能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，電能是在各行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種二次能源。目前由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，促使用電設(shè)備的增長(zhǎng)速度超過發(fā)電設(shè)備的增長(zhǎng)速度，造成能源短缺，電力供需矛盾十分突出，嚴(yán)重影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展和節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。供熱企業(yè)是耗電大戶，各種水泵、風(fēng)機(jī)都用電。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，設(shè)備選型不當(dāng)，很容易造成電能的大量浪費(fèi)。因此，為消除用電過程中電能的浪費(fèi)現(xiàn)象，提高電能的利用率，必須采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理和不影響環(huán)保的一切節(jié)約電能的技術(shù)和措施，合理有效地利用電能源。

經(jīng)調(diào)查，造成電能浪費(fèi)嚴(yán)重的局面有以下幾個(gè)原因：

1、“因循守舊”的不合理設(shè)計(jì)、選型習(xí)慣造成電能浪費(fèi)

一些設(shè)計(jì)人員或供熱企業(yè)的工程技術(shù)人員“因循守舊”或生搬硬套對(duì)一些基本理論認(rèn)識(shí)不清，不加分析、不加研究地按習(xí)慣做法搞設(shè)計(jì)。

時(shí)還存在著保守的心理，因?yàn)榕聯(lián)��?zé)任，總是把用電設(shè)備選得很大，造成了錯(cuò)誤設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤選型，使供熱系統(tǒng)或用電設(shè)備白白浪費(fèi)了寶貴的電能。

例如：多泵并聯(lián)或揚(yáng)程偏高的問題依然存在。輸入文字

2、熱力站內(nèi)照明燈具安裝位置及選型不合理等，造成了不能很好的利用自然光源，而導(dǎo)致的站內(nèi)長(zhǎng)明燈的現(xiàn)象，從而使浪費(fèi)了電能。

3、不合理的技改措施造成的電能浪費(fèi)

一些工程技術(shù)人員在供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)技術(shù)問題而影響供熱質(zhì)量時(shí)，不做認(rèn)真分析，找出問題所在，抓住主要矛盾，而是憑經(jīng)驗(yàn)、憑感覺采取了盲目更換或增加用電設(shè)備的方法。

雖然使問題有了一定程度的改善，卻增加了運(yùn)行成本，進(jìn)一步浪費(fèi)了大量的電能。

例如：熱網(wǎng)水力失調(diào)，不去調(diào)網(wǎng)，卻增加循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)或更換大泵。

4、運(yùn)行管理不善及錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)造成的電能浪費(fèi)

還有一些其它原因，如對(duì)水處理設(shè)備的作用認(rèn)識(shí)不夠或運(yùn)行管理不到位，造成水循環(huán)阻力增加等，都對(duì)電能造成了浪費(fèi)。

另外，如錯(cuò)誤地認(rèn)為電費(fèi)只占供熱成本的一小部分，不用計(jì)較等等。

由以上的情況可知，供熱系統(tǒng)的節(jié)電潛力是非常大的，必須引起充分的重視。

熱力站作為供熱系統(tǒng)中的一個(gè)中樞環(huán)節(jié)，供熱管網(wǎng)是連接熱源與熱用戶的熱量分配、調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，必須從它們的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理以及技術(shù)改造等方面進(jìn)行全方位分析、研究，找出主要矛盾，從而采取綜合措施，達(dá)到最大程度的節(jié)約電能。

供熱節(jié)電首先從設(shè)計(jì)入手

（一）采暖熱指標(biāo)合理選定是節(jié)電的基礎(chǔ)

 采暖熱指標(biāo)是城鎮(zhèn)供熱規(guī)劃設(shè)計(jì)與建筑供熱設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)和控制指標(biāo)，是確定集中供熱系統(tǒng)熱源規(guī)模的主要依據(jù)，一般多用面積熱指標(biāo)表示，即單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位建筑面積的供熱量。

熱指標(biāo)的大小直接影響著供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效益，如熱指標(biāo)偏大，會(huì)使設(shè)備和管網(wǎng)的容量偏大，增大了建設(shè)投資，增加了運(yùn)行成本，從而降低集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；如熱指標(biāo)偏小，將難以滿足用戶的使用要求，達(dá)不到供熱效果，影響社會(huì)效益。

在集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行管理中，熱指標(biāo)又是各種量化控制的基礎(chǔ)。當(dāng)熱指標(biāo)偏大時(shí)，設(shè)備的運(yùn)行處于低負(fù)荷比的狀態(tài)，熱效率和管網(wǎng)輸送效率會(huì)大大降低，設(shè)備的供熱能力不能充分發(fā)揮，特別對(duì)于蒸汽供熱管網(wǎng)能源利用效率更低，不利于節(jié)能。

因此對(duì)于已有的集中供熱系統(tǒng)，合理確定其采暖熱指標(biāo)可充分挖掘已有設(shè)備和管網(wǎng)的供熱能力，在不增加熱源和擴(kuò)建管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，達(dá)到擴(kuò)大供熱面積的效果。

目前我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)展正處在第三階段，即建筑總節(jié)能要求達(dá)到65%，同時(shí)要求2020年建筑能耗達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)末的水平。而當(dāng)前的各類采暖居住建筑既有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)為30%的，也有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)為50%的，而新建采暖居住建筑執(zhí)行的是建筑節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)。

同時(shí)，城市居民生活水平的不斷提高，對(duì)所居住房屋的裝修也使得建筑物的采暖熱指標(biāo)發(fā)生了很大變化，建筑節(jié)能狀況紛亂復(fù)雜。

因此，在設(shè)計(jì)中采用以往設(shè)計(jì)規(guī)范中給定的采暖熱指標(biāo)是不合理的。這需要供熱行業(yè)的設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員通過維護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)試法和采暖系統(tǒng)測(cè)試法，結(jié)合供熱計(jì)量技術(shù)對(duì)采暖建筑熱指標(biāo)重新進(jìn)行核算，為不同類型建筑確定合理的采暖熱指標(biāo)。

（二）熱力站循環(huán)水泵正確的選型和安裝是節(jié)電的當(dāng)務(wù)之急

在水泵的選型與安裝上，目前普遍存在著一些不合理的地方，許多時(shí)候不依照水力計(jì)算，而是死套所謂的“規(guī)定”，并層層加碼或參照別人的設(shè)計(jì)、以前的設(shè)計(jì)，甚至在錯(cuò)誤的理論指導(dǎo)下確定泵的型號(hào)。

因此，在水泵的問題上存在大量的電能浪費(fèi)。主要問題有：

1、泵揚(yáng)程偏高、與實(shí)際需要相差太大循環(huán)水泵揚(yáng)程過高既造成了電能浪費(fèi)，有時(shí)還使泵在超流量工況下工作，使電機(jī)過載，不得不在關(guān)小水泵出口閥門的狀況下工作，進(jìn)一步造成了電能的浪費(fèi)，可以使電耗超過實(shí)際需要的三倍以上。

如某一種水泵流量為100m3/h，當(dāng)揚(yáng)程H=12.5m時(shí)，水泵功率N=5.5kW；揚(yáng)程H=20m時(shí)，N=11kW；揚(yáng)程H=32m時(shí)，N=15kW；揚(yáng)程H=42m時(shí)，N=22kW。造成水泵揚(yáng)程偏高的原因一般有兩種：

（1）錯(cuò)誤地把樓房高度加在循環(huán)水泵的揚(yáng)程中

這是錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)造成的。一些人錯(cuò)誤地把采暖系統(tǒng)的樓房高度，作為選擇循環(huán)水泵揚(yáng)程的依據(jù)。他們把循環(huán)水泵的作用和補(bǔ)水定壓泵的作用混到了一起，不知道循環(huán)水泵的揚(yáng)程只是用來克服采暖系統(tǒng)的循環(huán)阻力，而補(bǔ)水定壓泵的揚(yáng)程是維持采暖系統(tǒng)所需靜水壓強(qiáng)。循環(huán)水泵的揚(yáng)程不應(yīng)負(fù)擔(dān)樓房的高度。那些把熱力站的循環(huán)水泵揚(yáng)程定為32m甚至40m的就是這種情況。

（2）設(shè)計(jì)人員的保守心理和習(xí)慣的后果

這是設(shè)計(jì)人員不良的設(shè)計(jì)習(xí)慣造成。一般的設(shè)計(jì)人員都存在著保守的心理，認(rèn)為所選的設(shè)備各方面的參數(shù)大一些總比小了好，這樣不會(huì)出問題。

而很少去考慮怎樣做才能更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用，怎樣做才能使自己的設(shè)計(jì)水平有所提高，怎樣做才能使這方面的技術(shù)更進(jìn)步、更先進(jìn)。

且有的人一直“墨守成規(guī)”，或不加思索、不加研究和鑒別地去參考別人的設(shè)計(jì)，或隨著大多數(shù)狀況走，這樣可不動(dòng)腦，可少犯錯(cuò)誤。這樣在選擇設(shè)備時(shí)就會(huì)死搬規(guī)程，或?qū)訉蛹哟a，最后再乘以一個(gè)安全系數(shù)，使所選水泵的揚(yáng)程超過實(shí)際很多。

不但造成了大量的能源浪費(fèi)，而且往往給運(yùn)行帶來很大困難。若不關(guān)小出口閥門，電機(jī)就會(huì)超載，同時(shí)關(guān)小的閥門又增加了系統(tǒng)的阻力。

（3）循環(huán)水泵出口取消止回閥

在給排水系統(tǒng)中，給水泵或排水泵出口設(shè)止回閥是必要的。因?yàn)檫@些系統(tǒng)都是開式系統(tǒng)，都是把水由低處往高處送，或者把水從低壓處送往高壓處。

停泵時(shí)如果沒有止回閥，則水會(huì)倒流。而供熱系統(tǒng)是一個(gè)閉式系統(tǒng)，循環(huán)水泵的作用是克服網(wǎng)路的循環(huán)阻力，使水在網(wǎng)路中循環(huán)。當(dāng)水泵停止工作時(shí)，水泵兩側(cè)的壓強(qiáng)相等，不會(huì)作反向流動(dòng)。

因此安裝止回閥只會(huì)增加網(wǎng)路的阻力（經(jīng)實(shí)際檢測(cè)安裝止回閥可增加1~3mH2O），無謂的消耗電能，沒有任何作用。

因此，換熱站的循環(huán)水泵出口都可不設(shè)止回閥。但間供系統(tǒng)的補(bǔ)水定壓泵和直供混水系統(tǒng)的混水泵，同補(bǔ)水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)一樣，出口應(yīng)設(shè)止回閥。

另外，建議對(duì)于多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的無人值守?zé)崃φ荆�建議泵出口暫時(shí)保留止回閥，以保證當(dāng)某臺(tái)水泵因突發(fā)故障而停止工作時(shí)能夠及時(shí)關(guān)閉隔離，防止因發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，導(dǎo)致站內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間形成小循環(huán)而影響供熱效果。

（4）改多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行為單臺(tái)水泵運(yùn)行

許多設(shè)計(jì)者都習(xí)慣為熱力站選擇二開一備、三開一備，甚至多開一備的方式。形成這種習(xí)慣的主要原因是：許多人錯(cuò)誤地認(rèn)為，水泵并聯(lián)后的流量就是各泵銘牌流量之和。

而實(shí)際情況是并聯(lián)后的流量一定小于銘牌流量之和，因?yàn)椋�水泵的流量取決于并聯(lián)特性曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)。由循環(huán)水泵的并聯(lián)工況可知，單臺(tái)泵運(yùn)行效率要高于多臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行。

并聯(lián)會(huì)造成電能的巨大浪費(fèi)。合理的設(shè)計(jì)是在每種工況下都是單臺(tái)泵運(yùn)行。

（5）水泵變頻器合理的選型、安裝是節(jié)電的重要手段
      
 自20世紀(jì)80年代被引進(jìn)中國(guó)以來，變頻器作為在節(jié)能應(yīng)用與速度工藝控制中越來越重要的自動(dòng)化設(shè)備，得到了快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

目前，隨著大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一項(xiàng)成熟的交流調(diào)速技術(shù)。

變頻調(diào)速器作為該技術(shù)的主要應(yīng)用產(chǎn)品經(jīng)過幾代技術(shù)更新，已經(jīng)日趨完善，用在熱力站水泵調(diào)速控制系統(tǒng)中具有軟啟動(dòng)功能，操作方便，減少了對(duì)電網(wǎng)的污染，節(jié)約能源。

變頻器在換熱站中的節(jié)能應(yīng)用

 

變頻器主要由五部分組成：整流回路、逆變器、控制電路、制動(dòng)組件和保護(hù)回路。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比關(guān)系，通過改變電動(dòng)機(jī)的工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

變頻器就是基于上述原理采用“交—直—交”電源變換技術(shù)，集電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。

 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N與電源頻率F、轉(zhuǎn)差率S、電機(jī)極對(duì)數(shù)P這3個(gè)參數(shù)有關(guān)，即：N=60F（1-S）/P

變頻調(diào)速是通過改變電源頻率F來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的。可看出N與F之間為線性關(guān)系，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬，不存在勵(lì)磁滑差和閥門節(jié)流作用等帶來的功率損失，達(dá)到節(jié)能目的。傳統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)通過改變閥門或擋板開度來實(shí)現(xiàn)。

這種情況下，電機(jī)總是處于全速運(yùn)行狀態(tài)，但實(shí)際上機(jī)組負(fù)荷需要不斷調(diào)整。因此，這種方法存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗、對(duì)于泵，由流體動(dòng)力學(xué)理論可知，流體流量與泵的轉(zhuǎn)速一次方成正比，由公式：Q=Q0N/N0 其中：Q0，N分別表示流量和轉(zhuǎn)速。

泵的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速一次方成正比，而其功率P則與轉(zhuǎn)速三次方成正比，P=P0（N/N0）3

上述各式中腳“0”均表示額定工況參數(shù)。轉(zhuǎn)速減小時(shí)，電機(jī)的能耗將以三次方的速率下降，因此變頻調(diào)速的效果非常顯著。

變頻調(diào)速技術(shù)分析及水泵的節(jié)能控制

 

在變頻器的使用中，由于對(duì)變頻器的選型及使用不當(dāng)，往往會(huì)引起變頻器不能正常運(yùn)行甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

變頻器的選型應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：

電壓等級(jí)與控制電動(dòng)機(jī)相符；

額定電流為控制電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1~1.5倍；

根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇變頻器的類型。

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