换热站变频节能自控系统

概述

目前换热站供热系统都是通过循环水泵、补水泵来提供循环系统、补水系统的动力。

通常设计人员在水泵选型时，往往以满负荷供热面积参数进行选泵，选型偏大，功率留有一定余量；同时随着供热系统改造，一户一表应用，原设备选型更存在偏大倾向。供热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，循环水泵和补水泵都是直接接市电一直以工频运行，水泵都要按50赫兹全速运转，输出流量是恒定不变的，无法随着供暖负荷的变化而变化。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，通常的控制手段是人为调节阀门开关度来实现，这样阀门的自身阻力产生了能量上的损失，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。现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。

鉴于以上原因，现有循环和补水泵的控制方式存在耗能大、控制精度低、无法实现自动化等种种弊端。

我公司利用先进的工业自控技术、可编程技术，集多年水泵节能改造和智能自控经验研发的RBH换热站变频节能自控系统则完全解决了现有系统存在的以上问题。

一 循环系统

RBH换热站变频节能自控系统在满足供热的条件下，可以根据供回水压力或温度，自动调节循环水泵电机转速，维持一定的系统压差或者是温差，因为其运行可以根据循环系统的工况随时调整，不再是始终保持50赫兹频率运行，因此带来可观的节电效果，同时也提高了循环系统的控制精度。

循环系统RBH变频自控系统节能原理

通过流体力学的基本定律可知：

水泵属平方转矩负载，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。

由此可以看出改变电机转速调节循环泵的流量，要比采用阀门调节流量更为节能经济，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改变电机转速，达到节能效果。

RBH变频自控系统正是基于以上原理研发。该系统可以将室外温度、系统供回水压差及回水温度作为输入参数，由PLC控制器计算处理后下达变频调速指令，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水泵的输出流量，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最小程度。另外，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。

二  补水系统

对于补水泵RBH换热站变频节能自控系统采取分压差定频供水方式，这样可以解决系统大流量缺水时，能够及时补充水；同时也能够解决在日常补水过程中因采取恒压供水造成在不丢水的情况下依然会在40Hz,甚至45Hz运转,浪费了大量电能和机械损耗的问题，有效地减低了能耗；同时解决了压力上下限控制方式存在的补水泵频繁开停问题。

其节能原理同上，

综上所述，不难看出，采用RBH变频自控系统控制原供暖换热系统中循环水泵和补水泵的运行，能够带来巨大的节能效果。

对已有原控制系统进行RBH变频自控系统改造时，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、手动和自动两种运行状态下进行切换。

供暖换热系统的RBH变频自控系统改造节能分析

循环水泵、补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；

当电机输入频率为变频40Hz时，n＝K0×40转／分，此时功率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％。