换热站的变频调速控制系统

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发布时间:2024-01-01 06:26

1 概述
为节省能源,减少城市污染,在冬季,充分利用火力发电厂蒸汽轮机发电后的余热,可对北方城市集中供热。这种供热的过程是,从发电厂送出来的热水,到城市中的换热站经过热交换器后,一次供水热水温度从90益左右,下降到60益左右,然后再流回发电厂。送到城市居民家中的热水,流过各用户的热交换器,在热交换器中进行热交换,然后流回换热站,进入换热站热交换器的二次回水温度有50益左右,二次供水温度60益左右。陕西宝鸡有许多这样的换热站,大部分换热站设备比较简单,一般由数台热交换器,几台泵组成的循环泵组和一台补水泵构成。
而这些换热站的循环泵和补水泵因为采用人工开、关阀门控制流量,所以使管路的阻尼增大,从而造成电能浪费。随着变频技术的发展,采用变频器对老旧换热站进行技术改造,实现自动控制已经被越来越多的供暖中心所接受。
2 换热站的变频调速控制
陕西宝鸡一换热站由4 台热交换器,4 台37 kW 的管道泵组成的循环泵组,1 台3.7 kW的补水泵组成。
陕西宝鸡热力公司在2003 年至2004 年对换热站实施了自动化改造,循环泵和补水泵用变频调节,整个供热系统用计算机进行监控,实现了换热站无人值守。
2.1 补水泵变频调速控制
供热时,热水通过循环泵在供热系统中运行,管道、阀门的泄漏会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,设定系统内热水的水压为0.4 MPa,将压力变送器安装在回水主管上,管网上压力的变化经压力变送器变换为4耀20 mA的信号反馈到变频器的PI 调节器的输入端。变频器的给定值设置为4 kg。当供热系统的压力低于4 kg时,变频器的输出频率上升开始补水;达到4 kg时,反馈信号与给定信号基本相等,变频器输出频率下降停止补水。本例选用1 台森兰变频器BT12S3.7kW,压力变送器选用森纳斯DG130WBZ-A 1MPa,变频调速补水系统如图1 所示。

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2.2 循环泵的变频调速控制
相对于补水泵的控制,对循环泵的控制要复杂一些。供热系统的最终目标是保持热用户的室内温度稳定,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,最有效的方法是控制换热站的二次供水温度。稳态条件下,根据系统的供热量,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。

式(2)为二次供水温度给定值的计算方法。由式(2)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,最终实现稳定供热。