变频器在换热站定压补水中的应用分析高彦明

变频器在换热站定压补水中的应用分析高彦明

高彦明

机械工业第四设计研究院上海设计院200433

摘要：在集中供热系统的多种定压方式中，变频补水定压以其节能显著、系统稳定、操控简便等显著优势逐渐被广泛应用。本文分析了变频器在换热站定压补水中的运行原理和应用，通过对比变频定压补水和其他定压补水方式，为供热系统在采用变频补水定压时提供了一定的参考和指导，使供热系统的定压更加安全、可靠、节能。

关键词：变频器；换热站；定压补水

在采暖系统中采用补水泵补水定压主要有2种方式，即电接点控制的间歇补水方式和变频泵控制的连续补水方式。相较间歇补水定压方式，连续补水方式具有明显的优势。利用变频调速补水泵定压，能够保证补水压力的稳定，很好的避免因系统压力波动而导致出现积气的问题，从而保证了供暖系统的正常运行。目前，采用变频调速水泵进行补水定压方式，已在供热系统上得到广泛的应用。

1换热站定压补水工作存在的问题

在换热站的定压补水工作中，可分为连续定压补水以及间歇式定压补水两种方法。连续定压补水是通过对相应的供水阀门开度的管控来进行补水管控的。此方法能够被应用在涉及供热的范围较大的换热站中，不过却需要相对多的电能消耗。而间歇式定压补水方法通过电接点压力装置来管控补水过程，此方法相对来说较为经济，不过仅可用在所涉及的供热面积不大的情况。如果供热系统中失水问题较多，且要大量的进行补水作业时，就会造成下列的问题。

(1)因为要达到整个供热系统的定压值，所以就必须要非常频繁的关闭与启动补水泵。而所采用的水泵又是工频的方式启动，所以在其启动过程中会形成非常大的电流，一般会达到其额定电流的6倍以上。要是开启的次数过多，就将极大的减少水泵电机和相关装置的使用寿命。例如，减少继电器等设备有效的使用周期等，也极易出现装置被损坏的问题。

(2)要是出现元件某一接触点粘连的问题，将致使水泵失去控制，会使供热系统的内部压力陡然增加，导致相关的装置被破坏，也较易造成一定的安全隐患。

2变频器在换热站定压补水中的运行原理和应用

2．1补水泵的工作特征

现阶段，多数换热站采取离心式补水泵，属于异步三相电机所带动的水泵种类。当水泵运行时，其自身的性能指标和水泵自身的转速存在紧密的联系。其中，水泵的流量大小和水泵的转速呈正比例相关，而水泵的扬程和水泵转速的平方呈正比例相关，水泵拥有的功率大小和水泵转速的三次方呈正比例相关。所以，如果想要对水泵补水量进行控制，能够通过控制其自身的转速来控制不同状态下的运行参数，进而达到控制补水量的效果。

2．2变频器用于补水泵调速原理

变频器将频率为50Hz的交流电在整流电路的作用下，使其转变成直流电，然后采用逆变电路将所转换得到的直流电再转换成不同频率的交流电。而这一阶段里，通过变频器能将电网所具有的工频转化成能平滑改变大小和相应频率的交流电。同时，变频器在进行相应的电压输出时，其大小能依据不同的频率而按特定的比例转换，因此可以防止水泵电机由于内部磁场过大造成元件损坏。

如果是同一水泵，其电机的转差率以及极对数未发生变化，那么其转速和相应的电压频率就会呈现正比例相关性。所以，我们可以采取变换电压频率的手段，以实现对电机转速的控制。而和调节水泵电机的极对数和转差率的手段来使电机转速改变的方法比较，变频控制的方法相对更为可靠与安全，并且可实现更为自由的控制。

另外，在变频器装置的内部结构中，有相应的自动化操作元件，能够按照对外界所检测而得的相关信息数据和所设定的标准数据做出对比并计算，以此来不断的调节供热系统应有的电压频率。所以，采取变频器能够完成下列的操作:

(1)当电机启动时，在电机不断的增加转速时，变频器也不断的增加供电电压的频率以及大小，从而达到电机软启动的目的。

(2)对外界信息数据的监测及计算，实现电机运行的无级平滑变速功能。

2．3变频器在热电站定压补水中的应用

按照补水泵自身的特征、转速和电机各个参数之间的联系，能够得到变频器所发挥的主要功能及应用有下列几项:

(1)电机启动过程中，采用变频器会让系统实现电压的频率和大小逐步改变的目的，进而可以实现电机的平滑启动。在采用变频器后，其中电机启动时的电流仅是电机额定电流的1．2倍左右，而补水泵又是启停非常频繁的设备，这就有效地提升了相关装置服役的周期和安全可靠程度。

(2)采用连续定压补水的方式，设置在回水管位置上的压力测量装置会把所监测到的相关压力信息数据传送至变频器相关的控制元件中，然后此元件将所接收的信息数据和事先设定标准值进行对比，再经由控制元件进行相关的计算并将结果传送至变频器，变频器会依照所接收的数据信息而采取一定的变频操作，同时自动地将适宜的电压频率输送至电机，从而使电机的运转速率得以改变，使相应的补水量得以改变，进而实现对系统的定压补水控制。而如果供热系统的内部压力为最高值，其会自动停止对电机信号的输出，从而让整个供热系统的内部压力稳定。

当采用间歇式定压补水时，如果供热系统的失水总量超过所设定的值以后，相应的压力测试装置监测到数据信息会小于所设定的数值，变频器就会完成相应的信号输入，并将补水泵开启进行补水作业。

而如果供热系统的内部压力值为最高值，则会自动停止对电机信号的输出，从而让整个供热系统的内部压力稳定。

3变频定压补水和其他定压补水方式的对比

采用连续的定压补水方式，未采取变频器控制时，通常需进行人工的操作，也需采取控制阀门开度的方式进行水流量的控制。如此便使系统运行的人力成本变得更高，同时也会出现很多无法预见的不稳定因素。并且，由于补水泵处于工频的状态下进行工作，而供热管阀门关小时，补水泵依然是按照额定的运行功率进行工作，不仅会使大量的电能被消耗，同时也会使系统承受更大的安全隐患。采取变频器控制补水工作具备下列的优点:

(1)供热系统的补水量是受变频器的自动调节，使得人工成本的投入大大减少，且也极大地避免了因人为操作而导致的各种不确定因素出现，极大地改善了供热系统的稳定度。

(2)采用变频器控制，能让水泵电机保持更加适宜的运转速率，因此也会极大地减少供热系统的整体能源消耗，提升设备的运转效率，从而达到节能的目标。

(3)供热系统会拥有更加便捷的系统管理。因为变频器能够实现自动化的操控，避免了由于工作人员的操控失误或设备的其他因素等而导致的系统压力太大或太小问题的发生，防止安全隐患的出现。而用于间歇式定压补水系统时，尤其供热系统所涉及的供热范围较广以及供热系统出现的失水情况相对严重时，补水泵就必须要非常频繁地启用。而采取变频器则能够让水泵电机在启动时达到无级平滑的效果，从而防止电机在启用时出现电流过大的问题，有利于设备使用周期的延长，并利于对于设备及元件的维护。同时，由于变频器控制定压补水过程中，电机的开启相对较慢，这就避免出现供热压力急剧变化的情况发生，另外也达到了对供热定压补水的自动化控制目标。

4结语

采用变频器对换热站的定压补水进行控制，可以达到更加安全、可靠与节能的目标。同时，变频器也会对系统中出现的各种电路问题进行有效的防护，并且具备故障自动报警的作用。因此，变频器控制定压补水可以实现供热系统更为高效、稳固的运行。不过，如果涉及的供热系统补水量不大时，其在节能及提高效率等方面无法展示出较强的优势。并且，变频控制所需的资金投入较多，对于补水量不大的系统来说其所具有的优势相对小。

参考文献:

［1］刘伟，杨兴利，刘楠．蒸汽锅炉补水系统中变频器的应用实践探微［J］．山东工业技术，2016(4):66．

［2］宋晓卓，吴志湘，岳斌佑．变频补水定压在集中供热系统中的应用分析［J］．洁净与空调技术，2015(2):6-8．