淺談變頻器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、淺談變頻器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用(天津市津安熱電有限公司300384)摘要：木文探討了變頻調(diào)速控制技術(shù)在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，并介紹了變頻自動(dòng)控制的工作與節(jié)能原理，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用情況及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：變頻器；集中供熱系統(tǒng)；應(yīng)用一、熱力站的作用熱力站的主要作用是根據(jù)熱力管網(wǎng)的實(shí)際情況和用戶的不同條件，采用不同的連接方式，將熱網(wǎng)輸送的供熱介質(zhì)加以調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換，向用戶系統(tǒng)分配，以滿足用戶需要，并集中計(jì)量、檢測(cè)供熱介質(zhì)的數(shù)量和參數(shù)。二、變頻調(diào)速原理三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式：n二(1-s)ng(1-s)式中：n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r

2、/min；s為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)差率；n0為同步轉(zhuǎn)速r/min；fl為電源頻率；p為電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)頻率fl從而改變同步轉(zhuǎn)速n0來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。改變頻率fl有兩種方式，如圖(a)、(b)所示。①fl<fN時(shí)，要保持Ul/fl=常數(shù)以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為例，它們的機(jī)械特性和負(fù)載特性如圖(a)所示。調(diào)速前，系統(tǒng)工作在固有特性與負(fù)載特性的交點(diǎn)a上。頻率改變的瞬間，因機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速來(lái)不及改變，工作點(diǎn)由a平移到人為特性上的b點(diǎn)。由于此時(shí)T<TL,n下降，工作點(diǎn)沿人為特性由b移至新交點(diǎn)c為止。系統(tǒng)重在比原來(lái)低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。

3、顯然，fl越小，n越低。?fl>；fN時(shí)，要保持U2UN機(jī)械特性和負(fù)載特性如圖1(b)所示。調(diào)速前系統(tǒng)工作在固有特性和負(fù)載特性的交點(diǎn)a上。fl改變的瞬間，工作點(diǎn)平移到人為特性上的b點(diǎn)。由于T>TL,n上升，工作點(diǎn)沿人為特性b移至新交點(diǎn)c為止，系統(tǒng)重新在比原來(lái)高的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。可見(jiàn)，fL增加吋，轉(zhuǎn)速n隨吋增加。三、集中供熱系統(tǒng)中變頻的節(jié)能原理變頻器廣泛應(yīng)用于熱源及熱網(wǎng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)，水泵的控制。風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載是變轉(zhuǎn)矩型負(fù)載，其負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL和轉(zhuǎn)速nL的二次方成正比，即TL=KLnL2o式中KL為二次方率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。負(fù)載功率PI與轉(zhuǎn)速

4、nL關(guān)系式為：PI=KTnL3可得功率消耗與轉(zhuǎn)速的立方成正比。離心式風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比Q∝N,壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比H∝N2,功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比P∝N3（Q為流量；N為轉(zhuǎn)速；H為壓力；P為功率）。風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來(lái)選型，實(shí)際應(yīng)用中人部分吋間并非滿負(fù)荷狀態(tài)。而壓力、流量都有富裕度，即計(jì)值偏大，使用時(shí)偏小。由于交流電機(jī)調(diào)速很困難，人工的調(diào)節(jié)壓力或流量的控制方法，常用擋風(fēng)板、冋流閥或開(kāi)/停機(jī)吋間，調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，因此人部分的能量都消耗在擋板及閥門(mén)上，造成能量浪費(fèi)。同時(shí)大電機(jī)在工頻狀

5、態(tài)下頻繁開(kāi)/停比較困難，電力沖擊較大，勢(shì)必造成電能損耗和開(kāi)/停機(jī)吋的電流沖擊。變頻器風(fēng)機(jī)泵類(lèi)專用的一控二功能，可根據(jù)反饋量人小自動(dòng)控制兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。首先啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)使之變頻運(yùn)行，當(dāng)滿足輸出頻率等于或大于上限頻率且持續(xù)時(shí)間達(dá)到加泵延時(shí)時(shí)間設(shè)定值或反饋值小于或等于下限值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到加泵時(shí)間的設(shè)定值，則增加另一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行工頻運(yùn)行。在加泵動(dòng)作瞬間，對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行減速處理，可有效平滑加泵吋的水壓突升。當(dāng)滿足輸出頻率等于或下限頻率且持續(xù)時(shí)間達(dá)到減泵延時(shí)時(shí)間設(shè)定值，或反饋值大于或等于上限值II持續(xù)時(shí)間達(dá)到減泵延時(shí)時(shí)間的設(shè)定值，則停止正在進(jìn)行的工頻運(yùn)行的電

6、機(jī)。在減泵動(dòng)作瞬間，對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行加速處理，可有效平滑減泵時(shí)的水壓突降。經(jīng)人量實(shí)踐證明采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載是--種最科學(xué)的控制方法，當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行吋，理論上其消耗的功率為額定功率的(80%)三次方，即51.2%(去除機(jī)械損耗電機(jī)銅、鐵損等影響)。節(jié)能效率也接近40%,同吋可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進(jìn)一步提高。四、變頻器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用在鍋爐鼓引風(fēng)系統(tǒng)中，關(guān)鍵在于保證經(jīng)濟(jì)燃燒，即進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量的配比問(wèn)題，如空氣量不足造成不完全燃燒，產(chǎn)生一氧化碳，除污染環(huán)境外還造成嚴(yán)重的熱能損失；反之，空氣量過(guò)多，將帶走大量

7、的熱量，造成過(guò)剩的空氣損失。如能保證適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤比，就可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。現(xiàn)階段檢測(cè)手段和設(shè)備尚不能方便地測(cè)得準(zhǔn)確的進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量，給自動(dòng)控制造成一定的難度，但進(jìn)煤量與爐排轉(zhuǎn)速、煤層厚度存在對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系,而進(jìn)風(fēng)量也與鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，變頻器根據(jù)鍋爐工作的實(shí)際需要調(diào)節(jié)鼓、引風(fēng)的風(fēng)量，調(diào)解鼓風(fēng)風(fēng)量吋，引風(fēng)自動(dòng)跟蹤，使風(fēng)煤比在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中始終保持在最佳或次最佳。變頻器還可設(shè)定跳躍頻率，可有效避免在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的共振頻率帶，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在換熱系統(tǒng)中，變頻器用于循環(huán)系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)軟啟、軟停、調(diào)節(jié)循環(huán)量；用于補(bǔ)水系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)恒壓補(bǔ)水。變

8、頻器自動(dòng)根據(jù)輸出頻率，調(diào)解給定值對(duì)不同流量下的管路壓降進(jìn)行補(bǔ)償；當(dāng)水泵干轉(zhuǎn)或管道泄漏時(shí)，變頻器發(fā)出報(bào)警、睡眠停機(jī)或其他指令；當(dāng)變頻器即將進(jìn)入休眠狀態(tài)吋，自動(dòng)提高運(yùn)行