變頻器在熱力公司鍋爐恒壓/恒液位供水系統中的應用

尤向陽，葛笑寒

（三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000）

在當今企業生產中，一般的供水系統存在著各種各樣的缺點，因此，為了更好的發展，大部分企業已經采用了變頻調速恒壓供水系統，能保持管網中水壓的基本恒定，既能滿足用戶的需求，又達到了節省電能的目的[1]。本文采用內置恒壓控制板的變頻器作為核心控制元件構成的供水控制系統，實現恒壓控制，滿足了企業鍋爐供水系統的需求。

1 系統方案設計

在熱力公司鍋爐恒壓/恒液位供水系統設計中，變頻器選風機泵類專用型，一用一備變頻器恒壓供水系統的主電路如圖1所示。系統中，M1為主泵電動機，M2為備用泵電動機，當M1系統故障或定期檢修時，備用泵M2投入使用。該主電路中的QF為低壓斷路器，KM0-KM4為接觸器，FR1和FR2為熱繼電器。

該恒壓供水系統為主泵電機配備了一臺備用泵電機，加強了系統的穩定性、可靠性，通過撥碼開關設定開關量，能實現變頻和工頻的自動切換，利用撥碼開關輸出的RL1和RL2來控制系統中的一用一備兩臺電機，從而實現自動切換。系統中，液位給定、壓力反饋補償以及液位反饋壓力給定等都可通過電位器R1和R2實現。系統的工作狀態、控制信號的給定壓力、實際液位、實際壓力和給定液位等，都可以通過顯示面板進行顯示。鍋爐中的水位可通過液位傳感器來檢測，水泵電機在變頻器的控制下，有水時自動啟動，無水時自動停機。同時，供水系統要具備必要的電動機保護功能[2]。

2 設備選型

2.1 變頻器選型

電動機和泵的型號及參數中，主電動機泵功率為55 kW，具體如表1所示。恒載連續運行時，所需匹配的變頻器容量計算公式如式（1—3）：

式中，PCN為變頻器額定容量，ICN為變頻器額定電流，PM為電動機的軸輸出功率，η為電動機的效率（通常取值為0.88），IM為電動機額定電流，修正系數k為1.05，cosφ功率因數取值為0.75；UM是電動機電壓。

由表1和公式（1—3）可計算結果，選擇取額定容量為75 kW，額定電流110 A，所選變頻器為西門子公司MM430變頻器，訂貨號為6SE6430-2AD35-5FA0。

表1 電動機和泵的選取

2.2 傳感器的選型

壓力變送器的選型直接影響控制的精度，壓力傳感器種類繁多，有遠傳壓力表、壓力傳感器和電接點壓力表3種。本次所設計的系統需要將壓力信號直接輸出為標準電信號，因此，選擇壓力傳感器，便于直接和變頻器相連接，使用非常方便。

在設計中選用CYZ103高溫防腐壓力傳感器，量程為0～1 MPa。CYZ103為高溫壓力傳感器，為了保證耐受介質高溫工況，對其外殼結構進行了獨特設計，可加長傳感器的壓力接口部分配加散熱片等降溫設計，使系統具備良好的溫度性能，供水壓力回路接線如圖2所示。

圖2 供水壓力回路接線

2.3 液位傳感器的選型

本設計選擇CYZ302隔離式液位傳感器，量程為0～100 mH20，采用不銹鋼隔離充油，其背壓通氣電纜導通大氣，具備三級機械密封性能，有較好的抗腐蝕性、較高的檢測精度，廣泛適用于對各種液體介質的測量與控制，其MTBF值大于105 h。

2.4 顯示儀表選型

本設計選擇XMB帶變送顯示表，可顯示壓力，也可顯示液位。XM智能數字顯示儀表是智能型、高精度的數顯壓力、溫度、液位測量與控制的儀表，與溫度傳感器、液位傳感器配接，可構成各種量程和規格的壓力、溫度、液位測控系統。

3 面板控制的接線方式

變頻器控制系統中，參數的設置和系統調試均通過BOP-2面板進行，調試時，先拆下SDP，再裝上BOP-2即可。BOP-2具有7段顯示的5位數字，可以顯示報警和故障信息、參數序號和數值以及設定值和實際值。利用面板控制時，變頻器的接線方式如圖3所示，主要控制信號通過5號、6號、7號3個端子輸入變頻器。5號端子負責啟停控制，6號端子為故障復位，7號段子為開環和閉環控制方式的選擇。

圖3 變頻器端子接線

4 節能效果

在不同轉速下提供相同容積的水作為比較的基礎，進行節能效果測算。設V為需要充滿水的容積，Q1為轉速等于n1時的流量，t1為以流量Q1供滿容積V的水所需的時間，Q2為轉速等于n2時的流量，t2為以流量Q2供滿容積V的水所需的時間，則：

如果電動機的轉速下降了20%，則供滿容積V所需的時間t＇＝1/0.8 h＝1.25 h，消耗電功率W'=0.512PN×1.25=0.64W。兩者相比較，可節約電能ΔW=W－W'=0.36W。節能比例達36%，節能效果是相當可觀的。除此之外，變頻調速時，還可以避免由于起動比較頻繁或起動電流大而引起的功率損耗。

5 結語

節能是變頻調速系統的最大優點，本文設計的恒壓供水系統配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。該系統在某熱力公司運行以來，達到了設計效果，實現了經濟效益。