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供熱節(jié)能技術的應用與發(fā)展不僅是一個地區(qū)或企業(yè)經(jīng)濟效益的決定因素，更是國家加強環(huán)保建設，堅持科學發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要體現(xiàn)。隨著節(jié)能技術的推廣，各地不斷深化供熱體制改革，加強集中供熱新技術的應用與普及，變頻控制、混水循環(huán)的應用，有效地降低了供熱系統(tǒng)的電力消耗。
熱交換站的二次供暖水循環(huán)系統(tǒng)都是通過電機直接帶動定量泵直接運行，為保證安全系數(shù)，設計人員通常會適當?shù)胤糯笠欢ǖ陌踩禂?shù)，所以在電機的選型時往往選擇功率會比水泵輸入功率大的電機。
熱交換站的二次供暖系統(tǒng)根據(jù)流量的不同情況分為定流量和變流量系統(tǒng)，但這兩種模式下都是電機直接的工頻運行。由于速度固定，無法根據(jù)外部負載的實際需求變化而進行調(diào)整，當外部的溫度和流量需求變化后只能通過人工的方式調(diào)節(jié)閥門達到需求調(diào)整，浪費大量能源。而且由于電機的直連啟動電流大，造成大的機械沖擊，直接加大了設備的損耗。
采用CP2000系列變頻器很好的解決了這些難題，在滿足供熱的需求下人性化的可調(diào)整電機的運行速度和隨意的設置需求壓力，通過外部壓力傳感器的反饋組合為整體的自控系統(tǒng)，透過休眠與喚醒大大降低了能耗。通過多泵的循環(huán)及時響應外部的需求，達到無人值守、高效節(jié)能的目的。
1 控制系統(tǒng)的組成
控制系統(tǒng)：VFD007C43A*1+VFD055C43A*1。
2 供暖系統(tǒng)的構(gòu)成
供暖系統(tǒng)的整個生產(chǎn)系統(tǒng)包含燃煤輸送系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、軟化水循環(huán)系統(tǒng)等。燃煤輸送系統(tǒng)由振動給煤機、傳送機、振動篩、碎煤機、煤閘板、爐排機等組成，煤經(jīng)過粉碎之后輸送到爐排之上進行燃燒；燃燒系統(tǒng)由鼓風機、引風機通過循環(huán)泵送回到鍋爐，系統(tǒng)循環(huán)過程中損失的水由補水泵補充軟化水，到換熱器再進行熱交換。如果循環(huán)水在循環(huán)過程中發(fā)生泄露，補水系統(tǒng)會時時通過傳感器的回饋監(jiān)控及時補充，自動跟蹤二次回水管的水壓變化而調(diào)整，維持系統(tǒng)的平衡。
供暖換熱系統(tǒng)的工作過程是一個不斷的進行熱交換的能量傳遞過程。水循環(huán)的控制則是整個系統(tǒng)的核心控制。
3 工作節(jié)能原理
變頻器與軟啟動相比，都是可以達到緩啟動和緩停止的功能，從而降低對負載側(cè)的沖擊，但軟啟動無法調(diào)節(jié)頻率只能按照工頻運行，因而浪費了大量的無效功。
變頻調(diào)速屬于無轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方法，功率因數(shù)能達到90%以上。變頻器不僅可以直接控制電機轉(zhuǎn)速，而且在變頻的同時，輸出的動力電源電壓也相應調(diào)節(jié)，利用變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對水泵流量、壓力的調(diào)節(jié)，使供熱系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，操作更為方便，從而達到節(jié)能效果。變頻控制減少了對設備的沖擊，延長了設備使用年限。
通過采用CP2000系列變頻器接受水循環(huán)通道上采集回饋的壓力值變化，及時地調(diào)整輸出頻率達到調(diào)整水量的供應和水壓的提升或減小，達到設定值的平衡。因為整個系統(tǒng)為構(gòu)建的閉環(huán)處理架構(gòu)，所以在外部負載變化時可以及時的進行水壓控制的調(diào)整。
變頻器控制的循環(huán)水泵是一種離心式負載類型，負載消耗的能量與流量的立方成正比，能量消耗與轉(zhuǎn)速的關系式為：Q（流量）＝Kn；H（壓力）＝K2n2； P（軸功率）＝Q×H＝K3n3。其中，K1、K2、K3為常數(shù)，n為電機的轉(zhuǎn)速。
三相交流異步感應電機n =60 f（1-s）/p，式中f為供電頻率，s為滑差率，p為電機極對數(shù)。電機指標確認后，s和p是固定常數(shù)，則n可表示為：n＝K0f，即與供電頻率成線性正比例關系。從理論上計算，當電機轉(zhuǎn)速降低18％，就可以節(jié)電40％以上。
4 C2000的特色及相關的調(diào)試注意細節(jié)參數(shù)
臺達CP2000系列變頻器擁有內(nèi)部高效PID（有睡眠功能）、多泵循環(huán)、定時、定量循環(huán)控制、BACnet通訊協(xié)議(BACnetMS/TP ) 、面板參數(shù)多組備份、PWM智能風扇調(diào)速、高分辨率（數(shù)字指令0.01HZ，模擬量指令最大輸出頻率之0.03/60HZ，+-11bit）功能以及內(nèi)置10000steps的可由客戶編程控制之PLC功能，可以通過變頻器將外部復雜邏輯輕松集于一體控制。
4.1 設置相關的模擬量采集類型
圖1 相關模擬量采集類型
4.2 設置控制命令源
圖2 控制命令源
4.3 設置PID參數(shù)數(shù)據(jù)
圖3 PID參數(shù)
4.4 設置循環(huán)類型——定量循環(huán)
圖4 定量循環(huán)設置
4.5 設置循環(huán)類型——定時循環(huán)
圖5 定時循環(huán)設置
- 相關的接線和現(xiàn)場圖示
圖6 接線圖
圖7 現(xiàn)場圖
6 結(jié)束語
隨著節(jié)能技術的不斷推廣與應用，變頻器已經(jīng)從簡單的電機控制逐步演變?yōu)樾⌒偷目刂葡到y(tǒng)，在恒壓供水行業(yè)得到了快速的拓展。臺達綜合產(chǎn)品解決方案以其獨特的高精控制特色和穩(wěn)定的控制性能在眾多的控制需求領域凸顯成果，為企業(yè)的產(chǎn)品和實施的項目提升了更高的競爭力。
作者簡介：
李得寧，出生于1984年，畢業(yè)于現(xiàn)代學院自動化專業(yè)，天津科技大學電氣工程及自動化專業(yè)�，F(xiàn)任中達電通股份有限公司天津機電業(yè)務處應用工程師，主要從事臺達TOP系列觸摸屏，DVP系列PLC，ASD系列伺服，VFD系列變頻器，GMC系列數(shù)控系統(tǒng)，臺達溫控器等全系列工業(yè)控制自動化產(chǎn)品的市場拓展技術解決方案支持，制定與實施綜合自動化解決方案，有著豐富的行業(yè)經(jīng)驗，積淀了不同行業(yè)間的特色功能拓展技巧與行業(yè)工藝。
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