換熱站的變頻調速控制系統

1 概述
為節省能源，減少城市污染，在冬季，充分利用火力發(fā)電廠(chǎng)蒸汽輪機發(fā)電后的余熱，可對北方城市集中供熱。這種供熱的過(guò)程是，從發(fā)電廠(chǎng)送出來(lái)的熱水，到城市中的換熱站經(jīng)過(guò)熱交換器后，一次供水熱水溫度從90益左右，下降到60益左右，然后再流回發(fā)電廠(chǎng)。送到城市居民家中的熱水，流過(guò)各用戶(hù)的熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換，然后流回換熱站，進(jìn)入換熱站熱交換器的二次回水溫度有50益左右，二次供水溫度60益左右。陜西寶雞有許多這樣的換熱站，大部分換熱站設備比較簡(jiǎn)單，一般由數臺熱交換器，幾臺泵組成的循環(huán)泵組和一臺補水泵構成。
而這些換熱站的循環(huán)泵和補水泵因為采用人工開(kāi)、關(guān)閥門(mén)控制流量，所以使管路的阻尼增大，從而造成電能浪費。隨著(zhù)變頻技術(shù)的發(fā)展，采用變頻器對老舊換熱站進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現自動(dòng)控制已經(jīng)被越來(lái)越多的供暖中心所接受。
2 換熱站的變頻調速控制
陜西寶雞一換熱站由4 臺熱交換器，4 臺37 kW 的管道泵組成的循環(huán)泵組，1 臺3.7 kW的補水泵組成。
陜西寶雞熱力公司在2003 年至2004 年對換熱站實(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)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。
2.1 補水泵變頻調速控制
供熱時(shí)，熱水通過(guò)循環(huán)泵在供熱系統中運行，管道、閥門(mén)的泄漏會(huì )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，設定系統內熱水的水壓為0.4 MPa，將壓力變送器安裝在回水主管上，管網(wǎng)上壓力的變化經(jīng)壓力變送器變換為4耀20 mA的信號反饋到變頻器的PI 調節器的輸入端。變頻器的給定值設置為4 kg。當供熱系統的壓力低于4 kg時(shí)，變頻器的輸出頻率上升開(kāi)始補水；達到4 kg時(shí)，反饋信號與給定信號基本相等，變頻器輸出頻率下降停止補水。本例選用1 臺森蘭變頻器BT12S3.7kW，壓力變送器選用森納斯DG130WBZ-A 1MPa，變頻調速補水系統如圖1 所示。

2.2 循環(huán)泵的變頻調速控制
相對于補水泵的控制，對循環(huán)泵的控制要復雜一些。供熱系統的最終目標是保持熱用戶(hù)的室內溫度穩定，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，最有效的方法是控制換熱站的二次供水溫度。穩態(tài)條件下，根據系統的供熱量，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。

式（2）為二次供水溫度給定值的計算方法。由式（2）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，最終實(shí)現穩定供熱。