導(dǎo)讀
換熱站是連接熱源和熱用戶的重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)供熱系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，熱水管網(wǎng)又分為，一次網(wǎng)和二次網(wǎng)，一次網(wǎng)是指連接于城市熱源管網(wǎng)和換熱站之間的管網(wǎng)，二次網(wǎng)是指連接于換熱站與熱用戶之間的管網(wǎng)，換熱站主要是指連接于一次網(wǎng)與二次網(wǎng)，并裝有與用戶連接的相關(guān)設(shè)備、儀表和控制設(shè)備的機(jī)房。

根據(jù)規(guī)模和設(shè)置地點(diǎn)不同，換熱站又可分為首站、區(qū)域換熱站、集中換熱站和用戶換熱站。而且絕大多數(shù)換熱站為了考慮供暖面積的擴(kuò)容，設(shè)備的數(shù)量和容量都設(shè)計(jì)的留有一定裕量，并且如果這些換熱站的循環(huán)泵和補(bǔ)水泵采用人工開(kāi)、關(guān)閥門(mén)控制流量，由于管路的阻尼增大，必將造成電能浪費(fèi)。

因此換熱站的控制系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與應(yīng)用是換熱站建設(shè)和改造的重點(diǎn)工作之一。

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1、換熱站的主要組成部分 

換熱站以及熱水管網(wǎng)是連接熱源與熱用戶的一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。在整個(gè)供熱系統(tǒng)之中扮演著十分重要的角色。

熱水管網(wǎng)又可以分為一次網(wǎng)與二次網(wǎng)，前者主要是指連接于城市管網(wǎng)與換熱站之間的管網(wǎng)；后者則指的是連接于換熱站與熱用戶間的管網(wǎng)。

所謂換熱站指的是連接于一次網(wǎng)與二次網(wǎng)且裝有與用戶連接的相關(guān)設(shè)備、儀表以及控制設(shè)備的機(jī)房。

2、節(jié)能控制系統(tǒng)產(chǎn)品功能特征分析

對(duì)于節(jié)能控制系統(tǒng)產(chǎn)品而言，其主要包括如下幾個(gè)方面的功能特征：

2.1

節(jié)能控制系統(tǒng)的主要用途 

換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)具有較多優(yōu)點(diǎn)，包括：高效節(jié)能、智能化以及自動(dòng)化等，且其用途十分廣泛，如熱力公司熱網(wǎng)控制、工廠、機(jī)關(guān)以及住宅小區(qū)等商業(yè)用建筑的供熱、采暖、生活用熱水、空調(diào)等；各種需換熱的場(chǎng)所；各類換熱站的新建、改建以及擴(kuò)建工程的配套設(shè)施等。


2.2

節(jié)能控制系統(tǒng)的主要特征 

換熱站設(shè)計(jì)理念十分先進(jìn)，不僅會(huì)節(jié)省基建投資成本，而且還會(huì)使得安裝維護(hù)便捷。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，使得自動(dòng)化以及智能化程度提高，便于操作。

可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、自動(dòng)顯示，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信操作，且經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全程地監(jiān)控，與此同時(shí)，自動(dòng)化控制以及人工操作可進(jìn)行互相切換。

該智能控制裝置具有自動(dòng)控制、氣候補(bǔ)償以及節(jié)能舒適等方面的特征，是當(dāng)前智能建筑采暖供熱的一個(gè)理想選擇。

3、換熱站循環(huán)泵節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

我們按照供暖面積和短期擴(kuò)容的可能，為了維持高層用戶供暖，需要穩(wěn)定的實(shí)時(shí)出水壓力，因此該系統(tǒng)也是一個(gè)單閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)。

選用三臺(tái)電機(jī)功率37KW的循環(huán)水泵。水泵變頻工作方式為二用一備的控制方案，電氣元件選擇型號(hào)分別為FRN37P11—4CX變頻器；HFR1045電機(jī)軟啟動(dòng)器；ID136閉環(huán)調(diào)節(jié)器；AF—20MR—A小型程序控制用可編程控制器；供水、回水壓力信號(hào)DBM20R—1型供水、回水壓力信號(hào)變送器等。

將它們安裝在2#GGD型電柜中。換熱站補(bǔ)水泵節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為避免由于泵體、管道、閥門(mén)的泄漏引起循環(huán)水的水壓降低，保證回水管路上缺失的熱水自動(dòng)補(bǔ)給，需要穩(wěn)定的回水壓力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)水，因此該系統(tǒng)也是一個(gè)單閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)。

選用二臺(tái)電機(jī)功率5.5kW的補(bǔ)水水泵，水泵變頻工作方式為二用一備的控制方案，電氣元件選擇型號(hào)分別為FRN5.5G11S—4CX變頻器；PXR9閉環(huán)PID34應(yīng)用能源技術(shù)；調(diào)節(jié)器；AF—20MR—A小型程序控制用可編程控制器；DBM20R—1型回水壓力信號(hào)變送器等。將它們安裝在3#GGD型電柜中。 


4、換熱節(jié)能系統(tǒng)的分析及其解決對(duì)策 

4.1

換熱站能耗分析 

換熱站能耗主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即：系統(tǒng)泄漏、電耗以及熱耗等方面。供熱系統(tǒng)將熱能傳送至熱用戶的時(shí)候，應(yīng)經(jīng)過(guò)熱制備、傳遞、輸送以及用熱這幾個(gè)環(huán)節(jié)之中。

換熱站屬于二次網(wǎng)的熱源，主要包括設(shè)備室換熱器、二次網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)水泵以及補(bǔ)水泵等。其耗費(fèi)的能源是一次網(wǎng)高溫水、電力以及水和熱等。

4.2

換熱節(jié)能分析 

對(duì)于換熱節(jié)能分析，主要包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

 1）由前所述可以得知，換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，包括高節(jié)能、智能化以及自動(dòng)化等方面的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍也十分廣泛，包括：

工廠、機(jī)關(guān)單位、居民小區(qū)等商用建筑供暖、空調(diào)以及生活用水等；各類換熱站的新建及擴(kuò)建等的配套。

換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)單機(jī)或者多機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制，在中央控制室僅需一臺(tái)高可靠性工控機(jī)，然后為其配置一套遠(yuǎn)程通信設(shè)備。

在換熱站供熱系統(tǒng)中，主要集中了一次網(wǎng)、二次網(wǎng)、供水及回水管道上的溫度、壓力以及流量等數(shù)據(jù)信息。

系統(tǒng)之中主要控制的設(shè)備有換熱站中循環(huán)泵設(shè)備的運(yùn)行、電磁閥的開(kāi)關(guān)等，從而達(dá)到節(jié)能、溫度供熱以及管網(wǎng)平衡等方面的要求。 

2）變頻驅(qū)動(dòng)供熱站節(jié)能機(jī)理。

對(duì)于采用水暖方式的供暖系統(tǒng)而言，離心泵主要是用于傳遞熱水或者補(bǔ)充熱媒的一種機(jī)械。而這些設(shè)備是按照******負(fù)荷力進(jìn)行設(shè)計(jì)與選型的，然而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，絕大多數(shù)時(shí)間是處于輕載狀態(tài)下運(yùn)行，此時(shí)負(fù)荷并未達(dá)到設(shè)計(jì)及選型的根本要求。

為了確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性，當(dāng)前通暢采取閥門(mén)來(lái)對(duì)流量加以控制，這就浪費(fèi)了很多電量。

所以，在換熱站電氣節(jié)能之中，對(duì)循環(huán)泵與補(bǔ)水泵進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行方面的研究具有十分重要的意義。供熱系統(tǒng)之中，絕大多數(shù)都是根據(jù)供熱面積的大小來(lái)選擇循環(huán)水泵的大小，而且其中還會(huì)對(duì)擴(kuò)網(wǎng)增容等方面的因素加以考慮。

對(duì)于循環(huán)水泵而言，其選擇通常較大，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)“小馬拉大車(chē)”的現(xiàn)象，此時(shí)水泵效率低下、功率浪費(fèi)較大，而且運(yùn)行過(guò)程中所需電耗也非常高。采取變頻控制循環(huán)水泵，則能夠節(jié)約這部分電能。

采用水泵變頻調(diào)速技術(shù)，可以使得循環(huán)水量隨著室外溫度等方面的因素的變化而發(fā)生變化，能夠有效避免按設(shè)計(jì)熱負(fù)荷進(jìn)行供熱而引起的不必要的浪費(fèi)。 

3）補(bǔ)水定壓控制。

按照二次側(cè)供回水壓控制循環(huán)泵以維持恒定壓差，變頻以及變流量供熱以******程度降低熱網(wǎng)運(yùn)輸成本。通過(guò)二次側(cè)供水壓差加以控制，能夠?qū)囟冗M(jìn)行有效地調(diào)節(jié)。

供暖系統(tǒng)常見(jiàn)定壓方式主要包括如下幾種類型：連續(xù)補(bǔ)水定壓、間歇性補(bǔ)水定壓、膨脹水箱定壓以及變頻調(diào)速補(bǔ)水定壓等。

將上述幾種類型的定壓方式能夠顯著節(jié)省電能。 


4.3

換熱站的節(jié)能技術(shù)手段 

對(duì)于換熱站而言，其節(jié)能技術(shù)手段主要包括如下幾個(gè)方面： 

1）水力平衡技術(shù)。

各種節(jié)能技術(shù)手段的實(shí)施前提是確保管網(wǎng)水力的工況大小。好的熱力工況由好的水力工況來(lái)保證，水力平衡技術(shù)是節(jié)能的第一步。 

2）遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)。

隨著科技的進(jìn)步，GPRS和CDMA通信方式已經(jīng)無(wú)縫應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，無(wú)人值守?fù)Q熱站的應(yīng)用使熱力公司能方便快捷的了解熱網(wǎng)的具體參數(shù)，根據(jù)分析，隨時(shí)調(diào)整設(shè)備和熱網(wǎng)的工況，使其達(dá)到******運(yùn)行狀態(tài)。不但節(jié)約了大量的人力、物力。 

3）分布式變頻泵技術(shù)。

在換熱站傳統(tǒng)的一級(jí)泵系統(tǒng)上，改用二級(jí)泵系統(tǒng)，既在一次側(cè)也增加循環(huán)泵，這樣和熱源側(cè)的一次泵接力循環(huán)各自需要的流量�？偟碾姾囊葐为�(dú)只設(shè)熱源側(cè)循環(huán)泵要低很多。 

綜上所述

通過(guò)對(duì)換熱站的節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究和分析，具體的節(jié)能技術(shù)措施的采用有利于在全國(guó)集中供暖換熱站中實(shí)施節(jié)能改造，在保證供暖安全、穩(wěn)定、節(jié)能穩(wěn)定工作的同時(shí)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。