熱交換站的二次供暖循環(huán)水運行控制現狀

省級機關熱交換站的二次供暖循環(huán)水運行系統(tǒng)都是通過電機帶動定量循環(huán)泵來提供循環(huán)水的動力。通常設計人員在電機選型時，由于電機按一定模數分級，往往選擇 功率比水泵輸入功率大的電機，功率留有一定余量。我們知道熱交換站內二次供暖系統(tǒng)根據流量情況可分為定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng)，無論那種系統(tǒng)，電機都是直接 接市電一直以工頻運行，電機都要全速運轉，無法隨著供暖負荷的變化而變化，循環(huán)泵輸出流量是恒定的，當根據天氣溫度或供暖負荷變化需要對循環(huán)水流量進行控 制和調節(jié)時，通常的控制手段是開大閥門或關小閥門來人為調節(jié)，這樣在閥門上產生了附加損失，使得能量因為閥門的節(jié)流損失消耗掉了，浪費了大量能源。又由于 溫度是個滯后參數，調節(jié)周期長，用閥門調節(jié)控制精度受到限制。泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差 等缺點，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象，不但浪費能源而且加快了設備損耗。

循環(huán)水泵采用變頻控制能較好地解決這個問題。在滿足供熱的條件下，調節(jié)電機轉速，保證一定的系統(tǒng)壓差，可獲得可觀的節(jié)電效果。

　　變頻調速節(jié)能原理

通過流體力學的基本定律可知：循環(huán)泵屬平方轉矩負載，其n(轉速)、Q(流量)、H(壓力)以及P(軸功率)具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比?？梢钥闯龈淖冸姍C轉速可以調節(jié)循環(huán)泵的流量的方法，要 比采用閥門調節(jié)更為節(jié)能經濟，設備運行工況也將得到明顯改善。電機的轉速與工作電源輸入頻率成正比，即： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）,由于s、p對某一電機是固定值，因此通過改變電動機工作電 源頻率能達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術，集電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。

對循環(huán)水系統(tǒng)進行變頻的改造正是基于以上原理。改造后的系統(tǒng)，將室外溫度、系統(tǒng)供回水壓差及回水溫度作為輸入參數，加上PLC控制器處理下達變頻調速指 令，通過變頻器適時適量地控制循環(huán)泵電機的轉速來調節(jié)循環(huán)泵的輸出流量，滿足供暖負荷要求。這就使電機在整個負荷和變化過程當中的能量消耗降到最小程度。 再有，應用變頻器還能提高系統(tǒng)的功率因數，減少電機的無功損耗，并提高供電效率和供電質量。綜上所述，不難看出，對原供暖換熱系統(tǒng)進行變頻節(jié)能改造能夠帶 來巨大的節(jié)能效果。
電力消耗占省級機關辦公和住宅能耗很大的比例，電力消耗的科學管理是衡量機關是否節(jié)能的一個明顯標志，加強電力消耗的科學管理，節(jié)約能源，是當前必 須解決的問題。熱交換站作為供熱的中樞，是保證供熱系統(tǒng)安全運行和節(jié)能環(huán)保的關鍵環(huán)節(jié)，其中的二次供暖系統(tǒng)循環(huán)泵的耗電量占運行成本的較高比例。對循環(huán)泵 的電力節(jié)能，能取得較明顯的節(jié)能效果。

熱交換站的二次供暖循環(huán)水運行控制現狀

省級機關熱交換站的二次供暖循環(huán)水運行系統(tǒng)都是通過電機帶動定量循環(huán)泵來提供循環(huán)水的動力。通常設計人員在電機選型時，由于電機按一定模數分級，往往選擇 功率比水泵輸入功率大的電機，功率留有一定余量。我們知道熱交換站內二次供暖系統(tǒng)根據流量情況可分為定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng)，無論那種系統(tǒng)，電機都是直接 接市電一直以工頻運行，電機都要全速運轉，無法隨著供暖負荷的變化而變化，循環(huán)泵輸出流量是恒定的，當根據天氣溫度或供暖負荷變化需要對循環(huán)水流量進行控 制和調節(jié)時，通常的控制手段是開大閥門或關小閥門來人為調節(jié)，這樣在閥門上產生了附加損失，使得能量因為閥門的節(jié)流損失消耗掉了，浪費了大量能源。又由于 溫度是個滯后參數，調節(jié)周期長，用閥門調節(jié)控制精度受到限制。泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差 等缺點，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象，不但浪費能源而且加快了設備損耗。

循環(huán)水泵采用變頻控制能較好地解決這個問題。在滿足供熱的條件下，調節(jié)電機轉速，保證一定的系統(tǒng)壓差，可獲得可觀的節(jié)電效果。

　　變頻調速節(jié)能原理

通過流體力學的基本定律可知：循環(huán)泵屬平方轉矩負載，其n(轉速)、Q(流量)、H(壓力)以及P(軸功率)具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比?？梢钥闯龈淖冸姍C轉速可以調節(jié)循環(huán)泵的流量的方法，要 比采用閥門調節(jié)更為節(jié)能經濟，設備運行工況也將得到明顯改善。電機的轉速與工作電源輸入頻率成正比，即： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）,由于s、p對某一電機是固定值，因此通過改變電動機工作電 源頻率能達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術，集電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。

對循環(huán)水系統(tǒng)進行變頻的改造正是基于以上原理。改造后的系統(tǒng)，將室外溫度、系統(tǒng)供回水壓差及回水溫度作為輸入參數，加上PLC控制器處理下達變頻調速指 令，通過變頻器適時適量地控制循環(huán)泵電機的轉速來調節(jié)循環(huán)泵的輸出流量，滿足供暖負荷要求。這就使電機在整個負荷和變化過程當中的能量消耗降到最小程度。 再有，應用變頻器還能提高系統(tǒng)的功率因數，減少電機的無功損耗，并提高供電效率和供電質量。綜上所述，不難看出，對原供暖換熱系統(tǒng)進行變頻節(jié)能改造能夠帶 來巨大的節(jié)能效果。
通過上面的試驗，我們可以看出變頻控制可以有效的節(jié)電，尤其對于老供熱系統(tǒng)和大負荷的供熱系統(tǒng)而言，變頻控制可有效降低熱交換站的運行費用。

　　對節(jié)能控制器在熱交換站循環(huán)水泵使用的建議

如上所述，變頻控制在熱交換站二次供暖循環(huán)水泵的控制得到了較好的應用，但是我們也注意到這套變頻控制系統(tǒng)有待進一步完善。

　　1.采用上述工作原理的變頻控制主要以設定壓差值為主要控制參數，由于受施工環(huán)境的限制，室外溫度往往很難參與控制。但是隨著冬季溫度的變化， 真正達到設計條件的天氣溫度天數很少，出現了供熱量大于實際需求熱量的現象，尤其是定流量系統(tǒng)這種現象較為普遍。因此，應測定室外溫度，用該溫度與所在地 區(qū)的供熱曲線進行對比，及時修正壓差設定值，做到進一步細化節(jié)能。

　　2.變頻控制應與供熱建筑的類型相匹配。 如定流量系統(tǒng)的建筑物，看其是否需要夜間大量用熱。我們知道一般寫字樓只在白天辦公，晚間處于空置狀態(tài)，宿舍樓主要在夜間供熱，因此完全可以在變頻控制中設置分時段控制，這樣還能能夠節(jié)省大量電能和熱能。

　　投資分析

這類變頻系統(tǒng)改造設備的投資，根據原系統(tǒng)的不同差異較大，一般來講電力負荷每千瓦大于需要600元到800元。使用方無需投入設備和改造資金，變頻設備提 供方可以從使用方節(jié)約的電費中按一定比例收回投資。當然使用方也可以一次性投入，用節(jié)約的電費一般二到三年就可收回投資。