一、引言

為節(jié)省能源，減少城市污染，充分利用火力發(fā)電廠蒸汽輪機(jī)發(fā)電后的余熱，在冬季對(duì)北方城市集中供熱。從發(fā)電廠送出來的熱水，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。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(tái)熱交換器，四臺(tái)37kW的管道泵組成的循環(huán)泵組，一臺(tái)3.7kW的補(bǔ)水泵。循環(huán)泵和補(bǔ)水泵采用人工開、關(guān)閥門控制流量，使管路的阻尼增大而造成電能浪費(fèi)。

二、換熱站的變頻調(diào)速控制

1. 補(bǔ)水泵變頻調(diào)速控制

為更進(jìn)一步的節(jié)能，對(duì)換熱站實(shí)施了自動(dòng)化改造，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵用變頻調(diào)節(jié)，整個(gè)城市供熱系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了換熱站無人值守。通過循環(huán)泵使熱水在供熱系統(tǒng)中運(yùn)行，管道、閥門的泄漏引起循環(huán)水的水壓降低，如不及時(shí)補(bǔ)水，會(huì)造成供熱系統(tǒng)運(yùn)行不正常。補(bǔ)水泵的變頻泵補(bǔ)水方式比較簡(jiǎn)單，采用恒壓供水方式，設(shè)定壓力為4kg。本例選用一臺(tái)SB200-3.7T4變頻器，選用森納斯DG130W-BZ-A 1MPa壓力變送器，變頻調(diào)速補(bǔ)水系統(tǒng)如圖所示：

變頻調(diào)速補(bǔ)水系統(tǒng)原理圖

2. 循環(huán)泵的變頻調(diào)速控制

供熱系統(tǒng)的最終目標(biāo)是保持熱用戶的室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，但由于熱用戶沒有室溫調(diào)節(jié)器，且對(duì)眾多的熱用戶的室溫不可能形成閉環(huán)控制。為做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又保證供熱質(zhì)量，最有效的方法是根據(jù)控制換熱站的二次供水溫度。穩(wěn)態(tài)條件下系統(tǒng)的供熱量、散熱器的散熱量及用戶的耗熱量相等的規(guī)律，可得到穩(wěn)態(tài)條件下的二次供水溫度：

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

式中：a、b、c為管網(wǎng)所處地區(qū)氣象的有關(guān)參數(shù)。

式（2）為二次供水溫度給定值的計(jì)算方法。由（2）式確定的t2g能跟蹤室外溫度tw的變化，使熱用戶室內(nèi)溫度不受tw變化的影響，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供熱。

如果室外溫度改變，要使室內(nèi)的溫度基本恒定，一種控制策略是用二次進(jìn)水與回水的溫差來控制循環(huán)泵變頻器的轉(zhuǎn)速，設(shè)定二次進(jìn)水與回水的溫差為12攝氏度。當(dāng)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(dāng)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(diào)速系統(tǒng)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(tǒng)采用循環(huán)投切方式，溫差信號(hào)送入PLC，經(jīng)過PLC處理后，到變頻器作為調(diào)速控制信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行信息由PLC送到計(jì)算機(jī)上。

循環(huán)泵調(diào)速系統(tǒng)圖

三. 循環(huán)泵的節(jié)能

循環(huán)泵變頻調(diào)速后，所有的閥門開度最大，系統(tǒng)的阻力最小，當(dāng)平均流量是設(shè)計(jì)流量的80%時(shí)，節(jié)電率可按GB12497《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督指南中的計(jì)算公式計(jì)算：

即：

節(jié)電率36%，可見節(jié)約電能的效益十分可觀。

四、結(jié)束語

我國是能源貧乏的國家之一，節(jié)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，如果都進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)約的電量不可小視。而且，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了無人值守，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。