鍋爐采暖供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀及變頻調(diào)速的應(yīng)用
網(wǎng)址：www.chinazhongchuang.cn 更新時(shí)間：2017-01-10 10:38 瀏覽次數(shù)：：160次
鍋爐采暖供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀。如今城市建設(shè)化發(fā)展得越來越快，集中供暖已經(jīng)成為了我國北方地區(qū)冬季城市城市現(xiàn)代化必然采取的步驟。隨著供暖面積的不斷擴(kuò)大，如何科學(xué)有效地控制和管理供暖系統(tǒng)，提高供暖的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，儼然成為急需解決的重要課題。
鍋爐是消耗能源、產(chǎn)生大氣污染、事關(guān)生產(chǎn)與生活和安全的重要設(shè)備，它在國民經(jīng)濟(jì)整個(gè)能源消耗中占有相當(dāng)大的比重。在供暖系統(tǒng)中，鍋爐房供暖所占比例很大，據(jù)對我國北方地區(qū)29個(gè)大中城市近3.5億平方米的供暖調(diào)查，鍋爐供暖占84%，熱力供暖占12%，其他供暖占4%。在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，集中熱力供暖是發(fā)展趨勢，但無法取代鍋爐供暖的主流地位。
目前我國供暖鍋爐以燃煤鏈條鍋爐為主，燃用的主要是中、低質(zhì)煤，而且鍋爐房管理水平不高，一直沿用間斷運(yùn)行方式，由于鍋爐技術(shù)含量低，鍋爐的自動化控制技術(shù)落后，因此造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
1.2變頻調(diào)速基本原理。隨著大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已逐漸發(fā)展為了一項(xiàng)成熟的交流調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速器作為該技術(shù)的主要應(yīng)用產(chǎn)品，經(jīng)過了幾代技術(shù)更新，已經(jīng)日趨完善了，能夠適應(yīng)較為惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，目前能提供較為完善的控制功能能滿足各種生產(chǎn)設(shè)備異步電動機(jī)調(diào)速的要求。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸人頻率成正比的關(guān)系:n=60f(1-s)/p
其中n表示電機(jī)轉(zhuǎn)速;;f為電動機(jī)L作電源頻率;s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率;;P為電機(jī)磁極對數(shù)。
變頻調(diào)速技術(shù)就是要通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交一直一交電源變換技術(shù)，集電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。
13變頻調(diào)速在供媛鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用。因?yàn)樽冾l調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級調(diào)速，具有異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速和串級調(diào)速無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在鍋爐系統(tǒng)中能夠得到很大程度的應(yīng)用。變頻調(diào)速在供熱鍋爐系統(tǒng)中主要應(yīng)用在風(fēng)機(jī)調(diào)速和水泵調(diào)速。
通常在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，根據(jù)生產(chǎn)需要對風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)用戶要求和運(yùn)行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大刁咪調(diào)整受書織寸象。如此一來，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下。
在供暖鍋爐系統(tǒng)中帶有循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等水泵類設(shè)備，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅會造成大量的能源浪費(fèi)，管路、閥門等密封性能的破壞，還會加速泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴(yán)重時(shí)損壞設(shè)備而影響生產(chǎn)。
目前，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動機(jī)直接驅(qū)動的方式運(yùn)行，存在啟動電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)泵損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。
近年來，考慮到節(jié)能的迫切需要和對供暖質(zhì)量不斷提高的要求，再加上采用變頻調(diào)速器(簡稱變頻器)易操作、免維護(hù)、控制精度高，并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn)，因而采用變頻器驅(qū)動的方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。
自二十世}l十年代末開始，變頻器來對異步交流電動機(jī)調(diào)速已經(jīng)成為了一項(xiàng)高新技術(shù)。它有以下優(yōu)點(diǎn):調(diào)速的機(jī)械特性好，調(diào)速范圍廣，調(diào)整特性曲線平滑，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、平穩(wěn)的調(diào)速，尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量負(fù)載時(shí)，可獲得顯著的節(jié)有瞰果。
2變頻器的閉環(huán)控制作用
2.1閉環(huán)控制的含義。閉環(huán)控制是根據(jù)控制對象輸出反饋來進(jìn)行校正的控制方式，它是在測量出實(shí)際與計(jì)劃發(fā)生偏差時(shí)，按定額或標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行糾正的。
閉環(huán)控制從輸出量變化取出控制信號作為比較量反饋給輸人端控制輸人量，一般這個(gè)取出量和輸人量相位相反，所以叫負(fù)反饋控制，自動控制通常是閉環(huán)控制，比如家用空調(diào)溫度的控制。在控制論中，閉環(huán)通常指輸出端通過”旁鏈”方式回饋到輸人，也就是閉環(huán)控制。閉環(huán)控制的目的是輸出端回饋到輸人端并參與對輸出端再控制，這種目的是通過反饋來實(shí)現(xiàn)的。
閉環(huán)控制常見的兩種基本形式是正反饋和負(fù)反饋。其中負(fù)反饋和正反饋從達(dá)于目的的角度講具有相同的意義。從反饋實(shí)現(xiàn)的具體方式來看，正反饋和負(fù)反饋屬于代數(shù)或者算術(shù)意義上的”加減”反饋方式，即輸出量回饋到輸人端后，與輸人量進(jìn)行加減的統(tǒng)一性整合后，作為新的控制輸出，去進(jìn)一步控制輸出量。
其實(shí)，輸出量對輸人量的回饋并不只是體現(xiàn)在這些方式上。其表現(xiàn)為:在運(yùn)算上，不止于加減運(yùn)算，還包括更廣域的數(shù)學(xué)運(yùn)算;在回饋方式上，輸出量對輸人量的回饋，也不一定采取與輸人量進(jìn)行綜合運(yùn)算形成統(tǒng)一的控制輸出，輸出量可以通過控制鏈直接施控于輸人量等等。
22變頻器在換熱站供熱系統(tǒng)中的閉環(huán)控制作用。循環(huán)水泵是機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)中的核心設(shè)備，也是耗電量較大的設(shè)備，合理的選型不僅能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還可以降低能耗。
在換熱站采暖系統(tǒng)中，循環(huán)水泵的功率較大，利用變頻器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速的節(jié)電潛力應(yīng)比變頻辛}冰定壓大得多，但是投資比較大。
在設(shè)計(jì)的換熱站中，循環(huán)泵一般是一用一備或兩用一備，設(shè)計(jì)中常采用一臺變頻器控制多臺循環(huán)水泵的運(yùn)行，其中一臺循環(huán)水泵變頻運(yùn)行，其它循環(huán)泵工頻運(yùn)行。利用變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)水泵，可以由定流量轉(zhuǎn)為變流量運(yùn)行。
在循環(huán)水系統(tǒng)中，水泵的作功通過水泵出水壓力P2和回水壓力P1的壓力差△P來描述，即△P=P2-Pl
流量Q、管阻R與壓力差0P之間的關(guān)系為Q=△P/R
而水泵作功的功率為P=△P Q=Q2R
因?yàn)镼~n,所以水泵的功率P與其轉(zhuǎn)速n的平方成正比。即:P~n2
通過理論分析和實(shí)際測定可以得出變頻器控制水泵運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)如下:第一，改善外網(wǎng)運(yùn)行工況，節(jié)能降耗。第二，變頻調(diào)速使電動機(jī)、水泵經(jīng)常低于工頻狀態(tài)下運(yùn)行，減輕機(jī)械磨損,陽氏噪音。第三，電動機(jī)直接啟動時(shí)，啟動電流為額定電流的月荀倍，而變頻調(diào)速后啟動電流是額定電流的1/4，改善了電動機(jī)的啟動性能，減少了啟動電流對電氣設(shè)備的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。第四，供熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈活，供熱效果較好。
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