變頻器在熱力站定壓補水中的應用

董　鉑

(太原市熱力公司，山西 太原　030024)

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變頻器在熱力站定壓補水中的應用

董鉑

(太原市熱力公司，山西 太原030024)

分析了熱力站定壓補水工作中存在的問題，闡述了變頻器在熱力站定壓補水中的運行原理，并對變頻定壓補水和其他定壓補水方式進行了對比，指出采用變頻器對熱力站的定壓補水進行控制，可達到安全、可靠、節能的目標。

變頻器，熱力站，定壓補水，補水泵

1　概述

城市中的高層建筑呈現逐年增加的趨勢，其中供熱采暖的管道出現破損和被侵蝕的問題等，都給城市集中供熱帶來了不利的影響。對于城市集中供熱采暖來說，熱力站所接受的熱水來自于城市的熱源廠，兩者是依靠主管道進行熱水的傳輸，通過熱力站的熱交換設備而完成熱能的交換，然后再經由熱力站將熱量傳輸至用戶。而在這一過程中，主管網以及用戶穩壓是通過定壓補水的手段來進行控制的。而由于城市供熱采暖所涉及的范圍持續的擴張，采取一般的定壓補水根本無法達到相對繁雜的系統定壓要求。而在變頻控制技術逐步發展與革新的過程中，其也被逐漸地應用在了城市的供熱采暖系統中，同時取得了良好的應用效果。

2　問題的提出

在熱力站的定壓補水工作中，可分為連續定壓補水以及間歇式定壓補水兩種方法。連續定壓補水是通過對相應的供水閥門開度的管控來進行補水管控的。此方法能夠被應用在涉及供熱的范圍較大的熱力站中，不過卻需要相對多的電能消耗。而間歇式定壓補水方法通過電接點壓力裝置來管控補水過程，此方法相對來說較為經濟，不過僅可用在所涉及的供熱面積不大的情況。如果供熱系統中失水問題較多，且要大量的進行補水作業時，就會造成下列的問題。

1)因為要達到整個供熱系統的定壓值，所以就必須要非常頻繁的關閉與啟動補水泵。而所采用的水泵又是工頻的方式啟動，所以在其啟動過程中會形成非常大的電流，一般會達到其額定電流的6倍以上。要是開啟的次數過多，就將極大的減少水泵電機和相關裝置的使用壽命。例如，減少繼電器等設備有效的使用周期等，也極易出現裝置被損壞的問題。

2)要是出現元件某一接觸點粘連的問題，將致使水泵失去控制，會使供熱系統的內部壓力陡然增加，導致相關的裝置被破壞，也較易造成一定的安全隱患。

3　變頻器在熱力站定壓補水中的運行原理和應用

3.1補水泵的工作特征

現階段，多數熱力站采取離心式補水泵，屬于異步三相電機所帶動的水泵種類。當水泵運行時，其自身的性能指標和水泵自身的轉速存在緊密的聯系。其中，水泵的流量大小和水泵的轉速呈正比例相關，而水泵的揚程和水泵轉速的平方呈正比例相關，水泵擁有的功率大小和水泵轉速的三次方呈正比例相關。所以，如果想要對水泵補水量進行控制，能夠通過控制其自身的轉速來控制不同狀態下的運行參數，進而達到控制補水量的效果。

3.2變頻器用于補水泵調速原理

變頻器將頻率為50 Hz的交流電在整流電路的作用下，使其轉變成直流電，然后采用逆變電路將所轉換得到的直流電再轉換成不同頻率的交流電。而這一階段里，通過變頻器能將電網所具有的工頻轉化成能平滑改變大小和相應頻率的交流電。同時，變頻器在進行相應的電壓輸出時，其大小能依據不同的頻率而按特定的比例轉換，因此可以防止水泵電機由于內部磁場過大造成元件損壞。如果是同一水泵，其電機的轉差率以及極對數未發生變化，那么其轉速和相應的電壓頻率就會呈現正比例相關性。所以，我們可以采取變換電壓頻率的手段，以實現對電機轉速的控制。而和調節水泵電機的極對數和轉差率的手段來使電機轉速改變的方法比較，變頻控制的方法相對更為可靠與安全，并且可實現更為自由的控制。另外，在變頻器裝置的內部結構中，有相應的自動化操作元件，能夠按照對外界所檢測而得的相關信息數據和所設定的標準數據做出對比并計算，以此來不斷的調節供熱系統應有的電壓頻率。所以，采取變頻器能夠完成下列的操作：

1)當電機啟動時，在電機不斷的增加轉速時，變頻器也不斷的增加供電電壓的頻率以及大小，從而達到電機軟啟動的目的。

2)對外界信息數據的監測及計算，實現電機運行的無級平滑變速功能。

3.3變頻器在熱電站定壓補水中的應用

按照補水泵自身的特征、轉速和電機各個參數之間的聯系，能夠得到變頻器所發揮的主要功能及應用有下列幾項：

1)電機啟動過程中，采用變頻器會讓系統實現電壓的頻率和大小逐步改變的目的，進而可以實現電機的平滑啟動。在采用變頻器后，其中電機啟動時的電流僅是電機額定電流的1.2倍左右，而補水泵又是啟停非常頻繁的設備，這就有效地提升了相關裝置服役的周期和安全可靠程度。

2)采用連續定壓補水的方式，設置在回水管位置上的壓力測量裝置會把所監測到的相關壓力信息數據傳送至變頻器相關的控制元件中，然后此元件將所接收的信息數據和事先設定標準值進行對比，再經由控制元件進行相關的計算并將結果傳送至變頻器，變頻器會依照所接收的數據信息而采取一定的變頻操作，同時自動地將適宜的電壓頻率輸送至電機，從而使電機的運轉速率得以改變，使相應的補水量得以改變，進而實現對系統的定壓補水控制。而如果供熱系統的內部壓力為最高值，其會自動停止對電機信號的輸出，從而讓整個供熱系統的內部壓力穩定。當采用間歇式定壓補水時，如果供熱系統的失水總量超過所設定的值以后，相應的壓力測試裝置監測到數據信息會小于所設定的數值，變頻器就會完成相應的信號輸入，并將補水泵開啟進行補水作業。而如果供熱系統的內部壓力值為最高值，則會自動停止對電機信號的輸出，從而讓整個供熱系統的內部壓力穩定。

4　變頻定壓補水和其他定壓補水方式的對比

采用連續的定壓補水方式，未采取變頻器控制時，通常需進行人工的操作，也需采取控制閥門開度的方式進行水流量的控制。如此便使系統運行的人力成本變得更高，同時也會出現很多無法預見的不穩定因素。并且，由于補水泵處于工頻的狀態下進行工作，而供熱管閥門關小時，補水泵依然是按照額定的運行功率進行工作，不僅會使大量的電能被消耗，同時也會使系統承受更大的安全隱患。采取變頻器控制補水工作具備下列的優點：

1)供熱系統的補水量是受變頻器的自動調節，使得人工成本的投入大大減少，且也極大地避免了因人為操作而導致的各種不確定因素出現，極大地改善了供熱系統的穩定度。

2)采用變頻器控制，能讓水泵電機保持更加適宜的運轉速率，因此也會極大地減少供熱系統的整體能源消耗，提升設備的運轉效率，從而達到節能的目標。

3)供熱系統會擁有更加便捷的系統管理。因為變頻器能夠實現自動化的操控，避免了由于工作人員的操控失誤或設備的其他因素等而導致的系統壓力太大或太小問題的發生，防止安全隱患的出現。而用于間歇式定壓補水系統時，尤其供熱系統所涉及的供熱范圍較廣以及供熱系統出現的失水情況相對嚴重時，補水泵就必須要非常頻繁地啟用。而采取變頻器則能夠讓水泵電機在啟動時達到無級平滑的效果，從而防止電機在啟用時出現電流過大的問題，有利于設備使用周期的延長，并利于對于設備及元件的維護。同時，由于變頻器控制定壓補水過程中，電機的開啟相對較慢，這就避免出現供熱壓力急劇變化的情況發生，另外也達到了對供熱定壓補水的自動化控制目標。

5　結語

采用變頻器對熱力站的定壓補水進行控制，可以達到更加安全、可靠與節能的目標。同時，變頻器也會對系統中出現的各種電路問題進行有效的防護，并且具備故障自動報警的作用。因此，變頻器控制定壓補水可以實現供熱系統更為高效、穩固的運行。不過，如果涉及的供熱系統補水量不大時，其在節能及提高效率等方面無法展示出較強的優勢。并且，變頻控制所需的資金投入較多，對于補水量不大的系統來說其所具有的優勢相對小。

[1]劉偉，楊興利，劉楠.蒸汽鍋爐補水系統中變頻器的應用實踐探微[J].山東工業技術，2016(4)：66.

[2]宋曉卓，吳志湘，岳斌佑.變頻補水定壓在集中供熱系統中的應用分析[J].潔凈與空調技術，2015(2)：6-8.

The application of frequency converter in constant pressure water supply of thermal power station

Dong Bo

(Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030024, China)

This paper analyzed the existing problems in constant pressure water supply of thermal power station, described the operation principle of frequency inverter in thermal station constant pressure water supply, and compared the frequency constant pressure water supply and other pressure water supply methods, pointed out using the frequency converter control of thermal station constant pressure water supply, could reach the goal of safe, reliable, energy-saving.

frequency converter, thermal power station, constant pressure water supply, water supply pump

1009-6825(2016)25-0135-02

2016-06-21

董鉑(1986- )，男，助理工程師

TU995.7

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