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一、引言

為節省能源，減少城市污染，充分利用火力發電廠蒸汽輪機發電后的余熱，在冬季對北方城市集中供熱。從發電廠送出來的熱水，到城市中的換熱站時，一次供水熱水溫度有90多度，經過熱交換器后，一次回水熱水的溫度下降到60多度，然后再流回發電廠。送到城市居民家中的熱水，進入換熱站熱交換器的二次回水溫度有50多度，二次供水溫度60多度。陜西寶雞有許多這樣的換熱站，其中有一換熱站有四臺熱交換器，四臺37kW的管道泵組成的循環泵組，一臺3.7kW的補水泵。循環泵和補水泵采用人工開、關閥門控制流量，使管路的阻尼增大而造成電能浪費。

二、換熱站的變頻調速控制

1. 補水泵變頻調速控制

為更進一步的節能，對換熱站實施了自動化改造，循環泵和補水泵用變頻調節，整個城市供熱系統用計算機進行監控，實現了換熱站無人值守。通過循環泵使熱水在供熱系統中運行，管道、閥門的泄漏引起循環水的水壓降低，如不及時補水，會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單，采用恒壓供水方式，設定壓力為4kg。本例選用一臺SB200-3.7T4變頻器，選用森納斯DG130W-BZ-A 1MPa壓力變送器，變頻調速補水系統如圖所示：

變頻調速補水系統原理圖

2. 循環泵的變頻調速控制

供熱系統的最終目標是保持熱用戶的室內溫度的穩定，但由于熱用戶沒有室溫調節器，且對眾多的熱用戶的室溫不可能形成閉環控制。為做到經濟運行又保證供熱質量，最有效的方法是根據控制換熱站的二次供水溫度。穩態條件下系統的供熱量、散熱器的散熱量及用戶的耗熱量相等的規律，可得到穩態條件下的二次供水溫度：

對（1）式進行修正并考慮到室內溫度、二次管網實際流量與設計流量之比和回水溫度近似為常數，則：

式中：a、b、c為管網所處地區氣象的有關參數。

式（2）為二次供水溫度給定值的計算方法。由（2）式確定的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，實現穩定供熱。

如果室外溫度改變，要使室內的溫度基本恒定，一種控制策略是用二次進水與回水的溫差來控制循環泵變頻器的轉速，設定二次進水與回水的溫差為12攝氏度。當二次進水與回水的溫差大于12攝氏度時，循環泵變頻器加速；當二次進水與回水的溫差小于12攝氏度時，循環泵變頻器減速。循環泵變頻調速系統圖如圖所示：

圖中，BP1—森蘭SB200-37T4變頻器，BU—軟啟動器（自耦減壓起動器），系統采用循環投切方式，溫差信號送入PLC，經過PLC處理后，到變頻器作為調速控制信號。整個系統的運行信息由PLC送到計算機上。

循環泵調速系統圖

三. 循環泵的節能

循環泵變頻調速后，所有的閥門開度最大，系統的阻力最小，當平均流量是設計流量的80%時，節電率可按GB12497《三相異步電動機經濟運行》強制性國家標準實施監督指南中的計算公式計算：

即：

節電率36%，可見節約電能的效益十分可觀。

四、結束語

我國是能源貧乏的國家之一，節能降耗是我們的國策。在全國各城市中集中取暖的換熱站成千上萬，如果都進行節能改造，節約的電量不可小視。而且，系統運行穩定可靠，實現了無人值守，經濟效益和社會效益明顯。