换热站的变频调速控制系统.doc

换热站的变频调速控制系统 Variable-Frequency Speed-control System for Heat-exchange Station （希望森兰变频器制造公司 四川成都 6100225） 杜俊明 彭海宇 摘　要：本文介绍了城市集中供热换热站的补水泵和循环泵的变频调速方式，并用实例说明控制方法和计算出节能率。 Abstract: This article illustrates the variable-frequency speed-control principle for the water-refilling pump and circulating pumps which are used in the heat-exchange station of the urban centralized heat supply system. The amount of energy saving is also calculated. 关键词：补水泵；循环水泵；变频调速；节能。 Key Words: Water-refilling pump, Circulating pump, Variable-frequency speed-control, Energy saving 一. 引言 为节省能源，减少城市污染，充分利用火力发电厂蒸汽轮机发电后的余热，在冬季对北方城市集中供热。其供热的方法是，从发电厂送出来的热水，到城市中的换热站时，一次供水热水温度有90多度，经过热交换器后，一次回水热水的温度下降到60多度，然后再流回发电厂。送到城市居民家中的热水，流过各用户的热交换器，在热交换器中进行热交换，然后流回换热站，进入换热站热交换器的二次回水温度有50多度，二次供水温度60多度。陕西宝鸡有许多这样的换热站，换热站设备比较简单，由数台热交换器，几台泵组成的循环泵组，一台补水泵构成。其中有一换热站有四台热交换器，四台37KW的管道泵组成的循环泵组，一台3.7KW的补水泵。循环泵和补水泵采用人工开、关阀门控制流量，使管路的阻尼增大而造成电能浪费。 二. 换热站的变频调速控制 1.补水泵变频调速控制 为更进一步的节能，陕西宝鸡热力公司在2003年至2004年对换热站实施了自动化改造，循环泵和补水泵用变频调节，整个城市供热系统用计算机进行监控，实现了换热站无人值守。通过循环泵使热水在供热系统中运行，管道、阀门的泄漏引起循环水的水压降低，如不及时补水，会造成供热系统运行不正常。补水泵的变频泵补水方式比较简单，系统内热水的水压为0.4MPa，将压力变送器安装在回水主管上，管网上压力的变化经压力变送器变换为4～ 图1　变频调速补水系统原理图 2.循环泵的变频调速控制 循环泵的控制相对于补水泵的控制要复杂一些。供热系统的最终目标是保持热用户的室内温度的稳定，但由于热用户没有室温调节器，且对众多的热用户的室温不可能形成闭环控制。为做到经济运行又保证供热质量，最有效的方法是控制换热站的二次供水温度。稳态条件下系统的供热量，散热器的散热量及用户的耗热量相等的规律，可得到稳态条件下的二次供水温度： （1） 式中： 对（1）式进行修正并考虑到室内温度、二次管网实际流量与设计流量之比和回水温度近似为常数，则 （2） 式中: a、b、c为管网所处地区气象的有关参数 式（2）为二次供水温度给定值的计算方法。由（2）式确定的能跟踪室外温度的变化，使热用户室内温度不受变化的影响，实现稳定供热。 由于热用户室内采暖系统采用的都是上供下回式单管供热方式，从供热理论可知，单管供热最佳调节方式应为温度和流量的综合调节。由（1）式可见，随着室外温度的变化，不但要及时地调整二次供水温度，还应相应地调整循环水的流量G，避免产生上部室温严重偏高，下部室温严重偏低的“垂直失调”现象。二次供水的水温与一次供水的温度和流量有关，与二次回水流量有关，还与环境温度有关。一般来说，在这些因素中，一次供水的温度和流量在换热站不作调节，能够调节就是循环水的流量G。二次供水温度自动化系统控制的控制策略是这样的，如果二次供水温度低，循环水的流量G增加；反之，如果二次供水温度高，循环水的流量G减少。但这里没有考虑到环境温度变化的影响，如果室外温度改变，要使室内的温度基本恒定，一种控制策略是用二次进水与回水的温差来控制循环泵变频器的转速，设定二次进水与回水的温差为12。当二次进水与回水的温差大于12时，循环泵变频器加速，循环水的流量G增加；当二次进水与回水的温差小于12时，循环泵变频器减速，循环水的流量G减少。再考虑到循环水的流量G较小时，循环泵的转速较低，循环水不能供应最高层的用户。因此，在温差控制的基础上，温差的目标