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1、一、引言为甯省需源，减少城市污染，充分利用火力发电厂蒸汽轮机发电后的余热，在冬季对北方城市集中供热。从发电厂送出来的热水，到城市中的换热站时，一次供水热水温度有90多度，经过热交换器后，一次回水热水的温度下降到60多度，然后再流回发电厂。送到城市居民家中的热水，进入换热站热交换器的二次回水温度有50多度，二次供水温度60多度。陕西宝鸡有许多这样的换热站，其中有一换热站有四台热交换器，四台37kW的管道泵组成的循环泵组，一台3.7kW的补水泵。循环泵和补水泵采用人工开、关阀门控制流量，使管路的阻尼增大而造成电能浪费。二、换热站的变频调速控制1 .补水泵变频调速控制为更进一步的节能，对换热站实施了
2、自动化改造，循环泵和补水泵用变频调节，整个城市供热系统用计算机进行监控，实现了换热站无人值守。通过循环泵使热水在供热系统中运行，管道、阀门的泄漏引起循环水的水压降低，如不及时补水，会造成供热系统运行不正常。补水泵的变频泵补水方式比较简单，采用恒压供水方式，设定压力为4kg。本例选用一台SB200-3.7T4变频器，选用森纳斯DG130W-BZ-AIMPa压力变送器，变频调速补水系统如图所示：变频调速补水系统原理图2 .循环泵的变频调速控制供热系统的最终目标是保持热用户的室内温度的稳定，但由于热用户没有室温调节器，且对众多的热用户的室温不可能形成闭环控制。为做到经济运行又保证供热质量，最有效的方
3、法是根据控制换热站的二次供水温度。稳态条件下系统的供热量、散热器的散热量及用户的耗热量相等的规律，可得到稳态条件下的二次供水温度：%=+；（%+J2q）（S）Ya+白（占）（总）（1）对（1）式进行修正并考虑到室内温度、二次管网实际流量与设计流量之比和回水温度近似为常数，贝hr2g=6r+4+c2+（2）式中：a、b、C为管网所处地区气象的有关参数。式（2）为二次供水温度给定值的计算方法。由（2）式确定的t2g能跟踪室外温度tw的变化，使热用户室内温度不受tw变化的影响，实现稳定供热。如果室外温度改变，要使室内的温度基本恒定，一种控制策略是用二次进水与回水的温差来控制循环泵变频器的转速，设定二
4、次进水与回水的温差为12摄氏度。当二次进水与回水的温差大于12摄氏度时，循环泵变频器加速；当二次进水与回水的温差小于12摄氏度时，循环泵变频器减速。循环泵变频调速系统图如图所示：图中，BPl森兰SB200-37T4变频器，BU软启动器（自耦减压起动器）,系统采用循环投切方式，温差信号送入PLc经过PLC处理后，到变频器作为调速控制信号。整个系统的运行信息由PLC送到计算机上。循环泵调速系统图三.循环泵的节能循环泵变频调速后，所有的阀门开度最大，系统的阻力最小，当平均流量是设计流量的80%时，节电率可按GB12497三相异步电动机经济运行强制性国家标准实施监督指南中的计算公式计算：=10.64=
5、 0.36,1_M即:L0.45+0.55(0.8)2节电率36%,可见节约电能的效益十分可观。四、结束语我国总能源贫乏的国家之一，节能降耗是我们的国策。在全国各城市中集中取暖的换热站成千上万，如果都进行节能改造，节约的电量不可小视。而且，系统运行稳定可靠，实现了无人值守，经济效益和社会效益明显。变频器在换热站中的应用摘要在我国可持续发展战略的的指导下，各行各业节能减排已成为企业日常经营管理活动中十分重要的一项内容，而供热企业换热站是传统的能源消耗大户更需要通过技术更新不断提高能源使用效率。变频器是换热站众多机电设备中重要的电能控制装置，通过变频器的合理应用能够有效提高换热站运行稳定的同时起到
6、节能的作用。本文从变频器在换热站的具体应用入手，分析换热站供暖系统结构及变频器在其中的工作原理，并针对变频器常见的几种故障提出相应的处理方式，旨在为我国换热站合理运用变频器，实现节能减排提供机电指导。关键词变频器换热站故障处理当前能源供应压力是我国经济发展所不得不面对的重要问题，在能源供应压力不断紧张的情况下，供热企业的能源消耗控制能力成为影响企业发展的重要因素。因此，对于供热企业而言，在生产环节的各个方面都要重视节能技术的应用。实践证明，在换热站中合理应用变频器能够有效提高换热站的系统节能性与运行稳定性，对供热企业的节能减排具备十分重要的意义。1变频器在换热站中的具体应用1.1 供暖系统结构
7、及变频器工作原理常见的换热站机电设备主要由循环水泵、换热器、除污器、热工仪表、各类阀门等设备组成。其中，循环水泵是通过二次管网将循环水次管网组成。循环水泵通过二次管网将循环水输送至换热器，然后与其次管网中的循环水进行热交换，从而达到提供热能的目标。在完成供热作业后的回水通过循环泵再输送到换热器进行热交换，这一流程构成了换热站的供暖循环系统。在这一作业过程中，如果出现了循环水的泄漏，那么换热站的控制系统就会启动自动补水系统，根据二次管网中的压力变化情况进行补水作业，从而确保整个供热系统的正常运行lo在供热站运行的整个循环过程中，都是通过循环泵的运转实现热交换的循环进行，实现供暖的稳定持续，因此循
8、环水泵是十分重要的一项设备。而在循环泵中，变频器是重要的控制装置，利用变频器能够实现对循环泵电机的合理控制，根据供热循环的实际需要来调整电机转速，这一方面能够有效降低能耗，避免无用做功，另一方面也能够有效延长电机的使用寿命，确保系统的稳定运行。目前,变频器已经在我国换热站的供热循环系统中得到了较为广泛的应用，为供热企业的节能减排发挥了重要的作用。1.2 变频器节能改造技术的应用基于变频器的运行原理，可以对现有换热站的供热循环系统进行相关的节能改造，改造工作主要是通过变频器、温度传感器及PLC控制器来实现对循环泵转速的自动调节，利用温度传感器实时监控供热系统的运行状况，并将收集到的信息传输到PL
9、C控制器，再由PLC控制进行逻辑判断后下达指令给变频器来调节循环泵的转速。在设备改造过程中需要注意的是，为了降低改造成本及改造作业安全性，应当尽可能的保留原有系统的电控设备，不改变循环泵系统的运行回路，改造作业只需要增加控制电路即可，从而实现系统从工频向变频运行方式的切换。目前常见的供热系统变频器是ABBACS-400系列变频器，这一系列的变频器能够具备变频调速的功能，同时具有可编程控制模式，因此应用范围比较大,同时设备的稳定也比较强，能够满足换热站循环水系统的改造需求。完成改造后换热系统就具备两种工作模式，原用的工频模式及变频模式。换热站工作人员可根据不同工作情况下进行切换，从而降低系统的能
10、耗，并提高系统运行的稳定性。在变频模式中，工作人员可以通过手动控制的方式，设置系统运行的功率及频率，从而对循环泵的电机输出进行调节。此外，变频模式下还有自动控制系统，这主要是通谩PLC来进行控制，通过温度传感器，实现对供热系统运行状况的自动判断，并根据预先设置好的编程系统来对变频器下达指令，再由变频器控制电机，达到供热温度的调节。而原本的工频系统则是在变频器出现故障问题时的应急措施，当变频器或PLC控制系统出现故障时，工作人员可以将系统的运行模式调节回原有的工频模式，从而确保系统能够继续稳定运行，当设备完成维修后再切回变频模式。此外，还可在换热站供热系统中的补水系统应用变频器，将自动补水方式与
11、变频器补水方式结合起来。在供热系统工作正常的情况下，由自动调节阀进行作业，当系统出现泄漏失水超过设定的压力范围时，自动调节阀控制进行补水。而如果自动调节阀故障，或存在水源不足的情况时就可以启动补水变频器，对二次回水管网压力进行跟踪，并自动进行补水。在该模式下，补水变频器采用PID调节方法，主要依靠压力传感器实现跟踪控制。2变频器故障诊断及处理方法分析2.1 变频器常见故障分析在完成换热站供热系统的变频器改造后，为保证系统的稳定运行，还应当做好变频器的故障诊断及维修工作。目前，常见的变频器故障主要有以下几种：第一，电源故障。这一类型的故障问题是变频器运行常见的故障问题具体可分两种：一种是过电流，
12、即变频器超过了限定电流的运行状态，但一般比短路产生时的瞬时电流要小很多，错误起动和负载转矩过高是过电流产生的主要原因。另一种是短路，变频器短路故障的形式较多，包括三相短路、两相短路、一相接地短路等;第二种是变频器内部故障。这一类型的故障种类则比较多，常见的有直流环节的短路、过压、欠压故障等，以及逆变环节的输出过压、欠压故障、过电流故障、电流不平衡故障等。并且PLC控制系统在运行过程中也有可能出现故障问题。因此，针对变频器内部的故障问题需要技术人员结合实际情况具体分析、具体处理;第三种故障类型是过负载。当电机的额定电流过高时就可能诱发过负载故障。在供热系统的运行过程中，工作人员要对上述故障问题特
13、别关注，故障出现时要及时处理维修，并总结故障原因，避免再次出现故障问题。实践经验表明，目前变频器故障问题可以归纳为两类型的原因：一种是外部原因，例如系统改造时参数设计不合理，工作人员操作不当。整体系统负荷过大等，变频器作为一种精密仪器，在运行过程中一定要注意外界复杂环境的影响;另一种则是内部故障原因，当变频器内部元件损坏，线路故障时都会导致变频器无法正常工作。在实际情况中，检修人员一定要结合故障发生的原因进行维修工作。2.2 变频器故障诊断流程在变频器故障诊断过程中，其首要任务是确定故障性质，找出故障发生原因及具体部位，从而为故障处理提供依据，实现快速检修，及时恢复设备正常运行。变频器的故障检
14、修可以分为主动检修和自动检修两种。其中主动检修方法包括短路检修、状态检修和系统定期保养维护等。首先是短路检修，变频器系统短路故障的发生具有突发性和瞬时性，线路中的电流会在短时间内出现数倍的提升，进而导致设备的故障和线路的损毁，因而在日常维护中要加强对于短路保护状态的检查，确保短路故障发生时可以及时断开电源。低压断路器和熔断器是变频器系统短路检修的重点。在常规的三相供电系统中会设计相应的三相短路保护，对于容量不高的系统主电路，熔断器也可以作为短路保护装置，但是对于变频器必须设置单独的装置进行短路保护。其次状态检修，也就是系统运行过程中采取的检修策略，状态检修相较于事后检修而言可以将故障隐患扼杀在
15、摇篮中，对变频器运行的故障隐患进行有效的排查处理。不同的供热系统所采取的检修方法和检修的周期也会有所差异，技术人员可以根据设备的运行表现进行状态检修方案的设计和执行，从而实现对系统故障更加准确的预测。状态检修通过防范故障在一定程度上可以降低供热系统运行的维护成本。最后则是系统运行中的日常检修保养，包括润滑油添加、设备吹灰以及零部件定期检验更换等。自动检修是未来换热站设备故障诊断技术的发展趋势，自动检修以电气控制系统自动化为基础，借助先进的设备管理系统可以实现对运行状态的实时动态化监控，监视系统还可以生成具有声音和影像的系统日志。目前，部分变频器已经具备运行监测和故障预警定位功能。在正常运行状态
16、下系统会自动记录运行数据信息，当电源、其他设备参数异常或者是运行中断时，自检系统会进行全方位的扫描，对安全隐患和系统故障进行排查和基本的处理，当自检系统无法彻底解决故障时会将故障信息传输至中央系统，维修人员可以根据系统日志的记录及故障的表现进行分析，从而提高维修人员进行设备维修的效率3。计算机控制技术是自动检修得以实现的技术前提，但是目前计算机控制仍然存在较大的提升空问，技术人员要加快计算机控制软件的更新和完善，结合变频器的运行特点进行针对性的软件程序编写，从而实现故障发生时的自动保护启动。3结语在看持续发展战略指导下，供热企业应当积极利用各种技术手段实现生产环节的节能优化。实践证明，通过在换
17、热站控制系统中应用变频器能够有效实现系统运行的稳定性并实现节能。变频器的应用能够有效调节换热站循环泵系统的电机输出状态，根据实际运行过程中非负荷来决定电机的输出功率，从而降低不必要的能源消耗。因此，换热站应当结合自身的设备情况，合理选择变频器，并在设备运行过程中合理采用科学的故障诊断和处理方法，从而提高变频器设备运行的稳定程度，充分发挥变频器在换热站日常作业中的重要作用，提升换热站设备运行的节能效率。参考文献：Ul高长松.电力系统变频器典型故障分析及处理J.设备管理与维修，2018(09)：67-68.12项阳.变频器结合PLC在换热站的应用J.民营科技，2014(08)：34.引邱晨.变频器
18、在换热站的应用及故障处理研究JL化工管理，2018(08)：56-57.浅谈变频器在供暖系统中的应用摘要：阐述了暖通空调运行中变频技术用于循环水泵的广泛性和必要性。理论上和实际运行的数值说明了变频技术的节能效果。冬、夏季室外温度一直在变化，而室内温度要求的舒适度是稳定的，在变化的室外温度条件下，要达到稳定的室内温度，除了合理的系统设计外，还要在系统运行中不断地进行调节。通过对各种调节方式的比较，变频技术“变压变流量”调节法是最方便、最经济的。利用对室外温度采集的数据，通过计算机对变频调速的“智能”控制，可达到精确、经济、节能、可靠运行之目的。相关研究工作制的从业人员借鉴与参考。关键词:变频调速
19、室外温度调节负荷Abstract:thearticlediscussesthehvacoperationoffrequencyconversiontechnologyusedinthecirculatingwaterpumpofuniversalityandnecessity.Theoryandthepracticalvaluesthattheenergysavingeffectoffrequencyconversiontechnology.Winterandsummeroutdoortemperaturehasbeenchanged,andindoortemperaturerequireme
20、ntsofthecomfortisstable,changesintheoutdoortemperatureconditions,toachievestableindoortemperature,butreasonablesystemdesign,butalsointheoperationofthesystemcontinuouslyadjusted.Throughthecomparisonoftheofallkindsofregulatingmode,frequencyconversiontechnologyvariablepressureandvariableflowadjustmentm
21、ethodisthemostconvenientandthemosteconomic.Useofoutdoortemperaturegatheringdata,throughthecomputerforvariablefrequencyspeedintelligent,control,canachieveprecise,economy,energysavingandreliableoperationpurposes.Relatedresearchworkweekemployeesforreferenceandreference.Keywords:frequencycontrolthetempe
22、ratureoutsideadjusttheload弓I言近十几年来，变频器已广泛地用于交流电动机的速度控制。引风、鼓风、循环供水是供暖系统中的三个必须环节，也是电能消耗的主体。目前，供暖系统大部分使用的水泵及风机均为交流拖动，且大多都采用通过改变进、出口阀门的开启度的办法来调节风量和水的流量，既浪费了拖动电机运行在额定状态的富裕功率的能量，也浪费了由于限制流量造成的过载的能量-采用变频调速装置，通过调节电动机转速来控制流量可达到节能的目的-工业生产中，大功率的电机（如某企业现定大于150kw的电机）必须使用变频调速技术（或软启动装置）以消除电机启动对电流的影响，在运行中，则根据生产需要调整电
23、机转速。由于冬、夏季室外、湿度变化较大，而室内要求恒定的温、湿度，暖通空调冷、热负荷的计算依据及参数的选取较复杂，变频技术在本领域内的使用显得尤为重要。在暖通空调中，循环水泵为系统提供动力，其用电负荷大，对系统的运行起着重要作用，采用变频技术，再利用稳机根据室外的温度变化，对其进行控制。一方面，可以极大地节省水泵的电能，实现系统的节能运行；另一方面，可以提高系统的运行品质，实现高精度控制，使室内温度更加稳定。1变频调速装置的应用选择1.1 对于小区、楼宇、厂房的供暖，空调负荷随外界气象条件变化会很大，如果采用流量调节的方法，就要求循环水泵的流量能容易调节和控制。尤其是现代化的热网和智能建筑与智
24、能小区，对这一面的要求是迫切的。在一般供热、空调系统中（如图1所示），用户侧采用二通阀调节流量，当总管上流量减小时，压差控制阀就会旁通掉多余的流量，多余的压头消耗在阀门节流上。但是，泵的流量没有发生变化，能量没有节约。1.2 原有的系统，由于选型不合理或系统实际供热、供冷面积发生变化，造成水泵运闭医力和流量远离额定工况，产生诸如水泵电机超电流，“大马拉小车”等情况。水泵与热网特性曲线分析如图2所示，当水泵实际工作点由于选择不当或热网阻力减小时，水泵工作点向右移动，当循环水泵与管路特性曲线不相匹配时，如果仍采用原水泵并不加节流时，工作点将会超过水泵最大流量，长期运行会烧毁电机。为了不烧毁电机，就
25、必须采用阀门节流，水泵工作点将从c点移到A点，这样，大量电能消耗在阀门节流上。由于阀门开得过小，会有大量管网资用压头浪费在阀门上，阀后压头减少，远端用户水量不足，造成严重的水力失调。当选择水泵流量、扬程过大时会造成“大马拉小车的现象，如图3所示。在这种情况下，如果不采用节流，就会使系统流量过大，造成大流量、小温差的运行方式，这显然是不经济的。如果采用节流，使流量达到实际需要，浪费在阀门上的能量一定会很大，而且阀门老是工作在节流状态下，对阀门不利（因为一般水泵出口阀门是起关断作用的，不适合节流）。对水泵而言，在这种情况下，水泵会偏离最佳效率点，容易损坏。1.3 分期建设的热网或房地产项目中，供热
26、、空调面积加大后，流量也要加大，如果按照一期完成的负荷选择循环水泵，二期完成后，就得重新换泵；如果按照二期完成后的负荷选择循环水泵，一期到二期这段时间内就会浪费很多能量，而且系统运行状况不佳。2各种对策及技术经济比较针对以上3种情况，提出了多种解决方案，下面只对水等电流情况对以下方案进行比较，见表1。表1各种解决方案经济技术比较表*1阀门节流指上文提到的使电动机不超电流而关小水泵出口；2并联运行指设置2台一用一备的水泵现在一同运行，不设备用；3系统安全性是指水泵、阀门是否易于损坏系统备用是否得当；4对电力负荷的影响是指水泵启动安全性是否需要增容。3变频技术节能分析循环水泵进行变频控制有两种策略
27、，一种为“定压变流量”；另一种为“变压变流量定压变流量”的控制式就是通过变频器恒定循环水泵的进出口压差或最不利热用户的资用压差来实现循环水泵的变流量运行。由图4可以看到，如果不采用阀门节流的措施，是无法按照系统实际需要进行调整的。如果采用“变压变流量，根本无需调节阀门，是最方便和最节能的方式。图4为采用变频后的节能比较效果图，A为采用阀门节流后的水泵工作状态点，B为采用定压变流量控制方式水泵工作状态点，C为采用变压变流量控制方式水泵工作状态点，O为零点。由图4可见，采用变压变流量，由于功率和流量是三次方的关系，当流量下降为额定流量的80%时,功率下降为原功率的51.2%,当流量下降为原来的50
28、%时，功率只有原来的12.5%o节能效果不仅大大超过了阀门节流的方法，也远胜于“定压变流量大量统计结果表明，采用变频后，每年节约电量可达30%60%,2年内即可回收全部投资于变频装置的成本。图5是按月份计算的节能比较效果图。很明显，循环水泵采用“变压变流量”的控制方式是最节能的.4循环水泵设置的形式对于换热器来说，在运行期间，换热器对循环流量大小并无严格限制。因此,循环水泵的设置如图1所示，换热站循环泵与热用户循环泵合二为一。这种情况也适用于采用吸收式冷热水机组。吸收式冷水机组的负荷调节可以在10%-100%内无极调节；冷水流量可在50%100%内无极调节；如果采用2台饥组即可在25%100%
29、内进行调节。对于锅炉来说，锅炉循环流量一般不应小于额定流量的70%,当循环流量过小时，会引起锅炉浸水管水分配不均，出现热偏差，导致锅炉爆管等事故；同时由于回水温度过低，造成锅炉尾部腐蚀。因此，常采用双级泵系统。对于压缩式冷水饥组，流经蒸发器的流量低于其额定流量时，冷水温度会很低，甚至结冰，造成喘振，可能引起机器停车，造成冷量波动。所以，压缩式冷水饥组也得采用双级泵系统。如图6所示,冷热源侧循环泵一般采用定流量运行,负荷侧泵采用变流量运行，以适应负荷的变化。5控制策略对于流量一扬程曲线比较平缓的循环水泵，采用压差控制比较困难，可以采用流量控制，就是时时采集泵出口流量的数值，将其与当时外温条件下为
30、保证室温所需要的流量进行比较,进而通过变频控制水泵流量，实现系统的变流量运行。问题是流量的测量比较麻烦，尤其大管径的流量测量装置，造价十分昂贵。按图7、图8的控制方法对系统进行控制，不论供热/空调系统是采用质调节、量调节，还是质、量并调的调节方式，系统供、回水温度在室内温度要求恒定、室外温度已知的情况下，都是系统循环流量的单值函数。这样，时时采集系统回水温度或分集水器的压差，并反馈至变频器中，与系统在当时外温条件下计算出的回水温度或压差进行比较，以指导变频器控制循环水泵的运行频率。对于不同的供热/空调系统，是采用压差控制、流量控制还是温度控制，应当综含考虑水泵流量特性、系统调节式及各种系统参变送器的取得难易与否来确定。结束语在能源日益紧张的今天，如何在各行各业节能已经成了人们广泛关注的话题，使用变频调速技术无疑是众多节能方法中大有前途的一种，使用得当，必将会大大提高能源使用效率，也为用户节约大量经费。采集室外温度的测量数据及天气预报等替换，通过简单的程序，利用计算机对循环水泵进行“智能控制，能够实现室外温度变化而室内温度隐定，以达到对温度要求的舒适度。参考文献：L1陆耀庆，实用供热空调设计手册M北京：中国建筑工业出版社，2003.2周漠仁，流体力学泵与风机M北京：中国建筑工业出版社，2003.
