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熱水鍋爐房的集中供熱系統常用的定壓方式
發布時2015-03-13 12:4225
                                          (信息來源:http://www.pannyc.com)
供熱熱水管網的系統定壓是熱源系統設計方案中最為重要的內容。所謂定壓點就是熱網系統壓力恒定不變的點,也就是定壓裝置與熱水網的連接點。定壓點的具體位置一般設在熱網循環水泵的吸入側,可在除污器前或后,也可以在集水器上。定壓點的壓力值應根據熱水網的水壓圖要求確定,一般情況下可按下式求出:

P=10H+Ps+20

式中 P-定壓點壓力值,KPa
H-最高用戶允許高度,MH20
Ps-與熱網供水溫度對應的汽化壓力,KPa
20-安全余量,KPa
熱水供熱系統的定壓多在熱源處實施。熱水鍋爐房的集中供熱系統常用的定壓方式有:1、開式高位水箱定壓;2、補給水泵補水定壓;3、利用自動補水定壓裝置;4、利用氣體加壓罐定壓;5、蒸汽定壓方式;6、自來水定壓;7、溢水定壓。
1、開式高位水箱定壓
用開式高位水箱以保持系統的靜壓,此方式一般用于供暖范圍不大的低溫水系統。其優點是裝置簡單,壓力穩定,工作安全可靠,省電,能同時滿足系統溢水及補水的要求,它是機械循環低溫水供暖系統常用的定壓方式。但開式膨脹水箱的最低水位應高于熱水系統的最高點1m以上,并需要在循環水泵停止運行時系統補汽化,故必須高位布置,應安裝在系統最高建筑的屋頂上,但是對于工廠或街區的集中供熱系統,特別是采用高溫水的供熱系統,由于系統壓力較高,以及往往難以在熱源或靠近熱源處安裝比所有用戶都高并保證高溫水補汽化的膨脹水箱系統來對系統定壓,而且需要在鍋爐房設有補水和溢水的聲光信號裝置,這樣就限制了它的使用場合。且膨脹水箱投資不一定小,尤其對大的系統,水箱體積大,占用空間大,還會增加建筑物的負荷,所以此時須采取其他方式定壓,最常用的定壓方式是利用壓頭較高的補給水泵來代替膨脹水箱。
2、補給水泵補水定壓
補給水泵定壓方式是目前國內集中供熱系統最常用的一種定壓方式,補給水泵定壓方式主要有三種形式:(1)補給水泵連續補水定壓:(2)補給水泵間歇補水定壓:(3)補給水泵補水定壓點設在旁通管處的定壓。
(1)補給水泵連續補水定壓
對于規模較大,供水溫度較高的供熱系統,應采用連續補水定壓方式。連續補水定壓方式分為壓力調節閥控制定壓和變頻補水連續補水定壓。
① 利用壓力調節閥維持定壓:當系統正常運行時,通過閥后壓力調節閥的作用,使補水泵連續補給的水量與系統的泄漏水量相適應。從而維持系統動水壓線的位置。如果系統的壓力過高,則通過安全閥瀉水降壓,此方式的補水箱不用高架且供,回水管水壓線的位置可以不受靜壓線高度的限制,但一旦停電,就不能保持靜壓線的高度,因而會產生用戶系統頂部汽化和倒空的問題。故需要利用水泵變頻調速通過壓力變送器將循環水泵入口的頻調速定壓。
② 壓力信號(供暖系統定壓點的壓力信號)反饋給調速器,與給定壓力比較后,其差值經調速器運算送出結果,改變補水泵電機輸入電路的頻率,以調整水泵電機的轉速,從而改變補給水泵的流量,保證定壓點的設定壓力不變,實現了自動定壓補水。采用微機控制自動調速,其自動化程度高,運行可靠,無需專人管理,但其造價較高。
其工作原理如下:
安裝在定壓點處的壓力傳感器感受到補水泵出口壓力值后,反饋回變頻控制柜,與給定壓力比較后,控制變頻器調節電動機轉速,使補水泵流量隨之變化。當補水泵出口壓力低于給定壓力值時,供電頻率增加,電動機轉速提高,水泵流量增大;反之,流量減小。如果超過給定壓力值,則自動停機。這樣,通過變化水泵流量的方法可保證系統壓力不變,自動定壓補水。若系統超壓,則靠安全閥泄水,安全閥開閥壓力為定壓點壓力加0.05MPa。

該定壓系統有如下特點:
① 運行管理方便:達到壓力自動停機,低于設定壓力自動開機補水,不需專人管理。
② 與常用補水泵相比節省電能:具有過流,過壓,欠壓,過載,短路,過熱保護和故障影響以及燈光報警信號。
③ 具有手動,自動兩種控制方式:自動控制時,有備用泵連鎖和變頻電源。發生故障時,可自動切換為人工運行。
變頻調速補水泵定壓系統時一種很有發展前途的定壓方式,必將在集中供熱系統中得到廣泛應用。
(2)補給水泵間歇補水定壓
補給水泵的啟動和停止運行是由電接點式壓力表控制的。當壓力表的壓力值達到相當于設定壓力的上限時,補給水泵停止運行。而當循環水泵入口壓力下降到設定壓力的下限時,補給水泵就從新啟動補水。此種定壓方式的水壓線是在上限和下限之間變化的。補給水泵就則是間歇運行的。通常取上下限的波動范圍為50KPa左右,不宜過小,否則電接點壓力表接觸電開關動作過于頻繁,而易于損壞。
間歇補水定壓方式要比連續補水定壓方式設備簡單,能耗少,但其動水壓上下波動不穩定,故一般間歇補水定壓方式宜用在系統規模不大,供水溫度不高,系統漏水量較小的供熱系統中。對于規模較大,供水溫度較高的供熱系統,應采用聯系補水定壓方式。
(3)補給水泵補水定壓點在旁通管處的定壓
對于大型的供熱系統,為了適應當地降低網路的運行壓力和便于調節網路的壓力工況,可采用定壓點設在旁通管的連續補水定壓方式,這種定壓方式對調節系統的運行壓力,具有較大的靈活性。但旁通管不斷通過網路循環水,網路循環水泵的計算流量要包括這一部分流量,循環水泵流量的增加將提高電能消耗。


3、自動穩壓補水設備定壓
利用自動穩壓補水設備安裝在系統的回水管上,其補水管與軟水箱連接,采用此套設備定壓,不需要設補水泵,且此種定壓方式結構簡單,緊湊,占地面積小,基建投資低,補水穩定無噪音,但其一般用于低溫水的小系統上。循環水泵揚程必須高于系統的靜水壓,并且要求該設備的補水控制閥排泄控制閥靈活耐用。為減輕停電造成的水擊對這兩個控制閥門的破壞,宜在自動穩壓補水設備的入口和循環水泵的出口之間設置帶止回閥的旁通管。


4、氣體加壓罐定壓
采用氣體定壓,一般都采用惰性氣體(氮氣)定壓。根據所用氣體的不同,由氮氣定壓和空氣定壓。氮氣定壓熱水供熱系統運行安全可靠,由于氮氣罐內的壓力隨系統的水溫升高而增加,同時,罐內氣體起著緩沖壓力傳播的作用,因而能較好的防止系統出現汽化及水擊現象。但它需要消耗氮氣,設備復雜,罐體體積也較大。這種定壓方式目前用于高溫水供熱系統。
目前也有采用空氣定壓的方式,但空氣與水必須采用彈性密封材料(如橡膠等)相隔離,以免增加水中的溶氧量,它的工作原理和設計方法大致與氮氣定壓方式相同。
氣體定壓方式比補給水泵定壓安全可靠,它能有效的防止因突發停電,停泵所引起的汽化和水擊事故。其他氣體加壓罐一般設置在循環水泵入口,這樣加壓罐的壓力較低,因而所需的補給水泵的揚程及功率都較小;當突然停電,停泵時,氣體加壓罐可以有效的吸收回水壓力突然升高。


5、蒸汽定壓方式
蒸汽定壓方式比較簡單,目前工程上,由下面幾種形式:(1)蒸汽鍋筒定壓;(2)外置蒸汽罐的蒸汽定壓;(3)采用淋水式換熱器的蒸汽定壓。
蒸汽鍋筒定壓的熱水系統有如下優點:
① 系統定壓采用鍋爐加熱過程伴生的蒸汽定壓,經濟簡單,不像氮氣定壓那樣需要氮氣和復雜設備;
② 在系統漏水量不大或裝有蒸汽給水泵時,因突然停電而產生的系統定壓和補水問題,比較容易解決,同時,它的運行方式與蒸汽鍋爐相同,鍋爐內部即使出現汽化也不致于出現鍋爐內局部汽水沖擊現象;
③ 蒸汽鍋筒定壓的熱水鍋爐,可以一爐兩用,在供水的同時,可以供蒸汽,或完全供應蒸汽或熱水。因而這種系統適宜于同時需要蒸汽和熱水的一般中小型工廠,醫院和飯店等單位。
但其也有不少缺點:
① 用來定壓的蒸汽高低,取決于鍋爐的燃燒情況,如鍋爐燃燒不好或不穩定,會影響系統的壓力狀況;
②如運行管理不善,操作不當,鍋爐出現低水位時,蒸汽竄入網絡,引起嚴重的汽水沖擊。
當區域鍋爐房只設置高溫熱水鍋爐而又考慮采用蒸汽定壓方式時,可采用外置蒸汽膨脹罐的蒸汽定壓方式。外置蒸汽膨脹罐內蒸汽壓力時不隨它的蒸汽空間大小而改變的,它只取決于罐內高溫水層的水溫。因此膨脹罐的水容量越大,罐體保溫性能越好,則對蒸汽壓力的穩定性越有利;反之,蒸汽壓力容易波動。外置蒸汽罐定壓方式通常宜用在大型而又連續供熱的系統中。


6、自來水定壓
自來水在供熱期間其壓力滿足供熱系統定壓值而且壓力穩定。可把自來水直接接在供熱系統回水管上,補水定壓。這種方法的優點是顯而易見的,簡單、投資和運行費最少;其缺點是:適用范圍窄,且水質不處理直接供熱會使供熱系統結垢。


7、溢水定壓
溢水定壓形式有:定壓閥定壓、高位水箱溢水定壓及倒U型管定壓等。運行中,系統的最高點必然充滿水且有一定的壓頭余量,一般取4m左右。由于系統大都是上供下回,且供程阻力遠小于回程阻力,因此,運行時,最高點的壓頭高于靜止時壓頭。因此,靜態定壓值可適當低一些,一般為1-4m為宜。
定壓點的選取:如果將定壓點選在供水干管上,則系統的水壓曲線位置將降低,此時整個系統各點的壓力都降低了,同時如果供暖系統的水平干管過長,阻力損失較大,則有可能在干管上出現負壓,吸入空氣會發生汽化,從安全角度出發,應將定壓點設在循環水泵的吸入口側的回水干管上,高位水箱定壓方式設備簡單,工作安全可靠,它是機械循環低溫水供暖系統最常用的定壓方式。對于工廠或街區的集中供熱系統,特別是采用高溫水的供熱系統,由于系統要求壓力高,以及往往難以在熱源或靠近熱源的所有用戶處安裝并保證高溫水不汽化的膨脹水箱定壓.
經過以上各種定壓方式的比較,本設計采用變頻補水泵連續補水定壓。

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