热交换站供暖循环水运行控制现状
热交换站的二次供暖循环水运行系统都是通过电机带动定量循环泵来提供循环水的动力。通常设计人员在电机选型时，由于电机按一定模数分级，往往选择功率比水泵输入功率大的电机，功率留有一定余量。我们知道热交换站内二次供暖系统根据流量情况可分为定流量系统和变流量系统，无论那种系统，电机都是直接接市电一直以工频运行，电机都要全速运转，无法随着供暖负荷的变化而变化，循环泵输出流量是恒定的，当根据天气温度或供暖负荷变化需要对循环水流量进行控制和调节时，通常的控制手段是开大阀门或关小阀门来人为调节，这样在阀门上产生了附加损失，使得能量因为阀门的节流损失消耗掉了，浪费了大量能源。又由于温度是个滞后参数，调节周期长，用阀门调节控制精度受到限制。泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象，不但浪费能源而且加快了设备损耗。
循环水泵采用变频控制能较好地解决这个问题。在满足供热的条件下，调节电机转速，保证一定的系统压差，可获得可观的节电效果。
变频调速节能原理
通过流体力学的基本定律可知：循环泵属平方转矩负载，其n(转速)、Q(流量)、H(压力)以及P(轴功率)具有如下关系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。可以看出改变电机转速可以调节循环泵的流量的方法，要比采用阀门调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。电机的转速与工作电源输入频率成正比，即：n =60 f(1-s)／p，(式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数),由于s、p对某一电机是固定值，因此通过改变电动机工作电源频率能达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
对循环水系统进行变频的改造正是基于以上原理。改造后的系统，将室外温度、系统供回水压差及回水温度作为输入参数，加上PLC控制器处理下达变频调速指令，通过变频器适时适量地控制循环泵电机的转速来调节循环泵的输出流量，满足供暖负荷要求。这就使电机在整个负荷和变化过程当中的能量消耗降到*小程度。再有，应用变频器还能提高系统的功率因数，减少电机的无功损耗，并提高供电效率和供电质量。综上所述，不难看出，对原供暖换热系统进行变频节能改造能够带来巨大的节能效果。
对原系统进行变频改造时，为确保安全可靠性，对原系统电控设备尽量不作变动。另外，保留循环泵电机运行回路，增加控制电路，保证系统可以方便地在工频和变频两种运行状态下进行切换。
供暖换热系统的变频改造节能分析
循环水泵是传递流体的装置，这类负载消耗的能量与流量的立方成正比，根据能量消耗与转速的关系式：Q＝Kn；H＝K2n2；P＝Q×H＝K3n3。式中，K1、K2、K3为常数，n为电机的转速。又，三相交流异步感应电机n =60 f(1-s)／p，式中f为供电频率，s为滑差率，p为电机极对数。电机一旦选定后，s、p是固定常数，则n可表示为：n＝K0f，即与供电频率成线性正比例关系。当电机输入频率为工频50Hz时，n＝K0×50转／分；此时功率P1＝K3(K0×50)3＝K×503；当电机输入频率为40Hz时，n＝K0×40转／分，功率P2＝K3(K0×40)3＝K×403。P2／P1％＝K×403／K×503％＝51％，由此可见，从理论上计算，当电机转速降低20％时，就可以节电49％。
热交换站二次供暖系统循环水泵变频控制的实际应用
我们在换热站安装了为了节电控制设备，采暖循环泵由软起动控制改为变频控制，该系统有手动和自动两种变频功能和一种工频功能。在变频模式下，手动时，可以人为随意给定频率，控制循环泵的输出流量，调节供暖温度。自动时，变频器和PLC控制器进行通讯，PLC控制器根据系统供回水压差及回水温度传感器传上来的信号进行处理，按照供热要求给变频器发出控制指令，控制电机转速调节循环泵输出流量，从而达到调节温度的目的。在变频器出故障时，可手动切换到工频运行，保证继续供热不停产。
验证变频控制的实际节电效果，在热交换站进行了相关对比试验。采暖循环水泵型号TB/9616-1999，额定功率35kW额定电流:69A，试验方法：采暖循环泵由软起动控制改为变频控制，检测手段：以48小时为一检测周期，试验结果：原系统在380V50Hz状态下运行，按照两天试验(48小时)的记录，总耗电量为1585.9kWh，平均每小时所消耗的电能为33.04kWh，每天耗电量为792.96kWh。改造后系统在380V变频状态下运行，按照两天试验(48小时)的记录，在同等供暖效果的情况下，总耗电量为1186.2kWh，每小时所消耗的电能为24.71kWh，每天耗电量为598.1kWh。在30Hz状态下运行每小时的电度为13.7kWh；改造后的设备每小时节电度为8.33kWh，每天节约电量为194.86kWh。节电率为25％。按照现在电费收取标准0.7元/度计算，每天节省电费约为140元，按照通常的标准，采暖季应从11月至3月，共计140天，一个采暖期一台水泵节约电费约为19592元。
通过上面的试验，我们可以看出变频控制可以有效的节电，尤其对于老供热系统和大负荷的供热系统而言，变频控制可有效降低热交换站的运行费用。
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