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变频器在城市供暖换热站中的应用

变频器在城市供暖换热站中的应用 2011年12月09日 来源： 1 引言烟台500供热公司依托烟台发电厂，负责烟台500供热工程的建设、经营和管理。500供热工程是山东省重点环保工程，也是利用世界银行贷款的集中供热工程，承担着市区近九万居民和800家公建单位的供热工作，实现集中供热面积达860万平方米。

500供热公司共有30多个二级换热站，这些换热站的分布靠近居民小区或公建单位，担负着一级管网和二级管网的热交换任务，换热站的运行状况直接影响到供暖质量，影响着人们的工作和生活。在二级换热站换热系统的自动控制系统的设计中，采用爱默生TD系列变频器来控制循环泵和补水泵的运行，改善了系统的调节品质和节能效果，实现了换热系统的自动控制。

2 系统控制目标每个换热站主要由两台换热器组成的换热系统、两台循环水泵组成的循环水系统和两台补水泵组成的补水系统来构成。每台循环泵采用一台爱默生TD2000变频器控制，每台补水泵采用一台爱默生TD900变频器控制。可编程控制器（Siemens S7-300）采集变频器的状态数据并给出控制信号，构成现地测控系统。系统结构及流程图如图1。

2.1 循环泵控制要求(1)控制回路在自动状态下，变频循环泵能够使二次侧进出口压差处于恒定，操作员可在触摸屏上设定恒定值；

(2若二次侧回水压力低于预设的回水压力下限值，循环泵自动停止运行；若二次侧回水压力高于预设的回水压力上限值，循环泵将自动启动；

(3)控制回路在手动状态下，操作员可以通过控制柜上的按钮进行启/停、加/减速控制。

2.2 补水泵控制要求(1)控制系统在自动状态下，变频补水泵要使二次侧回水压力处于恒定；

(2)当二次侧回水压力低于回水压力下限值时，补水泵自动启动，当二次侧回水压力高于回水压力上限值时，补水泵停止（补水箱水位条件要满足）；

(3)控制回路在手动状态下，操作员可以通过控制柜上的按钮进行启/停、加/减速控制。

3 控制系统设计3.1 循环泵控制方案爱默生TD2000变频器用于循环泵的控制，TD2000系列通用变频器是艾默生网络能源有限公司自主开发生产的高品质、多功能、低噪音的通用型变频器，采用的先进控制算法如下：l 优化空间电压矢量PWM调制l V/F控制方式，线性和平方和V/F曲线l 高精度、高分辨率频率设定l 自动转矩补偿，手动转矩提升l 内置PLC编程多速运行；外接端子控制多速运行l 内置PI闭环控制l 停电再启动l 根据负载情况，自动改变V/F曲线，实现节能运行l 自动电压调整（AVR），能自动适当地改变基本频率，保证电机的负载能力l 运转命令给定方式3种，频率设定方式4种l 四位数码，中英文液晶显示循环泵控制变频器端子接线如表1所示（以一台TD2000为例）：

CN10跳线设置在“V”上，X3、X4对应功能号分别设置为12、13；CN16、CN17跳线均设置在“I”上，CCI对应功能号设置为3；Y1开集电极输出对应功能号设置为0。变频器循环泵系统进行恒压差控制，以二次侧进出口压差作为控制目标。手动状态下，可以由控制柜面板上的加速/减速按钮直接对变频器进行加速/减速输入；在自动状态下，由压力传感器测得二次侧进出口压力值，计算进出口压差作为反馈值，和进出口压差设定值比较，由Step 7的PID运算功能块计算得变频器的频率控制信号，实现系统在进出口压差恒定状态下运行。

3.2补水泵控制变频器端子接线如表2所示（以一台TD900为例）：

CN10跳线应该在“V”上，X3、X4对应功能号分别设置为12、13；X1多功能端子对应功能号设置为9，作为正转/停止控制信号输入；Y1开集电极输出对应功能号设置为0。

变频器补水泵系统进行恒压控制，以二次侧回水压力为控制目标。当回水压力低于压力下限时即自动启动补水，以防止循环泵长时间过载运行烧坏，或者管道内压力太小造成管道破裂；在换热系统启动前，亦可以手动启动补水泵变频器，使管道内水压力满足系统启动条件。PLC程序中PID功能块参数如图2.

经实际试验，将回水压力预设值设为0.4Mpa，PLC程序PID功能块中TD设为2s，TI设为2s，补水泵变频器在一段补水时间内将以几乎恒定的频率运行，直至补水至压力达到设定值，达到了较好的控制效果。控制系统投入运行后，从整个系统的运行状况来看：l 循环泵、补水泵按要求运行

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