隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國人民居住水平不斷提高，房地產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展，供熱需求不斷增加。即使是縣***城鎮(zhèn)，每年也有十萬平方米左右的新增供熱面積。同時，國家為了保護日益惡化的大氣環(huán)境，減少污染物的排放，各地都在有計劃地關閉各種效率低下、污染嚴重的供暖小鍋爐房，新建大型集中供熱的熱力系統(tǒng)，將***散熱用戶并入集中供熱的大網(wǎng)中。由于小鍋爐房的取締和新增新建的房地產(chǎn)小區(qū)是有計劃的、逐年不斷擴大的，因此，有許多的集中供熱工程，它的熱負荷也是逐年增加的。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對于這樣的供熱工程，設計部門往往是按滿負荷時需要的設備進行選型，在供熱負荷不***的***初幾個采暖期里，大量存在供熱設備“大馬拉小車”的現(xiàn)象。
“大馬拉小車”運行的后果是造成了巨大的供熱能源浪費，這種浪費在循環(huán)水泵方面更為突出。如吉林雙遼市陽光供熱公司，設計供熱面積120萬平方米，2006-2007供熱期供熱面積80萬平米，循環(huán)水泵按設計部門設計的3臺，693t/h流量，115米揚程，配套電機功率315kW。在2006-2007供熱期，運行***臺水泵時電機***流，同時流量不夠，只好運行兩臺水泵。即使是運行兩臺水泵，還是存在水泵電機***流現(xiàn)象，水泵的出口閥門也只能打開1／4，電機總功率達到630kW。根據(jù)實際運行的數(shù)據(jù)，實際流量1200t/h、實際揚程65米，如果選擇合適的循環(huán)泵，只需要***臺315kW的水泵就富富有余。蒸汽流量計,蒸汽流量表,蒸汽計量表,蒸汽表,渦街流量計,氣體流量計,液體流量計,熱水流量計 。造成電耗浪費在一個供熱期內(nèi)達到***百多萬元。因此，根據(jù)實際供熱負荷的大小，邀請相關***，通過科學合理的水力計算，選擇適合當前供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵，對于供熱企業(yè)的節(jié)能降耗有著十分重要的意義。本文將以伊通縣天源熱力有限公司集中供熱建設的工程實例，對循環(huán)水泵的優(yōu)化選擇的相關問題進行仔細地論述。
在具體論述之前，先明確幾個關于循環(huán)泵功率的幾個概念：
水泵軸功率（水泵的輸入功率）：指水泵在一定的揚程下輸出一定的水量所需要的電功率，在電機和水泵的泵軸直接連接的情況下，水泵的軸功率等于電機的輸出功率。
簡化公式：NZ＝G×H/367/η1。
NZ：水泵的軸功率，單位kW。有些廠家的樣本或水泵的銘以上面標有額定軸功率值。
并標有水泵的高效區(qū)。
H：水泵的揚程，單位m·H2O。廠家的樣本或水泵的銘以上面標有額定揚程值
η1：水泵的效率，效率低的水泵65％～80％，效率***的水泵達到82％～86％。有些廠家的樣本或水泵的銘以上面標有水泵的高效率。
電機的額定輸出功率：指電機實際傳送給水泵的額定功率。電機以上面的額定功率是電機所能提供給水泵的***功率。人們常說的電機功率多少kW，指的就是這個功率。
公式：NDC＝I·V·1.732·cosφ·η2
NDC：電機的輸入功率，單位kW。
I：輸入電機的電流，單位A。
V：輸入電機的電壓，單位V。
Cosφ：電機的功率因數(shù)，一般值80％~84％左右。
η2：電機的效率，一般95％~97％左右。
對于供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵而言，電機和水泵大多采用直接連接，因此，電機實際的運行功率就等于循環(huán)泵的實際工作功率。
電機的輸入功率：電機實際耗電功率。在實際供熱工作中，這個輸入功率是***應引起關注的，因為它是循環(huán)泵真正的電耗，這個功率大多通過電流大小來進行計算。
公式：NDR＝I·V·1.732
NDR：電機的輸入功率，單位kW。
水泵的輸入功率和電機的輸入功率（電機實際消耗電功率）的關系：
PDR＝PZ／cosφ／η＝NDC·cosφ·η2
在供熱工程中，很多人把水泵的輸入功率（額定功率）當作是電機的輸入功率（耗電量），這樣的認識是錯誤的。
工程概況：
吉林省伊通縣天源熱力有限公司于2005年建設并投入運行，設計供熱面積160萬平方米，2005-2006年供熱期供熱面積80萬平方米，2007年供熱面積達到120萬平方米，2008年供熱面積達到160萬平方米。設計熱源為14MW熱水鍋爐4臺，鍋爐熱媒參數(shù)130℃／90℃，***次網(wǎng)循環(huán)水泵3臺，循環(huán)水泵流量576t/h，揚程63米，循環(huán)泵電機功率200kW。
2005-2006年供熱期運行情況：
在2005-2006年供熱期，運行***臺循環(huán)泵時出現(xiàn)電機***流過熱和***次網(wǎng)流量分配不均問題，開兩臺泵同時運行之后，電機***流過熱問題解決了，各個換熱站之間的流量失調(diào)問題仍然很嚴重。蒸汽流量計,蒸汽流量表,蒸汽計量表,蒸汽表,渦街流量計,氣體流量計,液體流量計,熱水流量計。整個供熱期采用兩臺循環(huán)泵同時運行的運行方式。運行的實際參數(shù)：循環(huán)流量1400t/h，實際揚程34米。電機總功率400kW。
分析原因，優(yōu)化選泵：
2006年初，在對上***年度供熱實際情況進行詳細分析的基礎上，經(jīng)過仔細的水力計算，
當供熱滿負荷時，供熱系統(tǒng)的阻力應該是50米，原來的設計選型時63米，明顯偏高。而當供熱熱負荷在80萬平方米時，相應的系統(tǒng)阻力應該是25米。根據(jù)筆***水力計算的結果（***次網(wǎng)循環(huán)泵的流量按每平方米1.2公斤計算，揚程根據(jù)水利計算確定），適應伊通縣天源熱力公司的不同時期的***次網(wǎng)循環(huán)泵參數(shù)如下：
80萬平米 流量：960t/h 揚程：25米?水泵軸功率：90kW
100萬平米 流量：1400t/h 揚程：36米 水泵軸功率：190kW
120萬平米 流量：1900t/h 揚程：50米 水泵軸功率：315kW
由于循環(huán)泵的選取不當，本來90kW的循環(huán)泵就夠用了，實際運行達到了400kW，***年供熱期按160天計算，多耗電能153.6萬kW·h，電費按0.8元/kW·h計算，浪費122.88萬元，浪費***人。
對于不使用變頻器的循環(huán)水泵的選取：
在供熱面積80萬平方米時，應選擇90kW的，流量960t/h左右，揚程小于等于25米的泵，這臺泵即可以滿足80萬平方米的供熱，還可為供暖120萬平方米時初、末寒期使用。07年再選擇***臺190kW的、不大于1400t/h流量、36米揚程的泵。這臺泵可滿足120萬平方米的供熱需求，同時可在供暖160萬平方米時初末、寒期使用。08年再選擇1800~1900t/h流量的大泵，揚程50米，電機功率315kW，可以滿足滿負荷時嚴寒期的供熱。雖然原來的兩臺泵并聯(lián)使用也能達到滿負荷的需要，但兩臺泵的功率達到400kW，和***臺315kW的泵相比，運行成本過高，其***年多浪費的電費可以買幾臺水泵。由此也可以看出，循環(huán)泵的正確選型對于節(jié)能與否***關重要。現(xiàn)在有很多的供熱企業(yè)，只看到買水泵時多花了多少錢，買普通水泵比高水泵少花了多少錢，卻看不到使用不合適的水泵、使用效率低下的水泵每年多花的電錢，比在水泵上面多投入的錢要多得多。蒸汽流量計,蒸汽流量表,蒸汽計量表,蒸汽表,渦街流量計,氣體流量計,液體流量計,熱水流量計 。
對于準備使用變頻器的循環(huán)泵的選擇：
如果選用90kW、流量960t/h左右、揚程小于等于25米的泵循環(huán)泵，外加90kW變頻器，第二年以后90kW的變頻器基本無用了，有浪費投資之嫌。
如果選用190kW的不大于1400t/h流量，36米揚程的循環(huán)泵，外加190kW的變頻器，通過變頻運行，可以滿足80萬平方米初、末寒期的供熱，第二年，通過頻率調(diào)節(jié)還可以滿足120萬平方米初末寒和嚴寒期的供熱。當供熱系統(tǒng)滿負荷達到160萬平方米時，可以再選擇***臺1800~1900t/h流量、揚程50米、電機功率315kW的大泵，由于使用時間短，可以不用另加變頻器。
而如果直接選用***臺315kW的循環(huán)泵外加變頻器，雖然也可以滿足從80萬到160萬平方米的供熱需要，
但在供熱80萬平方米時，雖有變頻器，水泵的工作點也將嚴重偏離水泵的高效區(qū)，造成電能浪費，不論初投資還是運行成本都不經(jīng)濟。
通過上面的分析，根據(jù)伊通天源熱力的具體情況，得出了兩個循環(huán)水泵的優(yōu)化方案：
一個方案，循環(huán)泵不使用變頻器時，先選擇***臺90kW、流量960t/h左右、揚程小于等于25米的泵循環(huán)泵，原來的三臺泵拆除***臺，其余兩臺作為臨時備用。第二年，如果供熱負荷達到120萬平方米左右，再拆除***臺原來的水泵，更換***臺190kW、不大于1400t/h的流量、36米揚程的循環(huán)泵。第三年，再拆除90kW的泵，增加***臺1800~1900t/h流量、揚程50米、電機功率315kW的循環(huán)泵，其它的泵作備用。
第二方案，循環(huán)泵使用變頻器。先選擇***臺190kW、1400t/h流量、36米揚程的循環(huán)泵，同時裝配同功率的變頻器***臺，原來的三臺泵拆除***臺，其余兩臺作為臨時備用。當熱負荷不足時，根據(jù)實際供熱面積大小和天氣情況，采用變頻調(diào)節(jié)水泵出力，當達到滿負荷160萬平方米時，再增加***臺不配置變頻器，1800~1900t/h流量、揚程50米、電機功率315kW的循環(huán)泵，用于滿負荷嚴寒期的供熱。
由于原來的循環(huán)泵電機功率是200kW，只比實際需要的190kW大10個千瓦，因此，可以使用原來的電機，只更換一個水泵泵頭即可。
實際改造情況：
經(jīng)過分析比較高，伊通縣天源熱力公司準備采用第二方案。后來由于資源原因，天源熱力公司沒有完全按照第二方案進行實施，只是將原來的循環(huán)水泵增加了一套200kW的變頻器，而原來的循環(huán)泵沒有按要求高換。
2006-2007年供熱期實際運行情況：
2006-2007年供熱期實際運行時，一開始使用***臺泵滿負荷運行，
循環(huán)流量1030t/h。由于循環(huán)流量比上***年減小許多，***次網(wǎng)原來就存在的水力失調(diào)情況更加嚴重，后來聘請水力平衡***進行精心的平衡調(diào)節(jié)（***次網(wǎng)流量按每平方米1公斤），基本消除了***次網(wǎng)的水力失調(diào)，循環(huán)流量降低到830t／h。蒸汽流量計,蒸汽流量表,蒸汽計量表,蒸汽表,渦街流量計,氣體流量計,液體流量計,熱水流量計 。
***次網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)好之后，經(jīng)測量實際循環(huán)流量830~850t／h，水泵實際揚程23米，電機電流133安培，電機功率88kW。與上05－06供熱期循環(huán)泵400kW相比，在供熱面積不變的前提下，電耗同比下降78％。
值得***提的是，經(jīng)筆***測算，如果采用筆***建議的更換循環(huán)泵泵頭、增加變頻器的第二種方案，由于循環(huán)泵的流量和揚程與系統(tǒng)的特性曲線更加匹配，在今年的運行參數(shù)下（循環(huán)流量850t／h，水泵實際揚程23米），電流只需116安培，電機功率只需76kW。兩***相比，還可再節(jié)約電耗（88－76）·24·160＝46080kWh，電價按0.8元／kWh計算，折合電費36864元。
通過伊通天源熱力公司循環(huán)泵改造的這個實例，也證明了只有在循環(huán)泵的流量、揚程參數(shù)合理，水泵運行在高效率區(qū)的前提下，使用變頻器才能達到***的節(jié)能、節(jié)電。
總結：
根據(jù)伊通縣天源熱力公司循環(huán)水泵改造前的情況和實施循環(huán)水泵優(yōu)化改造方案后實際運行的數(shù)據(jù)所進行的分析，可以看出：供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵必須根據(jù)不同供熱系統(tǒng)的實際情況，由經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術人員進行選型。可根據(jù)不同采暖季的負荷情況確定水泵型號、參數(shù)，同時對這時期的循環(huán)泵變頻調(diào)速。在具體運行時，還要同時做好水力平衡調(diào)解工作，水力平衡的調(diào)節(jié)、水泵運行的調(diào)節(jié)互相協(xié)調(diào)才能達到***理想的運行工況。