探析变频器在集中供热系统中的应用

1、探析变频器在集中供热系统中的应用【摘要】当前，变频器的应用范围日益广泛，其在集中供 暖系统中的应用实现了企业节能增效的目标。本文对变频器 在集中供暖中的应用进行分析。【关键词】变频器；集中供热系统；问题；应用中图分类号：tu833文献标识码：a一、前言当前，我国城市发展对能源的需求不断增大，也加剧了 环境的污染。尤其是冬季，城市集中供暖中变频器的应用能 够有效节约能源，减少环境污染，做到节能减排。二、城市集中供热存在的问题1、供热质量问题我国当前的城市供热系统中，供热的质量不高是整个供 热系统中存在的主要问题之一。而造成这种问题的主要原因 是因为供热系统中的调控设备水平较低。因为采用的是单管

2、供热设计使得高、底层用户供热不均匀，有些用户的房间温 度太低，而有些用户的房间温度却过高，温度过高的用户为 了调节室内的温度，不得不开窗散热以调节室温，从而导致 了热能的浪费。并且因为用户的供热不均匀，供热部门为了 保证温度过低的用户供热质量，常常需要加大供热量，这样 就大大增加了供热系统所消耗的能源。2、运行管理问题在城市集中供热的过程中，运行的管理问题也是整个供 热系统存在的主要问题之一。在运行管理中，水力失调是整 个运行管理中存在的最大问题，水利失调问题是当前城市供 热部门急需解决的一个重要问题。而造成水力失调的主要原 因是因为缺乏有效的调节设备，使得室内温度无法得到有效 的调节，使得用

3、户在日常使用的过程中，极易造成热能的浪 费。在加上集中供热系统采用的是多种供热形式，其中包括 了单管供热系统、热水供热系统等多个系统，而城市中的建 筑又比较复杂，同样给运行管理带来了很大的困难。在诸多 因素的影响下，使得城市集中供热的运行管理还有待进一步 的完善，才能够将集中供热系统中的节能降耗性能发挥出 来。三、中国供热系统耗能差异的原因1、热网输送条件的不同热网热效率是输送过程保热程度指标，体现管道结构的 保温效果。热网一般热效率应大于91%94. 7%o但从实测情 况看，直埋铺设管道能够达到这一要求，而架空和管沟都会 有超过10%的热能损失。如果造成地沟积水，管道泡水，保 温性能变弱，更

4、会影响热网的保温效果，造成不必要的热能 损失。热网补水率也同样影响着供热速度和供热效果，由于 补水率的差别一般在0.5%10%的范围之间变化，由于幅度 较大，在正常情况下，可以维持在1%以下。而如果输送管道 泄漏或用户放水严重，就会达到10%左右。热水的大量流失, 而补充进来的是温度较低的凉水，要达到同等温度，时间是 正常热水循环的三倍，也就是说，系统补水不但使循环速率 降低，更是造成了水能和热能的损耗。2、运行调节的方式不同中国集中供热系统中，质调节耗电多，不利于节能，并 且特别突出。在变流量调节时，采用多泵连并方法，调节范 围小耗电大不是十分理想。3、管理体制和自动化程度不同供热单位正处于

5、体制转轨过渡时期，自身经营理念和企 业文化存在着差异，而供热从福利变为商品的过程中，为保 证质量和效益驱动，经营单位从事业机构转变为企业的同 时，通过自负盈亏和上级主管部门支持下积极以科学技术改 进和完善系统，通过面对用户的高质量服务，减少能耗来降 低成本和提高经济效益，从而使能源利用率逐年提高。同时, 中国供热系统的自动化程度相对较低，主要表现在：（1）热工自动化水平低；（2）控制方式单一，未能做到集中监视、分散控制；（3）控制系统的组成缺乏系统性，不能形成系统内部 的连锁控制；（4）经济效益低。由于投资估算、项目实施及以后的 维护等问题导致大部分供热项目经济效益低下，或勉强维持 运行，或存

6、在一定亏损。四、变频器在供热工程中的应用1、控制电机的启动电流在供热企业中，以使电机启动时通常使用工频直接进行 启动，工频直接启动时会产生较大的电流，从而导致电机的 温升较高，对电机的寿命有较大的损害。应用变频器的电机 的调速可以在零速零压下进行，所以一旦频率和电压的关系 建立，变频器就可以按照v/f或矢量控制带动负载进行工作, 从而有效的避免了启动时电流的冲击力，控制了电机的温升 的稳定，减少了电机故障率的发生，长了电机的使用寿命。2、降低电力线路的电压波动，改善电网质量电机在使用变频调速技术后，在零频零压下启动，避免 了电流剧增引起的电压波动，从而避免了同一系统中电压敏 感设备故障跳闸及异

7、常的事故的发生，保证了电压的稳定 性。3、启动时需要的功率更低在用工频启动时，电机所需要的功率较大，在启动时会 对其他设备产生影响，甚至会影响到变压器，影响电网的稳 定性，但应用变频器进行启停时，同对电机所需要的功率较 低，不会引起电涌现象。4、可调的加减速功能、运行速度及转矩极限目前变频器的调速技术已日趋完善，在供热过程中，可 以根据锅炉的运行情况自由地进行加减速设置，同时在调速 过程中不会引起电流电压的波动，电机也会不会产生振动， 机械部分也没有明显的振动，从而有效的降低了故障及机械 的损耗。同时可以通过变频器调速技术进行转矩极限的设 置，从而有利的保护了电机机械部位的磨损，增加了供热的

8、稳定性和连续性。五、变频器在换热站控制方面应用1、换热站供暖系统的构成及工作原理通常换热站有一套或几套供暖换热机组。每套机组由换 热器、循环水泵、除污器、各种阀门、一、二次管网及一些 热工仪表组成。换热机组通过循环泵将二次管网回水送到换 热器和一次管网循环水进行热交换，再送到用户端采暖。采 暖回水又通过循环泵送到换热器再进行热交换。如此循环下 去。如果循环水在循环过程中发生泄漏，补水系统自动启动, 自动跟踪二次回水管的压力变化而变化，最后维持系统平 衡。可以看出，供暖换热系统的工作过程是一个不断的进行 热交换的能量传递过程。在这里，循环水系统是能量的主要 传递媒介。2、换热站供暖换热电气设备变

9、频节能改造原理原系统就是通过电机带动定量循环泵来提供循环水的 动力。电机直接接市电一直以工频运行，循环泵输出流量也 就无法随着供暖负荷的变化而变化，而是始终保持恒定的流 量。当需要调节供暖负荷而调节流量时，通常采用开大阀门 或关小阀门来人为调节，由于温度是个滞后参数，调节周期 长，且难于调好。况且在阀门上产生了附加损失，浪费了大 量能源。对循环水系统进行变频的改造正是基于以上原因。改造 后的系统，能够根据室外温度传感器，加上plc控制器处理, 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

10、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，对原供暖换热 系统进行变频节能改造能够带来巨大的节能效果。对原系统进行变频改造时，为确保安全可靠性，对原系 统电控设备尽量不作变动。另外，保留循环泵电机运行回路, 增加控制电路，保证用户可以方便地进行工频和变频运行的 切换。六、变频器的发展趋势目前，我国的城市化进程不断的加快，对城区的改扩建 工程不断的增加，城市的建设和拆迁基本上是在同步进行 的，这就增加了很多不确定的因素，同时在建筑中多层建筑 和高层建筑处于共存的状态，这二种不同的建筑结构对于供 热的热水参数也有较大的差别，特别是出回水的压力及补水 的压力，都需要满足不同的用户要求，否则会产生较大的矛 盾。同时，近几年来很多城市存在着开发热，开发的面积越 来越大，每年的供热面积都在增加，同时在开发的前几年因 入住率达不到，所以供热面积都会处于一个较低的水平，这 样就对供热设备提出了较高的要求，需要其具有较强的可调 节性，在这种前提下，变频器起到了关键的作用。随着科学 技术的快速发展，各行各业都在发展过程中充分利用科学技 术，有效的节约人力，使其工作实现智能化，这就需要在工 作时接受模拟量的自动信号，这是传统的设备无法满足的， 因此