热力站供热量的变频调速控制问题及节能技术分析

本文论述了变频调速及其节能原理，通过对热力站供热量节流与变频调速两种不同调节方式的对比，阐述了针对二次网两种不同运行方式所采取的供热量变频调速控制机理，并对其实际运行效果进行了分析。

对于热力站供热量控制，传统的方法是通过调节一次网的电动调节阀的开度，即改变一次网的流量进而调节二次网的供水温度，使部分能量损失在阀门节流上，极不经济。随着变频调速技术的发展，可采用变频水泵代替电动调节阀，这样就避免了电动调节阀的节流损失；同时由于水泵的机械特性属于平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，因此对水泵实施闭环变频调速控制可达到系统节能和稳定运行的目的。本文将结合热力站供热量变频调速控制给予具体的分析。

1 水泵变频调速运行及节能原理
1.1 水泵变频调速
实现水泵的变流量运行调节，关键在于水泵的变转速技术。改变水泵转速的调节方法有多种，如转子串电阻、定子调压、变极对数、可控硅串极、液力偶合等方式，目前供热行业常采用变频调速，其工作原理是将50Hz的交流电先变为直流电，再经过逆变器把直流电变换为另一种频率的交流电，由于电源频率的改变，从而达到调速的目的，频率与转速的关系可由下式表示：
n＝60f（1－SN）／P
式中：
n——水泵转速（r/min）；
f——电源频率（Hz）；
SN——电机额定转差；
P——电机的极对数。
由上式可知，当P、SN一定时，水泵的转速与输入电源的频率成正比关系，即频率愈高，转速愈快；频率愈低，转速愈慢。

1.2 节能原理
水泵的工作点取决于水泵的特性曲线和管网的阻力特性曲线。下图中泵的特性曲线N与管道性能曲线DE的交点A0即为泵的正常使用时的工作点。
当流量要求从Ｑ0减小到Ｑ1，若采用阀门节流控制时，必须关小阀门。这时阀门的摩擦阻力变大，管网阻力曲线从E移到E′，http://bbs.china-heating.com扬程则从Ｈ0上升到Ｈ1，运行工况点从Ａ0点移到Ａ1点。若采用调速控制时，由于管网阻力曲线E不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从Ｎ降到Ｎ′，运行工况点则从Ａ0点移到Ａ2点，扬程从Ｈ0下降到Ｈ2。

根据离心泵的特性曲线公式：
Ｐ＝ＱＨｒ／102η
式中：
Ｐ——水泵使用工况轴功率（kW）；
Ｑ——使用工况点的水压或流量（m3/s）；
Ｈ——使用工况点的扬程（ｍＨ2O）；
ｒ——输出介质单位体积重量（kg/m3） （ｒ水＝1000kg/m3）；
η——使用工况点的泵效率（％）。
可求出运行在Ａ1点泵的轴功率和Ａ2点泵的轴功率分别为：
ＰＡ1＝Ｑ1Ｈ1ｒ／102η
ＰＡ2＝Ｑ1Ｈ2ｒ／102η
两者之差为：
ΔＰ＝ＰＡ1－ＰＡ2＝Ｑ1ｒ（Ｈ1－Ｈ2）/102η
也就是说，用阀门控制流量时，有ΔＰ功率被损耗浪费掉了，且随着阀门不断关小，