換熱站的變頻調速控制系統(tǒng)

1 概述
為節(jié)省能源，減少城市污染，在冬季，充分利用火力發(fā)電廠蒸汽輪機發(fā)電后的余熱，可對北方城市集中供熱。這種供熱的過程是，從發(fā)電廠送出來的熱水，到城市中的換熱站經過熱交換器后，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。送到城市居民家中的熱水，流過各用戶的熱交換器，在熱交換器中進行熱交換，然后流回換熱站，進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單，一般由數(shù)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、關閥門控制流量，所以使管路的阻尼增大，從而造成電能浪費。隨著變頻技術的發(fā)展，采用變頻器對老舊換熱站進行技術改造，實現(xiàn)自動控制已經被越來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 年對換熱站實施了自動化改造，循環(huán)泵和補水泵用變頻調節(jié)，整個供熱系統(tǒng)用計算機進行監(jiān)控，實現(xiàn)了換熱站無人值守。
2.1 補水泵變頻調速控制
供熱時，熱水通過循環(huán)泵在供熱系統(tǒng)中運行，管道、閥門的泄漏會引起循環(huán)水的水壓降低，如不及時補水，會造成供熱系統(tǒng)運行不正常。補水泵的變頻泵補水方式比較簡單，設定系統(tǒng)內熱水的水壓為0.4 MPa，將壓力變送器安裝在回水主管上，管網上壓力的變化經壓力變送器變換為4耀20 mA的信號反饋到變頻器的PI 調節(jié)器的輸入端。變頻器的給定值設置為4 kg。當供熱系統(tǒng)的壓力低于4 kg時，變頻器的輸出頻率上升開始補水；達到4 kg時，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(tǒng)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(tǒng)的最終目標是保持熱用戶的室內溫度穩(wěn)定，但由于熱用戶沒有室溫調節(jié)器，且對眾多的熱用戶的室溫不可能形成閉環(huán)控制。為做到經濟運行又保證供熱質量，最有效的方法是控制換熱站的二次供水溫度。穩(wěn)態(tài)條件下，根據系統(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。

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，使熱用戶室內溫度不受tw變化的影響，最終實現(xiàn)穩(wěn)定供熱。