區(qū)域供熱2013.1 期淺談變頻器節(jié)能在循環(huán)水泵上的應(yīng)用長春市熱力(集團(tuán))有限責(zé)任公司高碩[摘要]城市供熱是城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)之一, 在世界資源缺乏的大背景下,節(jié)能已成為世界各國共同關(guān)注焦點(diǎn)。本文介紹了公司通過使用變頻技術(shù),對(duì)各個(gè)換熱站進(jìn)行節(jié)能改造,借以實(shí)現(xiàn)能源利用最大化。[關(guān)鍵詞]供熱 節(jié)能變頻器1前言完善。采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載進(jìn)行速當(dāng)今在我國工業(yè)用電總量中，電動(dòng)機(jī)消度控制,不僅可以改變設(shè)備運(yùn)行工況、延長設(shè)耗的電能約占65%,而風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備的耗備使用壽命,還可以節(jié)能大量電能。從應(yīng)用實(shí)電量占全國電力消耗的30%。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)例看,大多已取得了較好的效果。的有關(guān)規(guī)定，工礦企業(yè)中使用的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)2變頻器的節(jié) 電原理行狀態(tài)可以分為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)、允許運(yùn)行狀2.1降低電機(jī)轉(zhuǎn)速提高節(jié)能效果態(tài)和非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。目前相當(dāng)多的電動(dòng)機(jī)由電機(jī)學(xué)和流體力學(xué)原理得知:當(dāng)電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)還處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，白白轉(zhuǎn)速從N1變到N2時(shí),其電機(jī)軸功率(P)的地浪費(fèi)掉了大量的電能，影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)變化關(guān)系如下:P2/P1=(N2/N1)。由此可見降效益。造成大量異步電動(dòng)機(jī)非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原低電機(jī)轉(zhuǎn)速可得到立方級(jí)的節(jié)能效果。因大致為:2.2動(dòng) 態(tài)調(diào)整節(jié)能(1)低效能老式電動(dòng)機(jī)使用相當(dāng)普遍。通過安裝變頻器可迅速適應(yīng)負(fù)載變動(dòng),(2)為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)供給最大效率電壓，始終保持電機(jī)的輸出高械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一-定的富效率運(yùn)行。余量,致使電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行,除達(dá)到2.3通過變頻器自身的V/F功能節(jié)電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功在保證電機(jī)輸出力矩的情況下，可自動(dòng)率的消耗,其效率和功率因數(shù)都較低,造成了調(diào)節(jié)VIF曲線。減少電機(jī)的輸出力矩,從而降電能的浪費(fèi)。低輸人電流,達(dá)到節(jié)能目的。(3)由于工況的變化,不能根據(jù)需要隨時(shí)2.4 變頻自帶軟啟動(dòng)節(jié)能調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備的輸出,也造成了電能在電機(jī)全壓啟動(dòng)時(shí)，由于電機(jī)的啟動(dòng)力的浪費(fèi)。矩需要，要從電網(wǎng)吸收5~7倍的電機(jī)額定電隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化、智流,而大的啟動(dòng)電流即浪費(fèi)電能,同時(shí)對(duì)電網(wǎng)能化程度的提高，變頻器節(jié)能技術(shù)已經(jīng)日趨的電壓波動(dòng)損害也很大,增加了線損和變損。- 85-區(qū)域供熱2013.1 期采用變頻啟動(dòng)后，啟動(dòng)電流可從0安升至電是節(jié)能的最佳辦法。機(jī)額定電流,減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，4變頻器在循環(huán)水泵上的應(yīng)用案例不但節(jié)約了電能，而且減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè).目前，國內(nèi)在水泵控制系統(tǒng)中使用的變備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊,延長了設(shè)備的使用頻調(diào)速技術(shù)，大部分是在開環(huán)狀態(tài)下,即人為壽命。地根據(jù)工藝或外界條件的變化來改變變頻的2.5提 高功率因數(shù)節(jié)能頻率,以達(dá)到調(diào)速目的。系統(tǒng)主要由四部分組電動(dòng)機(jī)由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過電成:(1)控制對(duì)象(2)變頻調(diào)速器(3)壓力變送磁作用而產(chǎn)生力矩。繞組由于其感抗作用,器(4)智能調(diào)節(jié)器(PID)。對(duì)電網(wǎng)而言,阻抗特性呈感性,電機(jī)在運(yùn)行系統(tǒng)的控制過程為:由壓力變送器將時(shí)吸收大量的無功功率，造成功率因數(shù)很管路輸出壓力測出,并轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的低。4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送到智能調(diào)節(jié)器(PID)并采用變頻節(jié)能調(diào)速器后，由于其性能已與工藝所需的控制指標(biāo)進(jìn)行比較，得出偏變?yōu)?交流-直流-交流,在整流濾波后,負(fù)載差。其偏差值由調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)特性發(fā)生了變化。變頻調(diào)速器對(duì)電網(wǎng)的阻抗規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算得出調(diào)節(jié)信號(hào)，該信號(hào)直接送特性呈阻性，功率因數(shù)很高,減少了無功損到變頻器,從而使變頻器將輸人為380V/50Hz耗。的交流電變成輸出為0~380V/0~400Hz連續(xù)3泵類負(fù)載的流量調(diào)節(jié)方法及原理可調(diào)電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電泵類負(fù)載通常以所輸送的液體流量為控機(jī)。制參數(shù),為此,目前常采用閥門控制和轉(zhuǎn)速控案例一:水泵功率大，閥門不宜調(diào)節(jié),電制兩種方法。機(jī)長期超載運(yùn)行。3.1閥門控制我集團(tuán)凈月分公司中心站1#、2#循環(huán)泵這種方法是借助改變出口閥門開度的大電機(jī)原為軟啟動(dòng)器啟動(dòng)方式,電機(jī)功率為355小來調(diào)節(jié)流量的。它是一種過去經(jīng)常采用的千瓦。啟動(dòng)時(shí)電流高達(dá)幾千安培,啟動(dòng)時(shí)間也機(jī)械方法。閥門控制的實(shí)質(zhì)是改變管道中流比較長，所以在循環(huán)泵啟動(dòng)時(shí)容易造成變電體阻力的大小來改變流量。因?yàn)楸玫霓D(zhuǎn)速不所高壓主受柜電流繼電器動(dòng)作跳閘，影響了變,其揚(yáng)程特性曲線H-Q保持不變。供熱生產(chǎn)的正常運(yùn)行。同時(shí),較高的啟動(dòng)電流3.2轉(zhuǎn)速控制對(duì)電網(wǎng)沖擊較大,也消耗了大量電能。造成高借助改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，這是一壓跳閘的主要原因?yàn)?該變電所主受柜的繼種先進(jìn)的電子控制方法。轉(zhuǎn)速控制的實(shí)質(zhì)是電保護(hù)裝置為老型號(hào)產(chǎn)品，其保護(hù)整定時(shí)限通過改變所輸送液體的量來改變流量。因?yàn)榈恼{(diào)整無法躲過循環(huán)泵啟動(dòng)時(shí)限。為保證供只是轉(zhuǎn)速變化，閥門的開度不變,避免了無謂熱正常運(yùn)行，我們在循環(huán)泵啟動(dòng)期間,利用的消耗。繼電器的調(diào)整使變電所在無保護(hù)狀態(tài)下運(yùn)3.3將這 兩種方法相比較可見，在流量行幾十秒，這樣就對(duì)高壓線路的安全運(yùn)行造相同的情況下，轉(zhuǎn)速控制避免了閥門控制下成了威脅。為解決上述問題，我們在1#、2#循因壓頭的升高和管阻增大所帶來的能量損環(huán)泵上安裝了變頻器啟動(dòng)柜，不僅解決了高失。在流量減小時(shí)，轉(zhuǎn)速控制使壓頭反而大幅壓跳閘問題，杜絕了安全隱患，同時(shí)還可以根度降低，所以它只需要一個(gè)比閥門控制小得據(jù)負(fù)荷變化情況隨時(shí)調(diào)節(jié)流量、節(jié)約了大量多的功率損耗，因此采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量電能。- 86-區(qū)域供熱2013.1 期運(yùn)行日期運(yùn)行流量運(yùn)行電流運(yùn)行電壓運(yùn)行頻率日耗電量09.10-10.041800th640A410V50Hz8762kWh10.10-10.111350/h430A390V42Hz5577kWh10.11-10.111570t/h470A44Hz6096kWh10.11-11.031680/h，540A .47Hz7003kWh分公司運(yùn)行記錄1號(hào)循環(huán)泵運(yùn)行參數(shù)如化。另外還有如管路特性曲線、與調(diào)速泵并列上表:運(yùn)行的定速泵等因素，都會(huì)對(duì)調(diào)速的范圍產(chǎn)經(jīng)統(tǒng)計(jì)，安裝變頻器后1號(hào)循環(huán)泵現(xiàn)已生一定的影響。超范圍調(diào)速則難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)約電量268523kWh。中心站為高壓用戶,其的目的。因此，變頻調(diào)速不可能無限制調(diào)速。平價(jià)用電價(jià)格按0.932元千瓦時(shí)計(jì)算，共節(jié).一般認(rèn)為,變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速65%,約電費(fèi)25.02 萬元。該項(xiàng)目投資25.5萬元,在最好處于75%~100%，并應(yīng)結(jié)合實(shí)際經(jīng)計(jì)算一個(gè)運(yùn)行期左右即可收回投資。確定。案例二:由于運(yùn)行工況變化,導(dǎo)致水泵流5.2變頻調(diào)速的范圍對(duì)電機(jī)的影響量與實(shí)供面積不符，短期內(nèi)存在“大馬拉小在工況相似的情況下，電機(jī)的功率與轉(zhuǎn)車"現(xiàn)象。速的立方成正比關(guān)系。因此，隨著轉(zhuǎn)速的下我集團(tuán)朝二公司中山站在本采暖期由于降,軸功率也急劇下降,但若電機(jī)輸出功率過地區(qū)停供面積增加，現(xiàn)實(shí)供面積為1.5萬平度偏移額定功率或者工作頻率過度偏移工米，所需流量約為55噸/小時(shí)。而原循環(huán)泵流頻,都會(huì)使電機(jī)效率下降過快,同樣也影響水量為150噸/小時(shí)，配套電機(jī)功率為18.5kW,泵的效率。 而且自拎式三相交流異步電動(dòng)機(jī)靠調(diào)節(jié)閥門臧少流量實(shí)現(xiàn)節(jié)電的空間很小。在連續(xù)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)因風(fēng)量不足影響散通過在原啟動(dòng)柜臨時(shí)安裝變頻器，我們將循熱,威脅電機(jī)安全運(yùn)行。環(huán)泵流量調(diào)節(jié)到60噸/小時(shí),不但滿足了用戶5.3循環(huán)泵如何選擇安裝變頻器的需要,每天還能節(jié)電260kWh,低壓用戶的在現(xiàn)有供熱管網(wǎng)調(diào)控方式下，大面積電價(jià)按0.947元千瓦時(shí)計(jì)算，到運(yùn)行期結(jié)束供熱半徑長的泵站不宜采用變頻調(diào)節(jié)，而預(yù)計(jì)可節(jié)約電費(fèi)16307.00 元，而變頻器投資應(yīng)該做好水力計(jì)算來選擇合適的水泵,并僅五千余元。且在運(yùn)行中采用質(zhì)調(diào)節(jié)。對(duì)于供熱半徑小5總結(jié)的換熱站或現(xiàn)有熱負(fù)荷與設(shè)計(jì)安裝存在大.通過案例分析,可以看出利用變頻器對(duì)馬拉小車的工況時(shí)，并且目前的情況下容泵類負(fù)載進(jìn)行調(diào)速,是可以按所需流量進(jìn)行易初調(diào)節(jié)，循環(huán)泵可以安裝變頻器進(jìn)行調(diào)優(yōu)化控制的,利用變頻調(diào)速雖然能達(dá)到更好:控。但是,在選擇變頻器的時(shí)候可根據(jù)循環(huán)的節(jié)電效果,延長設(shè)備使用壽命,但在變頻泵的功率降容1~2檔使用，以實(shí)現(xiàn)更大的調(diào)速的工程中,還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):節(jié)能。5.1變頻量調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速范圍以上內(nèi)容是筆者通過各種工程改造后，當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，原來按工頻狀態(tài)設(shè)對(duì)變頻器在水泵類負(fù)載運(yùn)行中應(yīng)用的一些體計(jì)的泵與電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)均發(fā)生較大的變會(huì)?，F(xiàn)寫出來與大家共享。-87-