换热站的变频调速控制系统

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。

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。