (1)由于分布式变频系统减少了阀门能耗浪费，使得系统动力功耗大大降低，尤其在部分流量下，节能优势显著。经过合理分析和设计，可以达到系统只有理想能耗的状态。所谓理想能耗是指系统采用理想控制时的能耗，反映了输配系统本身的属性。 (2)采用零压点压差控制主循环泵转速的方法，可有效改善系统的水力稳定性。根据零压点位置选在系统负荷集中处的原则，当干管流量变化时，各用户的压差变化比仅在热源处设有循环泵的传统方式大大降低，因此即使用户不作调整，干管流量的变化对用户支路的流量变化影响也不大。 (3)主循环泵仅克服零压点位置前的干管压降，这不仅可以准确确定主循环泵扬程大小，
8、而且可以保证主循环泵的工作点效率在转速变化时保持不变，通过合理分析和适当选择，可一直在效率最高点工作。 (4)分布式变频系统干管压降变化范围减小，有利于避免水泵的气蚀现象。且管道和管件的压力降低，可延长管网使用寿命并降低管网投资。2.分布式变频系统的优化设计思想 5系统优化设计的目的是使系统的运行达到最佳的经济性、可靠性和稳定性，虽然从理论上分析分布式变频系统相对传统方式具有很大的优越性和良好的节能效果，但仍需要从经济和技术的角度来对分布式系统的设计应用进行细致的分析，使得系统的运行能达到预期的理想效果。 高效节能的分布式系统的设计以合理的管网设计为基础，包括以下几方面内容：零压控制点位置的选
9、择，这决定了系统的初投资和管网运行费用；主循环泵和各用户泵的选择，要能保证在系统动态运行时变频泵的安全和高效；系统的可调节性和稳定性等。基于此，提出分布式系统的优化设计方法，在满足最佳经济性的同时，尽量实现系统运行的稳定、可靠。其方法为：以分布式理论特性理论分析为基本指导原则，以系统平均年计算费用为目标函数，通过 HACNet 软件模拟分析和总结零压点位置的确定方法和变频泵的优化选型，进而分析各影响因素来明确系统的调节控制方法，以及确定系统的适用范围。 六、分布式变频系统节能示例 间接式集中供热中对二次循环系统改造采用分阶段改变流量的质调节控制方式，以智能控制器作为整个系统的控制核心，收集并分
10、析来自电动机、变频器、温度传感器及系统边界条件的各项数据，实时地对变频器、电动机的运行做出调整，即根据二次供水计算温差及回水下限温度控制换热站循环泵的流量。通过变频器控制循环泵电机的转速可以调节循环泵的输出流量， 在满足供暖负荷要求的前提下，大幅度地缩减循环水泵的用电量，使电动机在整个热负荷变化过程当中的能量消耗降到最低程度。并且间接减小热能能源的消耗，从而达到节能的目的。 6应用变频器还能通过采用 PLC 控制泵的运行逻辑以及应用变频器控制泵的转速来实现提高系统的功率因数，减小电机的无功损耗， 并提高供电效率和供电质量这一目的。为了使循环泵组的运行效率最优化，对两台以上同扬程的循环泵并联运行
11、的泵组采用相同数量的变频器进行同频驱动。换热站改造后实际节能率达到 10%。系统的功率因数从 0.7 左右提高至 0.99 左右，减小了电动机的无功损耗， 从而提高了供电效率和供电质量。 结束语 供热管网设备中，变频技术具有广阔的应用前景，它不仅是当前企业节能降耗的重要手段，也是实现经济增长方式转变的必然要求，同时对实现我国可持续发展具有重要意义，应该加以推广和进一步研究。 参考文献： 1徐忠堂，发展中的中国城市集中供热J，城市发展研究，2011. 2胡建平，供热循环乘变频节能的经济分析J.节能，2010. 3石兆玉，供热系统运行调节与控制J，清华大学出版社.2008. 4张彦明.高压变频调速技术在电厂的应用及节能对比J.广东电力，2009， （11）
