王保濤

（中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司第一機械廠，河北滄州 062650）

0 引言

變頻調(diào)速技術(shù)主要是利用電子自動控制和電機運行的高新技術(shù)，具有高效的調(diào)速性能，節(jié)能效果顯著，可適用于各行各業(yè)。變頻調(diào)速技術(shù)是電氣傳動重要的發(fā)展方向，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟效益。

供暖系統(tǒng)的控制程序較為復(fù)雜，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在運行過程中不能較好控制設(shè)備。當鍋爐效率變化時，電能基本不會出現(xiàn)任何變化，導(dǎo)致大量電能浪費。利用變頻調(diào)速技術(shù)可以有效控制電能消耗，提高供暖效率，節(jié)省電能。

1 傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)存在的問題

供暖系統(tǒng)在實際運行中，經(jīng)常出現(xiàn)供熱不均勻的現(xiàn)象，主要原因是傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足各行各業(yè)對溫度的需求。

目前，我國供暖系統(tǒng)是對低溫介質(zhì)進行加熱，將低溫介質(zhì)變?yōu)楦邷亟橘|(zhì)。通常情況下采用高溫水以及蒸汽的形式，然后利用管道將高溫介質(zhì)輸送至各用戶，利用散熱設(shè)備釋放熱量，達到取暖目的。高溫介質(zhì)在輸送過程中又變成低溫介質(zhì)，再通過管道返回至加熱源，介質(zhì)重復(fù)使用，達到室內(nèi)溫度需求。

傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)使用壽命短，故障率較高，溫度調(diào)節(jié)能力較低。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到供暖系統(tǒng)，可以有效提高供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。變頻調(diào)速技術(shù)可操作性較高，維護程序較簡單，可以有效提高供暖系統(tǒng)的實用性。

2 變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用選擇

（1）使用智能化和網(wǎng)絡(luò)化的科技技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。由于現(xiàn)有供暖系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)方式已經(jīng)無法滿足當前需求，需要及時更新變頻設(shè)備。傳統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)利用關(guān)閉閥門等方式，雖然能夠確保所需基本溫度，但是在使用過程中浪費大量燃料。

（2）原有供暖系統(tǒng)在選擇機型上不合理，或者供暖系統(tǒng)原有供熱面積出現(xiàn)變化，導(dǎo)致水泵運作壓力和流量超過設(shè)定工況，引起水泵電機超負荷運行，加快對電能的消耗。

總體講，當工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ畹臏囟刃枨笙陆禃r，水泵調(diào)節(jié)閥門會出現(xiàn)變化。受溫度影響，在實際應(yīng)用過程中水泵和管路特性曲線經(jīng)常出現(xiàn)差異性，若不能及時處理水泵調(diào)節(jié)閥門就會出現(xiàn)變化，從而引起電機故障，增加維修成本或?qū)е滤秒姍C損壞。為確保水泵電機正常運行，目前采用閥門節(jié)流方式：對溫度需求下降時關(guān)閉部分閥門；對溫度需求上升時開啟部分閥門。該方式主要有兩個不足：一是有部分能源會作用于閥門關(guān)閉上，不夠節(jié)能；二是對閥門的控制不科學(xué)、不合理。

當選擇水泵大流量狀態(tài)時，會加劇水泵電能消耗，如果沒有采取相應(yīng)節(jié)流措施，會嚴重影響供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性。如果采用閥門節(jié)流方式，也會造成閥門部位的能源浪費。如果閥門一直處于工作狀態(tài)，會嚴重影響閥門的應(yīng)力疲勞，導(dǎo)致閥門過早損壞，嚴重影響水泵正常運行，甚至導(dǎo)致水泵損壞。

（3）在建設(shè)供暖系統(tǒng)過程中，如果供暖面積加大，水泵流量也會隨之增加。如果一期造成水泵超負荷運行，那么在二期完成之后就必須更換水泵。從一期到二期這段時間內(nèi)會浪費很多能量，影響供暖系統(tǒng)正常運行。

3 變頻器在補水系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 原有補水系統(tǒng)存在的問題

補水系統(tǒng)在供暖系統(tǒng)中起到自動補水、補壓的作用，是非常重要的一個環(huán)節(jié)。供暖系統(tǒng)長期工作會受到很多因素影響，造成管線老化、腐蝕等，失水時如果補水系統(tǒng)不能夠及時啟動，就會造成因壓力過低供暖系統(tǒng)停止運行。另外，補水裝置的電壓系統(tǒng)由電接點壓力表進行控制，補水系統(tǒng)壓力值在電接點壓力表最高值和最小值的范圍內(nèi)進行不斷切換，造成供暖系統(tǒng)壓力不能穩(wěn)定運行，導(dǎo)致運輸管道薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)爆管，增加資金投入和維護成本?？梢?，補水系統(tǒng)可以直接決定供暖系統(tǒng)的質(zhì)量、成本以及維護投入。

3.2 采用變頻器補水系統(tǒng)的優(yōu)點

（1）采用變頻器可以有效避免補水泵的頻繁啟動，減少管網(wǎng)壓力忽高忽低的現(xiàn)象。

（2）利用變頻器調(diào)速可以確保供暖系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，減小系統(tǒng)中各類設(shè)備所受到的沖擊力，降低設(shè)備泄漏的發(fā)生率和管道的爆管概率。

（3）采用變頻器調(diào)速可以實現(xiàn)節(jié)能。與傳統(tǒng)的水泵調(diào)速相比，由于補水泵啟動較為頻繁，不僅會影響補水泵的使用時間，而且還會消耗更多電能。補水泵啟動時，電機啟動電流要高于額定電流，從而增加補水泵的電能消耗。采用變頻器調(diào)速可以實現(xiàn)零電耗啟動，能夠有效減少補水泵的啟動頻率，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

4 鍋爐風(fēng)機的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

（1）鼓風(fēng)機在一定轉(zhuǎn)速和介質(zhì)密度下，可以確定風(fēng)壓功率與風(fēng)量之間的關(guān)系。供暖系統(tǒng)中煙道、風(fēng)道的特性是指所受到的阻力與風(fēng)量之間的關(guān)系。這說明，當風(fēng)量增加時，煙道、風(fēng)道中的阻力也會加大，必須采取合理措施平衡處理。利用變頻調(diào)速技術(shù)可以有效控制用煤量和風(fēng)量之間的比例，根據(jù)煙氣中的含氧量確定鍋爐的送風(fēng)量，合理控制鍋爐燃燒，提高鍋爐經(jīng)濟效益。

（2）變頻器調(diào)速可以有效控制爐內(nèi)的工作壓力。在調(diào)節(jié)過程中，需要以鼓風(fēng)量作為校對標準，因此變頻器調(diào)速能夠?qū)σL(fēng)機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。當鼓風(fēng)機和引風(fēng)機依靠變頻器進行調(diào)速時，利用風(fēng)量系數(shù)對電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。如果鍋爐所需風(fēng)量減小，則電機的轉(zhuǎn)速就會有所降低，達到節(jié)電效果。

5 供暖系統(tǒng)變頻調(diào)速的優(yōu)點

（1）工作效率較高。變頻調(diào)速可以有效調(diào)節(jié)電機頻率，確保電機根據(jù)頻率同步運行。在確保電機轉(zhuǎn)速情況下，不會增加電能消耗，因此變頻器調(diào)速在供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛。

（2）工作范圍較大。變頻器調(diào)速范圍在1%～100%，擁有較高調(diào)速效率，能夠有效解決供暖系統(tǒng)中設(shè)備的超負荷運行問題。

（3）變頻器啟動電流較小。設(shè)備在變頻調(diào)速運行時，啟動電流較小，能夠有效確保設(shè)備啟動安全，延長設(shè)備運行時間。

（4）應(yīng)用方便。利用變頻器調(diào)速可以實現(xiàn)對電機的調(diào)速改造。

6 變頻調(diào)速技術(shù)的特點

（1）過電壓保護。變頻器調(diào)速能夠自動控制輸出電壓，當輸出電壓超過平常電壓時，能夠自動控制設(shè)備運行，確保供暖設(shè)備不會受到過電壓沖擊。實現(xiàn)對供暖設(shè)備的保護作用，有效節(jié)能。

（2）欠電壓保護。當設(shè)備運行電壓低于正常電壓時，變頻器能夠自動控制設(shè)備運行，實現(xiàn)對設(shè)備保護。

（3）過電流保護。當設(shè)備運行電流超過額定電流時，變頻器能夠自動控制設(shè)備運行，確保設(shè)備安全。

（4）缺相保護。變頻器在運行過程中可以自動檢測輸出電壓，當檢測出輸出電壓缺相時，變頻器發(fā)出警報，及時停止設(shè)備運行，確保設(shè)備安全。

（5）負荷保護。變頻器能夠自動監(jiān)測設(shè)備運行電流，當設(shè)備超負荷運行時變頻器能夠自動控制設(shè)備運行狀態(tài)，保護設(shè)備。

（6）接地保護。在安裝變頻器過程中設(shè)置專門的接地保護電路，主要由接地保護互感器和繼電器構(gòu)成。當電流線路發(fā)生接地時，會觸發(fā)變頻器自動報警系統(tǒng)，確保設(shè)備正常運行。