论述换热站中供暖系统循环泵变频控制的节能应用

论述换热站中供暖系统循环泵变频控制的节能应用

牛浩

（天津市津安热电有限公司天津300000）

摘要：作为换热站中供暖系统循环泵变频控制的重要工作之一，其节能应用在近期得到了有关方面的高度重视。该项课题的研究，将会更好地提升其节能应用的实践水平，从而有效优化供暖系统循环泵变频控制的整体效果，使大型住宅小区供热达到均衡高效供热的目的。本文针对换热站中供暖系统循环泵变频控制的节能应用进行了论述，以供参考。

关键词：换热站；供暖系统；循环泵；变频控制；节能应用

1换热站的二次供暖循环水运行控制现状

当前，换热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。我们知道换热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。

2循环水泵容量的选择

2.1循环水泵容量的确定

循环水泵的流量是按采暖室外计算温度下的用户耗热量之和确定的，而在整个采暖期内室外气温达到采暖室外计算温度的时间很短，使大部分时间水泵流量偏大。选择水泵之前首先应确定热网系统的调节方式，然后根据调节方式确定循环水泵的流量。

国家有关标准中较明确规定：对于采用集中质调节的供热系统，循环水泵的总流量应不低于系统的总设计流量；扬程不应小于系统的总压力损失，即循环泵的流量和扬程不必另加富裕量。集中质调的供热系统，多数处于小温差，大流量的工况下运行，经济上是不合理的。而采用分阶段改变流量的质调节的运行方式，可大量节约循环水泵的耗电量。将采暖期按室外温度的高低分为若干阶段，当室外温度较高时，开启流量小的泵；室外温度较低时开启大流量的泵。在每一个阶段内保持流量不变，以满足供热需要。

对于采用相同容量锅炉（换热器）的情况，当设一台锅炉（换热器）时，可选1台100%流量的水泵和2台50%的水泵；当设2台同容量锅炉（换热器）时，选用1台100%流量的水泵，2台50%流量的水泵，当1台锅炉（换热器）运行时，开100%流量的水泵，2台50%的泵又可同时运行做为100%泵的备用；设有了3台同容量的锅炉（换热器）时，可造2台33%的流量的泵、1台66%流量的和1台100%流量的水泵。1台锅炉（换热器）运行时，开启33%的水泵，2台锅炉（换热器）运行开启66%流量的水泵，3台锅炉（换热器）同时运行开100%流量的水泵。2台33%流量的水泵可做为66%泵的备用。也可分别选1台33%流量、1台66%流量和1台100%流量的水泵分别与1台、2台、3台锅炉配套运行。显然采用分阶段改变流量的质调节具有明显的节能效果。

2.2锅炉（换热器）本体水流阻力

以热水锅炉热电联供电厂输出的一次网热水为热源的热水供暖系统，热源内部阻力主要是锅炉（换热器）水流阻力，这一数值应由锅炉（换热器）厂家提供。当选用的锅炉在额定供回水温度以下降温运行时，比如115/70℃高温水改为95/70℃低温水锅炉、或95/70℃低温水锅炉在60/50℃下运行（地板辐射采暖系统）时，就要考虑在供出相同的热量时，实际循环水量要大于额定流量，使锅炉（换热器）水流阻力增大。

2.3水泵耐压强度

热水循环水泵，当水温<80℃，循环水量不大时，可选用IS型泵；当循环流量较大时，可选S型双吸泵。对水温较高或静压值较高场合，可选用R型热水循环泵。住宅小区分多层和高层的分区设置循环泵。

3换热站二次供暖系统循环水泵变频控制原理及实际应用

3.1换热站二次供暖系统循环水泵变频控制原理

通常变频控制系统内设PLC(可编程控制器)，它将换热站二次系统供回水压差，设为主要控制参数，回水温度为辅助参数，测定的温度在保持设定温度范围的前提下，通过PID控制，下达变频调速指令从而改变循环水泵的转速，以达到循环水流量的变化，保持二次系统压差恒定。当测定的温度超出保持设定温度范围时，系统自动调整到设置的第二压差设定值进行控制。

3.2变频控制设备与软起动设备的比较

现有二次供暖系统循环水泵通常选用软起动控制设备控制。软起动设备和变频设备的共同点：都可以实现软起动与软停车，对电网冲击都不大，都可减少水锤效应，都具有通讯功能。但二者有着本质的区别：软起动控制设备控制的水泵在工频运行。因此可能出现热量供过于求的现象，浪费了大量热能，既不利于节电，也不适应供热取费按热量计取的发展趋势。而变频控制设备控制的水泵根据工况使水泵运行在较低频率，使供热需求平衡，既节电又节能。虽然变频控制设备初投资相对软起动控制设备大，但节电效果明显，很快可以回收投资。

4变频控制在换热站循环水泵的控制中编程的分析

如上所述，变频控制在换热站二次供暖循环水泵的控制得到了较好的应用，但是我们也应看变频控制有待进一步完善。

4.1采用上述工作原理的变频控制主要以设定压差值为主要控制参数，由于受施工环境的限制，室外温度往往很难参与控制。但是随着冬季温度的变化，真正达到设计条件的天气温度天数很少，出现了供热量大于实际需求热量的现象，尤其是定流量系统这种现象较为普遍。因此，应测定室外温度，用该温度与所在地区的供热曲线进行对比，及时修正压差设定值，做到进一步细化节能。通话自动控制使用室外温度参数反馈给PLC控制器，进一步按程序调整变频器运行参数，调节流量压力，达到闭环控制和节能的目的。

4.2变频控制应与供热建筑的类型相匹配。如定流量系统的建筑物，看其是否需要夜间大量用热。我们知道一般写字楼只在白天办公，晚间处于空置状态，因此完全可以在变频控制中设置分时段控制：早七点至晚九点为正常参数控制，晚九点至夜十二点为适当降低参数控制，夜十二点至早七点为维持基本运行参数控制。像一些大型公用建筑也可参照这一控制模式执行。（结合这一原理民用建筑夜间尽量提高供热温度、白天适当降低供热温度，从而保证室内温度舒适）这势必能够节省大量电能和热能。

4.3由于换热站内供暖系统循环泵采用

变频控制，可实现软件起动，消除了对电网和负载的冲击，延长了电机的寿命。但是未考虑抑制谐波问题，易造成断路器误动作、校正功率因数的电容器过载、加大电机损耗等问题。由于现有换热站内供暖系统循环泵额定功率不是很大，谐波问题不突出，因此目前热力站内变频控制装置几乎没有采取应对这方面的措施。但是通过这些年供热系统的供热负荷不断扩大，设计人应重视这一问题，特别是额定功率大于90kW的循环泵应为重点关注对象，应对输入加电抗器，输出加装滤波装置。

结语

综上，通过对换热站中供暖系统循环泵变频控制节能应用的相关研究，我们可以发现，该项工作的顺利开展，有赖于对其多个影响环节的充分掌控，有关人员应该从供暖系统循环泵变频控制的实际情况出发，研究制定最为符合实际的节能应用实施策略。

参考文献：

[1]朱杰.探讨变频器在换热站供暖设备上的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2013(3).

[2]王一峰.供热系统中循环泵变频运行节电效果分析[J].区域供热,2013(2):52-56.

作者简介：

牛浩（1990.7-），男，天津宝坻人，华侨大学电气工程及其自动化学士，工程师，单位：天津市津安热电有限公司