第28卷第8期水利電力機(jī)械Vol.28 No. 82006年8月WATER CONSERVANCY & ELECTRIC POWER MACHINERYAug.2006電氣與控制.智能變頻調(diào)速在供暖空調(diào)循環(huán)水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用Applications of the intellectual speed adjustment by frequency change in watercirculation pump for the heating and air - conditioning system李愛華'梁予波'衡少亭2LI Ai-hua' LIANG Yu-bo' HENG Shao-ting2( 1.鄭州市熱力總公司河南鄭州450002 ;2.中鋁河南分公司設(shè)計院河南鄭州450000 )( 1. Zhengzhou Heating Genaral Company Zhengzhou 450052 China 2. Institute of Henan SubsidiaryCompany of China Aluminium Industrial Company Zhengzhou 45000 China )摘要闡述了暖通空調(diào)運行中 變頻技術(shù)用于循環(huán)水泵的廣泛性和必要性。理論上和實際運行的數(shù)值說明了變頻技術(shù)的節(jié)能效果。冬夏季室外溫度一直在變化 ,而室內(nèi)溫度要求的舒適度是穩(wěn)定的,在變化的室外溫度條件下要達(dá)到穩(wěn)定的室內(nèi)溫度除了合理的系統(tǒng)設(shè)計外還要在系統(tǒng)運行中不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過對各種調(diào)節(jié)方式的比較變頻技術(shù)變壓變流量”調(diào)節(jié)法是最方便、最經(jīng)濟(jì)的。利用對室外溫度采集的數(shù)據(jù)通過計算機(jī)對變頻調(diào)速的智能”控制,可達(dá)到精確、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、可靠運行之目的。關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速;室外溫度智能調(diào)節(jié)循環(huán)水泵;負(fù)荷中圖分類號:TK730.4+ 1 TK223. 5文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號:1006 - 6446( 2006 )08 -0043 -04Abstract :The article expatiate the universality and prerequisite of frequency change techrique in the system of heatingand air - conditioning water circulation pump. The numerical value from theory and practice shows that energy - savingeffect is obvious. Temperature changes between winter and summer. But constant room temperature is needed. To a-chieve the goal , we need to design a reasonable system and do some adjustment. By the comparison of different ways ,this technology proves to be the most economical and convenient one. By the collction of outside temperature data andcomputer controlling , accurate , economical , energy saving and reliability operation can be achieved.Key words :adjusting rapidity intellective and changeable frequency ;extraventricular temperature aptitude ;adjus-ting pcircultive water pump ;load大對系統(tǒng)的運行起著重要作用，采用變頻技術(shù),再0引言利用微機(jī)根據(jù)室外的溫度變化，對其進(jìn)行控制。一近十幾年來變頻器已廣泛地用于交流電動機(jī).方面,可以極大地節(jié)省水泵的電能實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能的速度控制。工業(yè)生產(chǎn)中大功率的電機(jī)(如某企業(yè)運行;另-方面,可以提高系統(tǒng)的運行品質(zhì)，實現(xiàn)高規(guī)定大于150kW的電機(jī))必須使用變頻調(diào)速技術(shù)精度控制 使室內(nèi)溫度更加穩(wěn)定。(或軟啟動裝置)以消除電機(jī)啟動對電流的影響在1變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用選擇運行中則根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。由于冬、夏季室外、濕度變化較大而室內(nèi)要求恒定的溫、濕度,中國煤化工的供暖空調(diào)負(fù)荷隨外暖通空調(diào)冷、熱負(fù)荷的計算依據(jù)及參數(shù)的選取較復(fù)YHCN M H采用流量調(diào)節(jié)的方法,雜變頻技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)的使用顯得尤為重要。在就要求循環(huán)水泵的流量能容易調(diào)節(jié)和控制。尤其是暖通空調(diào)中循環(huán)水泵為系統(tǒng)提供動力其用電負(fù)荷現(xiàn)代化的熱網(wǎng)和智能建筑與智能小區(qū)對這一方面收稿日期2006 -06-14作者簡介李愛俱強(qiáng)據(jù))女江西吉安人鄭州市熱力總公司工程師從事集中供熱工程管網(wǎng)、熱力站空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)及運行管理方面的工作。水利電力機(jī)械2006年8月的要求是迫切的。差的運行方式這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。如果采用節(jié)流,在一般供熱、空調(diào)系統(tǒng)中(如圖1所示) ,用戶使流量達(dá)到實際需要浪費在閥門上的能量-定會.側(cè)采用二通閥調(diào)節(jié)流量，當(dāng)總管上流量減小時壓差很大而且閥門老是工作在節(jié)流狀態(tài)下對閥門不利控制閥就會旁通掉多余的流量，多余的壓頭消耗在(因為一般水泵出口閥門是起關(guān)斷作用的,不適合閥門節(jié)流上。但是泵的流量沒有發(fā)生變化能量沒節(jié)流)。對水泵而言在這種情況下,水泵會偏離最有節(jié)約。佳效率點容易損壞。鍋爐熱交換器- -D*Ch-qv-D比C ]-x-Dx-xC ]-∞- r- -ix-一ξB、. 正確選擇的水泵制冷機(jī)q向各個用戶率p類水缸分水缸qv( mth)A為水泵作流后的工作點: B. C為理想的水泵工作點「溫度計， 9壓力傳感器;岡閥門;水泵;●壓力表:馬逆止閥;一 Y型過媳器:咼出差控制閥圖3水泵與熱網(wǎng)特性曲線分析圖1-般供熱、 空調(diào)水系統(tǒng)圖( 3 )分期建設(shè)的熱網(wǎng)或房地產(chǎn)項目中,供熱、空(2)原有的系統(tǒng),由于選型不合理或系統(tǒng)實際調(diào)面積加大后流量也要加大如果按照-期完成的供熱、供冷面積發(fā)生變化造成水泵運行壓力和流量負(fù)荷選擇循環(huán)水泵二期完成后就得重新?lián)Q泵;如遠(yuǎn)離額定工況產(chǎn)生諸如水泵電機(jī)超電流",大馬拉果按照二期完成后的負(fù)荷選擇循環(huán)水泵,-期到二小車"等情況。期這段時間內(nèi)就會浪費很多能量,而且系統(tǒng)運行狀水泵與熱網(wǎng)特性曲線分析如圖2所示,當(dāng)水泵況不佳。實際工作點由于選擇不當(dāng)或熱網(wǎng)阻力減小時,水泵工作點向右移動，當(dāng)循環(huán)水泵與管路特性曲線不相2各種對 策及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較匹配時，如果仍采用原水泵并不加節(jié)流時工作點將針對以上3種情況提出了多種解決方案,下面會超過水泵最大流量,長期運行會燒毀電機(jī)。為了只對水泵超電流情況對以下方案進(jìn)行比較,見表1。不燒毀電機(jī)就必須采用閥門節(jié)流水泵工作點將從表1各種 解決方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表”C點移到A點這樣，大量電能消耗在閥門節(jié)流上。司門更換換電并聯(lián)切削采用由于閥門開得過小,會有大量管網(wǎng)資用壓頭浪費在節(jié)流水泵動機(jī)運行葉輪變頻閥門上,閥后壓頭減少,遠(yuǎn)端用戶水量不足造成嚴(yán)初投資小中高重的水力失調(diào)。流量可調(diào)性差一般一般良好一般很好系統(tǒng)安全性差一般一般差一般好對電力負(fù)荷的影響無無無不好無較好增加供熱面積與否E不能不能能不能能h-9v運行能耗大1.閥門節(jié)流指上文提到的使電動機(jī)不超電流而關(guān)小水泵出口2.并聯(lián)運行指設(shè)置2臺一用一備的水泵現(xiàn)在一同運行不設(shè)備o下王正確選擇的水塑用3.系統(tǒng)安全性是指水泵、閥門是否易于損壞系統(tǒng)備用是否得當(dāng);4.對電力負(fù)荷的影響是指水泵啟動安全性是否需要增容。qvt m'h)中國煤化工A為水泵節(jié)流后的工作點: B. C為理想的水泵1.作點MHCN MH G有兩種策略,一種為圖2水泵 與熱網(wǎng)特性曲線分析定壓變流量”;另一種為變壓變流量”?！倍▔鹤儺?dāng)選擇水泵流量、揚(yáng)程過大時會造成大馬拉流量”的控制方式就是通過變頻器恒定循環(huán)水泵的小車”的現(xiàn)象如圖3所示。在這種情況下,如果不進(jìn)出口壓差或最不利熱用戶的資用壓差來實現(xiàn)循環(huán)采用節(jié)流就會便系統(tǒng)流量過大造成大流量、小溫水泵的變流量運行。由圖4可以看到如果不采用第28卷第8期李愛華等:智能變頻調(diào)速在供暖空調(diào)循環(huán)水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用45.閥門節(jié)流的措施是無法按照系統(tǒng)實際需要進(jìn)行調(diào)冷水機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)可以在10% ~ 100%內(nèi)無極調(diào)整的。如果采用變壓變流量”,根本無需調(diào)節(jié)閥節(jié)泠水流量可在50% ~ 100%內(nèi)無極調(diào)節(jié);如果采門是最方便和最節(jié)能的方式。用2臺機(jī)組即可在25% ~ 100%內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖4為采用變頻后的節(jié)能比較效果圖A為采用對于鍋爐來說,鍋爐循環(huán)流量一般不應(yīng)小于 額閥門節(jié)流后的水泵工作狀態(tài)點B為采用定壓變流量定流量的70% ,當(dāng) 循環(huán)流量過小時,會引起鍋爐浸控制方式水泵工作狀態(tài)點C為采用變壓變流量控制水管水量分配不均,出現(xiàn)熱偏差導(dǎo)致鍋爐爆管等事方式水泵工作狀態(tài)點0為零點。由圖4可見采用故同時由于回水溫度過低造成鍋爐尾部腐蝕。因變壓變流量由于功率和流量是三次方的關(guān)系當(dāng)流此,常采用雙級泵系統(tǒng)。量下降為額定流量的80%時功率下降為原功率的對于壓縮式冷水機(jī)組流經(jīng)蒸發(fā)器的流量低于51.2%當(dāng)流量下降為原來的50%時功率只有原來其額定流量時冷水溫度會很低,甚至結(jié)冰造成喘的12.5%。節(jié)能效果不僅大大超過了閥門節(jié)流的方振,可能引起機(jī)器停車造成冷量波動。所以,壓縮.法也遠(yuǎn)勝于定壓變流量"。大量統(tǒng)計結(jié)果表明采式冷水機(jī)組也得采用雙級泵系統(tǒng)。如圖6所示冷用變頻后每年節(jié)約電量可達(dá)30% ~60% 2年內(nèi)即熱源側(cè)循環(huán)泵-般采用定流量運行,負(fù)荷側(cè)泵采用可回收全部投資于變頻裝置的成本。變流量運行，以適應(yīng)負(fù)荷的變化。5、_ S2熱交換器鍋爐-級泵口∞τxn制冷機(jī)集水缸分水缸外二級聚圖6二級循環(huán)水泵 系統(tǒng)原理圖流量A為OE表示節(jié)流能耗: B為h.OE表示“定壓變流址”能耗;C為hOE表示“變壓變流量”能耗5控制策略圖4 節(jié)能比較效果圖對于流量-揚(yáng)程曲線比較平緩的循環(huán)水泵采圖5是按月份計算的節(jié)能比較效果圖。很明用壓差控制比較困難,可以采用流量控制就是時時顯循環(huán)水泵采用變壓變流量"的控制方式是最節(jié)采集泵出口流量的數(shù)值將其與當(dāng)時外溫條件下為能的。保證室溫所需要的流量進(jìn)行比較進(jìn)而通過變頻控制水泵流量實現(xiàn)系統(tǒng)的變流量運行。100%90%問題是流量的測量比較麻煩尤其大管徑的流80%70%量測量裝置造價十分昂貴。按圖7、圖8的控制方60%0%。定壓變流量法對系統(tǒng)進(jìn)行控制不論供熱/空調(diào)系統(tǒng)是采用質(zhì)調(diào)無0口變壓變流量節(jié)、量調(diào)節(jié),還是質(zhì)、量并調(diào)的調(diào)節(jié)方式系統(tǒng)供、回20水溫度在室內(nèi)溫度要求恒定、室外溫度已知的情況下都是系統(tǒng)循環(huán)流量的單值函數(shù)。這樣時時采集月份系統(tǒng)回水溫度或分集水器的壓差并反饋至變頻器圖5按月 份計算節(jié)能比較效果圖中與系統(tǒng)在當(dāng)時外溫條件下計算出的回水溫度或壓差中國煤化工控制循環(huán)水泵的運行4循環(huán)水泵設(shè)置的形式頻率YHCNMHG對于換熱器來說在運行期間換熱器對循環(huán)流對于不同的供熱/空調(diào)系統(tǒng),是采用壓差控制、量大小并無嚴(yán)格限制。因此,循環(huán)水泵的設(shè)置如圖流量控制還是溫度控制應(yīng)當(dāng)綜合考慮水泵流量特1所示,換熱站循環(huán)泵與熱用戶循環(huán)泵合二為一。性、系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式及各種系統(tǒng)參數(shù)變送器的取得難這種情況也適用手采用吸收式冷熱水機(jī)組。吸收式易與否來確定。水利電力機(jī)械2006年8月熱交換器鍋爐中外溫傳感器6結(jié)束語在能源日益緊張的今天,如何在各行各業(yè)節(jié)能x- COHx已經(jīng)成了人們廣泛關(guān)注的話題使用變頻調(diào)速技術(shù)-舸冷機(jī).無疑是眾多節(jié)能方法中大有前途的一種使用得當(dāng)向各個用戶文必將會大大提高能源使用效率,也為用戶節(jié)約大量.集水缸C分水缸經(jīng)費。. F溫度傳感器。壓力傳感器:網(wǎng)閥門:。 g水系采集室外溫度的測量數(shù)據(jù)及天氣預(yù)報等參數(shù),。外溫傳感器;與逆止閥:一 過濾器;器島電動閥.通過簡單的程序,利用計算機(jī)對循環(huán)水泵進(jìn)行智圖7變流量供熱、空調(diào)水系統(tǒng)能”控制能夠?qū)崿F(xiàn)室外溫度變化而室內(nèi)溫度穩(wěn)定,熱交換器鍋加以達(dá)到人體對溫度要求的舒適度。印外溫傳感器參考文獻(xiàn):8661-城τ∞口x個切[ 1 ]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[ M ]北京:中國建筑制冷機(jī)工業(yè)出版社,1993.分水缸[2]周漠仁.流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)[M]北京:中國建筑工業(yè)出版社,1993.b外溫傳感器;。壓力傳感器;田閥[門; 0 水泵:o溫度傳感器;斗逆止閥:一過濾器;禺電動閥(編輯王書平)圖8二級循環(huán)水 泵變壓流量控制原理圖(上接第15頁)方法基本能解決或預(yù)防水泵故障的出現(xiàn)。這樣,就能保證其24 h運行的狀態(tài)就可以盡力發(fā)揮它運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高效節(jié)能、長久耐用的優(yōu)勢，為深圳源源不斷實踐證明在正常運行時水泵易磨損的部件，地輸送優(yōu)質(zhì)的原水。也是可能會出現(xiàn)問題的部位,當(dāng) 水泵運行到廠家規(guī)定的相應(yīng)小時數(shù)或有故障跡象出現(xiàn)時按以上檢修(編輯劉芳)(上接第31頁)2005[4 ]程向榮種亞奇.換熱器動態(tài)特性的研究與仿真[ J ]化工裝備技術(shù)2005(2) ;40 ~43.[5]王書中,由世俊董玉平.基于Matlab的板式換熱器動[1]李穎朱伯立張威.Simulink動態(tài)系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ)態(tài)特性建模與仿真[ J ].計算機(jī)仿真,2004 ( l0):44 ~. 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