供热中继加压泵站节能设计探讨

供热中继加压泵站节能设计探讨

邵泽良

阿克苏阳光热力有限公司  新疆阿克苏市 843000

摘要：本文通过某地中继加压泵站的工程实例，探讨了中继加压泵站在节能设计专篇中的几个要点。通过节能设计，使中继加压泵站的电耗、水耗大幅降低，运行费用也随之减少，为后续类似工程的节能设计提供借鉴和参考。

关键词：供热中继加压泵站；节能；变频调节

引言

传统供热系统运行期间，为保障各个用户所需的流量需求，在用户端安装调节阀是其主要方式。而安装调节阀调节流量时，所选择的泵流量与扬程需大于总用户的流量总和，这样才能够满足最远端用户流量的需求。但是此种方式的实现，需要用户支路阻力增加的支持，而一点阻力增加势必会增加能量的消耗。所以如何选择既能保障热网运行水平又能减少资金投入的节能方法则成为供热系统运行重点关注的问题。

1高压变频器室散热设计

为了提高高压大功率变频器应用的稳定性，解决好高压变频器环境散热问题，目前常用的办法有2种：①密闭式空调冷却；②风道通风冷却。密闭式空调冷却本质上是为高压变频器提供一个固定的具有隔热保温效果的房间，根据高压变频器的发热量和房间面积的大小计算出空调制冷量，再根据空调制冷量配置一定数量的空调。当然，变频器室面积的大小也会影响空调制冷量的选择，过大的建筑面积会增加空调冷负荷，同时由于变频器排出的热风不能被空调全部吸入冷却，因此造成系统运行效率低。由于供热中继加压泵站仅在采暖季使用，室外温度较低，故采用风道通风冷却的方式更节能，且效果更好。一般高压变频器采用风道通风冷却设计时，其功率单元内部散热系统通过安装在单元内的风机强制冷却单元里的散热器，使每一个功率单元满足散热需求，同时，由于功率单元内的热量被风机带走，使其柜体的进风处形成强力的负压，柜外的冷风大量进入高压变频器内部，通过功率单元风道对每个单元进行冷却。同时由于柜顶风机大量抽风，使密闭风室内形成强力负压，加速了热量散发，大大提高了高压变频器散热系统的散热能力和效率。这时，在高压变频器室内需要保证室内空气的温度不能过高，同时由于变频器顶部热风被大量抽走，就需要从室外补充新风，而采暖期室外空气温度低，恰好满足冷却室内温度的需求。

高压变频器室通风布置图详见图1，在本项目中，高压变频器室配置8台高压变频器。设计采用风道通风冷却的方式，将每台变频器柜顶部风扇散热通过风道引至室外，在房间另一侧装引风机两台引入室外新风，这样运行过程中热量不断排出室外，而新风通过风机不断引入室内，形成气流循环，同时由于室外空气温度低，可以保证室内温度及变频器温度不过高，满足变频器运行的环境要求。

图1高压变频器室通风布置图

2汽动热网循环泵模式联锁

热网首站四台热网循环泵运行，汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运任意一台中继泵循环泵，热网首站发声光报警；热网首站四台热网循环泵运行，汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运两台及两台以上中继循环泵，热网首站A、B热网循环泵联锁跳闸；A、C、D三台热网循环泵、汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运两台及两台以上中继循环泵，热网首站A、C热网循环泵联锁跳闸；B、C、D三台热网循环泵、汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运两台及两台以上中继循环泵，热网首站B、C热网循环泵联锁跳闸。A、B、D三台热网循环泵、汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运两台及两台以上中继循环泵，热网首站A、B热网循环泵联锁跳闸；A、B、C三台热网循环泵、汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运两台及两台以上中继循环泵，热网首站A、B热网循环泵联锁跳闸；热网首站任意两台循环泵、汽动热网循环泵投运，中继泵站四台中继循环泵运行。运行人员停运两台及两台以上中继循环泵，热网首站跳闸对应运行的两台热网循环泵。

3供水加压泵泵体冷却设计

供水管道加压泵由于供水温度高，如本工程供水设计温度120℃，其泵体在运行过程中需要不断冷却防止其热膨胀变形过大。根据本工程水泵厂家提供的冷却要求，单台水泵需要轴承外接冷却水0.3MPa，流量不小于5L/min，机封冲洗外接冷却水压力0.3MPa，流量不小于3.7L/min，供水泵共4台。冷却水量合计约2.08t/h，按单个采暖季最大负荷利用小时数2800h计算，需要的冷却水量总计约5824t/h。实际运行过程中，如此多的冷却水从冷却开始到最后排放造成了巨大的浪费。最终，通过将冷却水引至采暖用水箱，把冷却后的高温水接至采暖系统，再把采暖回水管道引出部分水至室外冷却的办法，成功将此部分冷却系统与采暖系统结合到了一起，使冷却水系统与采暖系统结合形成了一个闭式循环，不用直接排放浪费，水泵产生的热量还有一部分用于了采暖，降低了水耗，达到了节能的目的。在实际运行过程中，仅需控制好室外冷却段的长度，即可很好地把30℃的回水温度降低至10℃，然后再将10℃的冷却水送至供水加压泵的轴承与机封处，即可满足水泵冷却要求，整个系统是封闭式系统，仅需极少量的补水，大大的降低了水耗量；同时还为室内采暖系统补充了部分热量，节约了能源。

4节能分析

本文介绍的两种供热模式的区别在于供热系统一次网侧循环泵的布置。集中式循环泵供热模式中,仅需在热源厂处设主循环泵,系统中各热力站一次网侧无需设循环泵,即回水加压泵;分布式循环泵供热模式中,需在热源厂和各热力站一次网侧均设循环泵,保证整个管网的运行。为此,对该两种供热模式下的节能分析可转化为对集中式供热模式下热源厂主循环泵的耗电量和分布式供热模式下热源厂和各热力站一次网侧循环泵的耗电量的对比分析。

5中继泵站至热网首站联锁

为确保中继泵站至热网首站联锁保护实施，通过租用专用光纤21km实现中继泵站至热网首站联锁保护实施，采用以下通讯实现双向独立光纤通讯，并对光纤通断、光端机失电等情况设置报警、退出相关联锁保护等：热网首站站开关量模拟量点信号采集——光端机（发射）实现光电信号转换——光纤专网——光端机（接收）实现光电信号转换——EDPF-NF+系统DPU01/61站——中继泵站、工程师站逻辑组态。

结语

供热中继加压泵站内的水泵一般流量大、扬程高，通过变频调速的设计可以使水泵在流量偏离额定设计流量时也能有较高的效率和较低的能耗；高压变频器室内的散热宜采用管道通风散热的形式，利用外部空间的冷空气进行气流循环，驱散室内变频器产生的热量，相较于采用密闭空调冷却的方式更节能。供水加压泵冷却水通过与采暖系统相结合，使冷却水系统形成了封闭循环，避免了大量的水资源浪费，节约了能源。

参考文献

[1]陈永辉，李志强，蒋志庆，等.200MW机组低真空供热改造方案及节能分析［J］.汽轮机技术，2019，61（6）：468-470，420.

[2]张殿光，卢奇，杨毓博，等.变频水泵在海洋馆维生系统节能中的应用研究［J］.建筑节能，2019（7）：115-118.

[3]杨勇平,王加璇,等.供热机组能耗分析与主要技术经济指标在线处理系统[J].现代电力,1999,3.

[4]吕凯,李杰,等.330MW高背压供热机组热力特性研究[J].汽轮机技术,2019,1.

[5]杨志平,宋四明,等.耦合喷射器热电联产系统设计及运行优化[J].中国电机工程学报,2020,9.