一、引言

為節省能源，減少城市污染，充分利用火力發(fā)電廠(chǎng)蒸汽輪機發(fā)電后的余熱，在冬季對北方城市集中供熱。從發(fā)電廠(chǎng)送出來(lái)的熱水，到城市中的換熱站時(shí)，一次供水熱水溫度有90多度，經(jīng)過(guò)熱交換器后，一次回水熱水的溫度下降到60多度，然后再流回發(fā)電廠(chǎng)。送到城市居民家中的熱水，進(jìn)入換熱站熱交換器的二次回水溫度有50多度，二次供水溫度60多度。陜西寶雞有許多這樣的換熱站，其中有一換熱站有四臺熱交換器，四臺37kW的管道泵組成的循環(huán)泵組，一臺3.7kW的補水泵。循環(huán)泵和補水泵采用人工開(kāi)、關(guān)閥門(mén)控制流量，使管路的阻尼增大而造成電能浪費。

二、換熱站的變頻調速控制

1. 補水泵變頻調速控制

為更進(jìn)一步的節能，對換熱站實(shí)施了自動(dòng)化改造，循環(huán)泵和補水泵用變頻調節，整個(gè)城市供熱系統用計算機進(jìn)行監控，實(shí)現了換熱站無(wú)人值守。通過(guò)循環(huán)泵使熱水在供熱系統中運行，管道、閥門(mén)的泄漏引起循環(huán)水的水壓降低，如不及時(shí)補水，會(huì )造成供熱系統運行不正常。補水泵的變頻泵補水方式比較簡(jiǎn)單，采用恒壓供水方式，設定壓力為4kg。本例選用一臺SB200-3.7T4變頻器，選用森納斯DG130W-BZ-A 1MPa壓力變送器，變頻調速補水系統如圖所示：

變頻調速補水系統原理圖

2. 循環(huán)泵的變頻調速控制

供熱系統的最終目標是保持熱用戶(hù)的室內溫度的穩定，但由于熱用戶(hù)沒(méi)有室溫調節器，且對眾多的熱用戶(hù)的室溫不可能形成閉環(huán)控制。為做到經(jīng)濟運行又保證供熱質(zhì)量，最有效的方法是根據控制換熱站的二次供水溫度。穩態(tài)條件下系統的供熱量、散熱器的散熱量及用戶(hù)的耗熱量相等的規律，可得到穩態(tài)條件下的二次供水溫度：

對（1）式進(jìn)行修正并考慮到室內溫度、二次管網(wǎng)實(shí)際流量與設計流量之比和回水溫度近似為常數，則：

式中：a、b、c為管網(wǎng)所處地區氣象的有關(guān)參數。

式（2）為二次供水溫度給定值的計算方法。由（2）式確定的t2g能跟蹤室外溫度tw的變化，使熱用戶(hù)室內溫度不受tw變化的影響，實(shí)現穩定供熱。

如果室外溫度改變，要使室內的溫度基本恒定，一種控制策略是用二次進(jìn)水與回水的溫差來(lái)控制循環(huán)泵變頻器的轉速，設定二次進(jìn)水與回水的溫差為12攝氏度。當二次進(jìn)水與回水的溫差大于12攝氏度時(shí)，循環(huán)泵變頻器加速；當二次進(jìn)水與回水的溫差小于12攝氏度時(shí)，循環(huán)泵變頻器減速。循環(huán)泵變頻調速系統圖如圖所示：

圖中，BP1—森蘭SB200-37T4變頻器，BU—軟啟動(dòng)器（自耦減壓起動(dòng)器），系統采用循環(huán)投切方式，溫差信號送入PLC，經(jīng)過(guò)PLC處理后，到變頻器作為調速控制信號。整個(gè)系統的運行信息由PLC送到計算機上。

循環(huán)泵調速系統圖

三. 循環(huán)泵的節能

循環(huán)泵變頻調速后，所有的閥門(mén)開(kāi)度最大，系統的阻力最小，當平均流量是設計流量的80%時(shí)，節電率可按GB12497《三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行》強制性國家標準實(shí)施監督指南中的計算公式計算：

即：

節電率36%，可見(jiàn)節約電能的效益十分可觀(guān)。

四、結束語(yǔ)

我國是能源貧乏的國家之一，節能降耗是我們的國策。在全國各城市中集中取暖的換熱站成千上萬(wàn)，如果都進(jìn)行節能改造，節約的電量不可小視。而且，系統運行穩定可靠，實(shí)現了無(wú)人值守，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益明顯。