换热站节能变频调控系统控制方案2.doc

换热站节能变频节能系统控制方案一、热交换站的二次供暖循环水概况热交换站的二次供暖循环水运行系统都是通过电机带动定量循环泵来提供循环水的动力。通常设计人员在电机选型时，由于电机按一定模数分级，往往选择功率比水泵输入功率大的电机，功率留有一定余量。我们知道热交换站内二次供暖系统根据流量情况可分为定流量系统和变流量系统，无论那种系统，电机都是直接接市电一直以工频运行，电机都要全速运转，无法随着供暖负荷的变化而变化，循环泵输出流量是恒定的，当根据天气温度或供暖负荷变化需要对循环水流量进行控制和调节时，通常的控制手段是开大阀门或关小阀门来人为调节，这样在阀门上产生了附加损失，使得能量因为阀门的节流损失消耗掉了，浪费了大量能源。又由于温度是个滞后参数，调节周期长，用阀门调节控制精度受到限制。泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象，不但浪费能源而且加快了设备损耗。循环水泵采用变频控制能较好地解决这个问题。在满足供热的条件下，调节电机转速，保证一定的系统压差，可获得可观的节电效果。二、变频调速节能原理通过流体力学的基本定律可知：循环泵属平方转矩负载，其n(转速)、Q(流量)、H(压力)以及P(轴功率)具有如下关系：Qn ，Hn2，Pn3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。可以看出改变电机转速可以调节循环泵的流量的方法，要比采用阀门调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。电机的转速与工作电源输入频率成正比，即： n =60 f（1-s）p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）,由于s、p对某一电机是固定值，因此通过改变电动机工作电源频率能达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。对循环水系统进行变频的改造正是基于以上原理。改造后的系统，将室外温度、系统供回水压差及回水温度作为输入参数，加上PLC控制器处理下达变频调速指令，通过变频器适时适量地控制循环泵电机的转速来调节循环泵的输出流量，满足供暖负荷要求。这就使电机在整个负荷和变化过程当中的能量消耗降到最小程度。再有，应用变频器还能提高系统的功率因数，减少电机的无功损耗，并提高供电效率和供电质量。综上所述，不难看出，对供暖换热系统进行变频节能控制能够带来巨大的节能效果。对系统进行变频控制时，为确保安全可靠性，保证系统可以方便地在工频和变频两种运行状态下进行切换。三、供暖换热系统的变频改造节能分析循环水泵是传递流体的装置，这类负载消耗的能量与流量的立方成正比，根据能量消耗与转速的关系式：QKn；HK2n2； PQHK3n3。式中，K1、K2、K3为常数，n为电机的转速。又，三相交流异步感应电机n =60 f（1-s）p，式中f为供电频率，s为滑差率，p为电机极对数。电机一旦选定后，s、p是固定常数，则n可表示为：nK0f，即与供电频率成线性正比例关系。当电机输入频率为工频50Hz时，nK050转分；此时功率P1K3（K050）3K503；当电机输入频率为40Hz时，nK040转分，功率P2K3（K040）3K403。P2P1K403K50351，由此可见，从理论上计算，当电机转速降低20时，就可以节电49。四、热交换站二次供暖系统循环水泵变频控制的实际应用换热站安装了节电控制设备，采暖循环泵变频控制，该系统有手动和自动两种变频功能和一种工频功能。在变频模式下，手动时，可以人为随意给定频率，控制循环泵的输出流量，调节供暖温度。自动时，变频器和PLC控制器进行通讯，PLC控制器根据系统供回水压差及回水温度传感器传上来的信号进行处理，按照供热要求给变频器发出控制指令，控制电机转速调节循环泵输出流量，从而达到调节温度的目的。在变频器出故障时，可手动切换到工频运行，保证继续供热不停产。验证变频控制的实际节电效果，在热交换站进行了相关对比试验。采暖循环水泵型号TB/9616-1999，额定功率35kW额定电流:69A，试验方法：采暖循环泵由软起动控制改为变频控制，检测手段：以48小时为一检测周期，试验结果：原系统在380V50Hz状态下运行，按照两天试验(48小时)的记录，总耗电量为1585.9kWh，平均每小时所消耗的电能为33.04kWh，每天耗电量为792.96kWh。改造后系统在380V变频状态下运行，按照两天试验（48小时）的记录，在同等供暖效果的情况下，总耗电量为1186.2kWh，每小时所消耗的电能为24.71kWh，每天耗电量为598.1kWh。在30Hz状态下运行每小时的电度为13.7kWh；改造后的设备每小时节电度为8.33kWh，每天节约电量为194.86kWh。节电率为25。按照现在电费收取标准0.7元/度计算，每天节省电费约为140元，按照通常的标准，采暖季应从11月至3月，共计140天，一个采暖期一台水泵节约电费约为19592元。通过上面的试验，我们可以看出变频控制可以有效的节电，尤其对于老供热系统和大负荷的供热系统而言，变频控制可有效降低热交换站的运行费用。4.1循环水系统原理供热管网或锅炉的一次热煤系统（蒸汽或高温热水）下，在智能温控装置控制下，按照所需流量经换热器，将热量传递给二次水。4.2补水稳压原理二次水回水压处于某一设定范围内，二次水回水压力低于设定范围下限时补水泵自动开启升压，压力达到设定范围上限补水泵自动停止。二次回水压力超过设定范围上限一定值时，安全阀排水泄压，维持二次回水压力适宜。五、供热质调节原理供热质调节通过智能温度控制装置实现，它根据出水温度变化自动调节供热供水温度，调节供热系统的热负荷，避免室内温度受气候变化而出现的过冷，过热，维持温暖，舒适的室内环境，并最大程度地节省热能。六、供热量调节原理供热量调节是根据供热系统回水温度变化变频调节循环泵,自动调节循环水流量及扬程,最大程度节省运行费用七、热交换站变频控制方案框图热交换站变频控制装置主要由，变频器，气候补偿器，信号采集器，PLC可编程控制器组成。气候补偿器的设计理念是将将与天气有关的工艺过程自动化补偿相应调节量，达到节能或者提高产品质量的目的。进而应用到一切和天气有关的工艺过程中，控制量可以是开关量、模拟量、脉冲量等。在采用热计量的供热系统中，有效利用自由热，按照室内采暖的实际需求，对供热系统的供热量进行有效的调节，将有利于供热的节能。气候补偿器可以根据室外气候的温度变化，用户设定的不同时间的室内温度要求，按照设定的曲线自动控制供水温度，实现供热系统供水温度的气候补偿；另外它还可以通过室内温度传感器，根据室温调节供水温度，实现室温补偿的同时，还具有限定最低回水温度的功能。气候补偿器一般用于供热系统的热力站中，或者采用锅炉直接供暖的供暖系统中。总结，热交换站变频节能控制装置是结合气候补偿器的气候补偿功能，以及变频调速节电原理组合设计的热换站一体化节能装置，可有效实现供暖系统的质量调节，其节能效果显著，节能率约20%35%，一般可在2-3个采暖期收回投资。八、热交换站变频控制装置控制方式本次热交换站变频控制装置共涉及33个供热系统，22个热力交换站，循环泵83台，补水泵56台（2.2KW补水泵24台；3KW补水泵15台；4KW补水泵11台；5.5KW补水泵7台）33个供热系统，循环泵2台以下的含2台供热系统25个，循环泵3台的供热系统1个，循环泵4台的供热系统7个。结合各热力交换站配泵情况，具体变频控制方案如下：1、对循环泵为2台以下的含2台的25个供热系统换热站热水循环泵采用变频一拖二的控制方式，变频器选型时按较大泵功率选配；2、对循环泵为3台的供热系统1个换热站热水循环泵采用变频一拖三的控制方式，变频器选型时按较大泵功率选配；3、对循环泵为4台的供热系统7个换热站热水循环泵采用变频一拖二*2的控制方式，变频器选型时按较大泵功率选配；补水泵控制方式为一拖一或一拖二方式。九、各热力交换站变频选配汇总表序号热交换站名供热系统变频器选配变频控制方式单价和价16#站北系统11KW+3KW循环泵一拖二补水泵一拖一1660016600南系统30KW+4KW2180021800217#南站18.5KW+5.5KW循环泵一拖二补水泵一拖一1940019400317#北站18.5KW+5.5KW194001940047#南站北系统30KW+3KW循环泵一拖二补水泵一拖一2070020700南系统11KW+3KW1660016600地暖11KW+3KW1660016600516#南站北系统30KW+3KW循环泵一拖二补水泵拖一2180021800南系统15KW+3KW1910019100616#新站水暖11KW+3KW循环泵一拖二补水泵拖二1660016600地暖30KW+3KW21800218007政府站地暖37KW+5.5KW循环泵一拖二补水泵一拖二2840028400水暖37KW+5.5KW284002840087#北站水暖11KW+4KW循环泵一拖二补水泵一拖一1660016600地暖22KW+3KW20700207009二中站水暖22KW+4KW循环泵一拖二补水泵一拖二2120021200地暖15KW+4KW191001910010州兽医站北系统15KW*2+2.2KW循环泵一拖二补水泵一拖二2760027600地暖7.5KW+2.2KW98309830南系统15KW*2+2.2KW296002960011州医院站南系统15KW*2+2.2KW循环泵一拖二补水泵一拖二2960029600北系统15KW*2+2.2KW296002960012一小换热站15KW*2+2.2KW循环泵一拖二补水泵一拖二296002960013第二供热站15KW*2+2.2KW296002960014丽雅小区11KW+2.2KW164001640015第一供热站15KW*2+2.2KW296002960016市公安局18.5KW+4KW194001940017州农行小区15KW*2+2.2KW296002960018帝龙花园15KW+5.5KW205002050019市五中站18.5KW+2.2KW193001930020州水管处18.5KW+4KW194001940021市农业局22KW+2.2KW205002050022市医院站22KW+3KW循环泵一拖三补水泵一拖二2440024400合计人民币：柒拾贰万玖仟叁佰叁拾元整729330备注：本换热站变频控制柜按基本功能配置，循环泵通过采集回水温度控制循环泵变频运行，补水泵按通用变频恒压控制原理采集系统回水压力控制补水泵运行。若需考虑气候补偿器与循环泵联动每台气候补偿器27000元共计22个站33个系统，需配置气候补偿器33台，增加费用23000*33=759000元十、各热力交换站变频控制柜配置清单循环泵补水泵变频一拖二序号名 称规 格 型 号数 量备注1变频器E5-H-4T循环泵1台蓝海华腾2变频器E5-H-4T补水泵1台蓝海华腾3断路器NM1- H 33300 4只正泰4接触器CJ20-AC2204只正泰5热继电器JR36-160A4只正泰6电流表1只正泰7电压表1只正泰8PID控制器DB33002只博格朗9电流互感器LMK-0.66 500/51只正泰10电压转换LW5-31只正泰11柜体GGD2000*800*6001台循环泵一拖三补水泵变频一拖二序号名 称规 格 型 号数 量备注1变频器E5-H-4T循环泵1台蓝海华腾2变频器E5-H-4T补水泵1台蓝海华腾3断路器NM1- H 33300 5只正泰4接触器CJ20-AC22010只正泰5热继电器JR36-160A5只正泰6电流表1只正泰7电压表1只正泰8PID控制器DB33002只博格朗9电流互感器LMK-0.66 500/51只正泰10电压转换LW5-31只正泰11柜体GGD2000*800*6001台循环泵一拖二*2补水泵变频一拖二序号名 称规 格 型 号数 量备注1变频器E5-H-4T循环泵2台蓝海华腾2变频器E5-H-4T补水泵1台蓝海华腾3断路器NM1- H 33300 9只正泰4接触器CJ20-AC22012只正泰5热继电器JR36-160A4只正泰6电流表1只正泰7电压表1只正泰8PID控制器DB