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

經(jīng)調查，造成電能浪費嚴重的局面有以下幾個原因：

1、“因循守舊”的不合理設計、選型習慣造成電能浪費

一些設計人員或供熱企業(yè)的工程技術人員“因循守舊”或生搬硬套對一些基本理論認識不清，不加分析、不加研究地按習慣做法搞設計。

時還存在著保守的心理，因為怕?lián)�責任，總是把用電設備選得很大，造成了錯誤設計、錯誤選型，使供熱系統(tǒng)或用電設備白白浪費了寶貴的電能。

例如：多泵并聯(lián)或揚程偏高的問題依然存在。輸入文字

2、熱力站內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，而導致的站內長明燈的現(xiàn)象，從而使浪費了電能。

3、不合理的技改措施造成的電能浪費

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

雖然使問題有了一定程度的改善，卻增加了運行成本，進一步浪費了大量的電能。

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

4、運行管理不善及錯誤的認識造成的電能浪費

還有一些其它原因，如對水處理設備的作用認識不夠或運行管理不到位，造成水循環(huán)阻力增加等，都對電能造成了浪費。

另外，如錯誤地認為電費只占供熱成本的一小部分，不用計較等等。

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、調節(jié)的重要環(huán)節(jié)，必須從它們的設計、施工、運行管理以及技術改造等方面進行全方位分析、研究，找出主要矛盾，從而采取綜合措施，達到最大程度的節(jié)約電能。

供熱節(jié)電首先從設計入手

（一）采暖熱指標合理選定是節(jié)電的基礎

 采暖熱指標是城鎮(zhèn)供熱規(guī)劃設計與建筑供熱設計中一個重要的經(jīng)濟技術評價和控制指標，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表示，即單位時間內對單位建筑面積的供熱量。

熱指標的大小直接影響著供熱系統(tǒng)的運行效益，如熱指標偏大，會使設備和管網(wǎng)的容量偏大，增大了建設投資，增加了運行成本，從而降低集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性；如熱指標偏小，將難以滿足用戶的使用要求，達不到供熱效果，影響社會效益。

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

因此對于已有的集中供熱系統(tǒng)，合理確定其采暖熱指標可充分挖掘已有設備和管網(wǎng)的供熱能力，在不增加熱源和擴建管網(wǎng)的基礎上，達到擴大供熱面積的效果。

目前我國建筑節(jié)能發(fā)展正處在第三階段，即建筑總節(jié)能要求達到65%，同時要求2020年建筑能耗達到發(fā)達國家20世紀末的水平。而當前的各類采暖居住建筑既有節(jié)能標準為30%的，也有節(jié)能標準為50%的，而新建采暖居住建筑執(zhí)行的是建筑節(jié)能65%的標準。

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

因此，在設計中采用以往設計規(guī)范中給定的采暖熱指標是不合理的。這需要供熱行業(yè)的設計人員和工程技術人員通過維護結構測試法和采暖系統(tǒng)測試法，結合供熱計量技術對采暖建筑熱指標重新進行核算，為不同類型建筑確定合理的采暖熱指標。

（二）熱力站循環(huán)水泵正確的選型和安裝是節(jié)電的當務之急

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，許多時候不依照水力計算，而是死套所謂的“規(guī)定”，并層層加碼或參照別人的設計、以前的設計，甚至在錯誤的理論指導下確定泵的型號。

因此，在水泵的問題上存在大量的電能浪費。主要問題有：

1、泵揚程偏高、與實際需要相差太大循環(huán)水泵揚程過高既造成了電能浪費，有時還使泵在超流量工況下工作，使電機過載，不得不在關小水泵出口閥門的狀況下工作，進一步造成了電能的浪費，可以使電耗超過實際需要的三倍以上。

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

（1）錯誤地把樓房高度加在循環(huán)水泵的揚程中

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

（2）設計人員的保守心理和習慣的后果

這是設計人員不良的設計習慣造成。一般的設計人員都存在著保守的心理，認為所選的設備各方面的參數(shù)大一些總比小了好，這樣不會出問題。

而很少去考慮怎樣做才能更經(jīng)濟、更實用，怎樣做才能使自己的設計水平有所提高，怎樣做才能使這方面的技術更進步、更先進。

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計，或隨著大多數(shù)狀況走，這樣可不動腦，可少犯錯誤。這樣在選擇設備時就會死搬規(guī)程，或層層加碼，最后再乘以一個安全系數(shù)，使所選水泵的揚程超過實際很多。

不但造成了大量的能源浪費，而且往往給運行帶來很大困難。若不關小出口閥門，電機就會超載，同時關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止回閥是必要的。因為這些系統(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。

停泵時如果沒有止回閥，則水會倒流。而供熱系統(tǒng)是一個閉式系統(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)。當水泵停止工作時，水泵兩側的壓強相等，不會作反向流動。

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

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

另外，建議對于多臺水泵并聯(lián)運行的無人值守熱力站，建議泵出口暫時保留止回閥，以保證當某臺水泵因突發(fā)故障而停止工作時能夠及時關閉隔離，防止因發(fā)現(xiàn)不及時，導致站內長時間形成小循環(huán)而影響供熱效果。

（4）改多臺水泵并聯(lián)運行為單臺水泵運行

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

而實際情況是并聯(lián)后的流量一定小于銘牌流量之和，因為，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。由循環(huán)水泵的并聯(lián)工況可知，單臺泵運行效率要高于多臺泵并聯(lián)運行。

并聯(lián)會造成電能的巨大浪費。合理的設計是在每種工況下都是單臺泵運行。

（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80年代被引進中國以來，變頻器作為在節(jié)能應用與速度工藝控制中越來越重要的自動化設備，得到了快速發(fā)展和廣泛的應用。

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

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

變頻器在換熱站中的節(jié)能應用

 

變頻器主要由五部分組成：整流回路、逆變器、控制電路、制動組件和保護回路。變頻調速技術的基本原理是根據(jù)電機轉速與工作電源輸入頻率成正比關系，通過改變電動機的工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。

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

 異步電動機的轉速N與電源頻率F、轉差率S、電機極對數(shù)P這3個參數(shù)有關，即：N=60F（1-S）/P

變頻調速是通過改變電源頻率F來調節(jié)電動機轉速的。可看出N與F之間為線性關系，轉速調節(jié)范圍寬，不存在勵磁滑差和閥門節(jié)流作用等帶來的功率損失，達到節(jié)能目的。傳統(tǒng)的流量調節(jié)通過改變閥門或擋板開度來實現(xiàn)。

這種情況下，電機總是處于全速運行狀態(tài)，但實際上機組負荷需要不斷調整。因此，這種方法存在嚴重的節(jié)流損耗、對于泵，由流體動力學理論可知，流體流量與泵的轉速一次方成正比，由公式：Q=Q0N/N0 其中：Q0，N分別表示流量和轉速。

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

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

變頻調速技術分析及水泵的節(jié)能控制

 

在變頻器的使用中，由于對變頻器的選型及使用不當，往往會引起變頻器不能正常運行甚至引發(fā)設備故障，造成不必要的經(jīng)濟損失。

變頻器的選型應滿足以下幾個條件：

電壓等級與控制電動機相符；

額定電流為控制電動機額定電流的1.1~1.5倍；

根據(jù)被控設備的負載特性選擇變頻器的類型。

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