引言：本文主要介紹臺(tái)達(dá)CP2000系列變頻器透過(guò)其優(yōu)異的高效算法PID配合多泵的定時(shí)循環(huán)和定量循環(huán)以及休眠與喚醒特色功能實(shí)現(xiàn)在供熱站的二次供暖的供水和補(bǔ)水環(huán)節(jié)的整合應(yīng)用。
供熱節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展不僅是一個(gè)地區(qū)或企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的決定因素，更是國(guó)家加強(qiáng)環(huán)保建設(shè)，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要體現(xiàn)。隨著節(jié)能技術(shù)的推廣，各地不斷深化供熱體制改革，加強(qiáng)集中供熱新技術(shù)的應(yīng)用與普及，變頻控制、混水循環(huán)的應(yīng)用，有效地降低了供熱系統(tǒng)的電力消耗。
熱交換站的二次供暖水循環(huán)系統(tǒng)都是通過(guò)電機(jī)直接帶動(dòng)定量泵直接運(yùn)行，為保證安全系數(shù)，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)適當(dāng)?shù)胤糯笠欢ǖ陌踩禂?shù)，所以在電機(jī)的選型時(shí)往往選擇功率會(huì)比水泵輸入功率大的電機(jī)。
熱交換站的二次供暖系統(tǒng)根據(jù)流量的不同情況分為定流量和變流量系統(tǒng)，但這兩種模式下都是電機(jī)直接的工頻運(yùn)行。由于速度固定，無(wú)法根據(jù)外部負(fù)載的實(shí)際需求變化而進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)外部的溫度和流量需求變化后只能通過(guò)人工的方式調(diào)節(jié)閥門(mén)達(dá)到需求調(diào)整，浪費(fèi)大量能源。而且由于電機(jī)的直連啟動(dòng)電流大，造成大的機(jī)械沖擊，直接加大了設(shè)備的損耗。
采用CP2000系列變頻器很好的解決了這些難題，在滿(mǎn)足供熱的需求下人性化的可調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度和隨意的設(shè)置需求壓力，通過(guò)外部壓力傳感器的反饋組合為整體的自控系統(tǒng)，透過(guò)休眠與喚醒大大降低了能耗。通過(guò)多泵的循環(huán)及時(shí)響應(yīng)外部的需求，達(dá)到無(wú)人值守、高效節(jié)能的目的。
1 控制系統(tǒng)的組成
控制系統(tǒng)：VFD007C43A*1+VFD055C43A*1。
2 供暖系統(tǒng)的構(gòu)成
供暖系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)包含燃煤輸送系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、軟化水循環(huán)系統(tǒng)等。燃煤輸送系統(tǒng)由振動(dòng)給煤機(jī)、傳送機(jī)、振動(dòng)篩、碎煤機(jī)、煤閘板、爐排機(jī)等組成，煤經(jīng)過(guò)粉碎之后輸送到爐排之上進(jìn)行燃燒;燃燒系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)通過(guò)循環(huán)泵送回到鍋爐，系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程中損失的水由補(bǔ)水泵補(bǔ)充軟化水，到換熱器再進(jìn)行熱交換。如果循環(huán)水在循環(huán)過(guò)程中發(fā)生泄露，補(bǔ)水系統(tǒng)會(huì)時(shí)時(shí)通過(guò)傳感器的回饋監(jiān)控及時(shí)補(bǔ)充，自動(dòng)跟蹤二次回水管的水壓變化而調(diào)整，維持系統(tǒng)的平衡。
供暖換熱系統(tǒng)的工作過(guò)程是一個(gè)不斷的進(jìn)行熱交換的能量傳遞過(guò)程。水循環(huán)的控制則是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制。
3 工作節(jié)能原理
變頻器與軟啟動(dòng)相比，都是可以達(dá)到緩啟動(dòng)和緩?fù)Ｖ沟墓δ?，從而降低?duì)負(fù)載側(cè)的沖擊，但軟啟動(dòng)無(wú)法調(diào)節(jié)頻率只能按照工頻運(yùn)行，因而浪費(fèi)了大量的無(wú)效功。
變頻調(diào)速屬于無(wú)轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方法，功率因數(shù)能達(dá)到90%以上。變頻器不僅可以直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，而且在變頻的同時(shí)，輸出的動(dòng)力電源電壓也相應(yīng)調(diào)節(jié)，利用變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵流量、壓力的調(diào)節(jié)，使供熱系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，操作更為方便，從而達(dá)到節(jié)能效果。變頻控制減少了對(duì)設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備使用年限。
通過(guò)采用CP2000系列變頻器接受水循環(huán)通道上采集回饋的壓力值變化，及時(shí)地調(diào)整輸出頻率達(dá)到調(diào)整水量的供應(yīng)和水壓的提升或減小，達(dá)到設(shè)定值的平衡。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)為構(gòu)建的閉環(huán)處理架構(gòu)，所以在外部負(fù)載變化時(shí)可以及時(shí)的進(jìn)行水壓控制的調(diào)整。
變頻器控制的循環(huán)水泵是一種離心式負(fù)載類(lèi)型，負(fù)載消耗的能量與流量的立方成正比，能量消耗與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為：Q(流量)=Kn;H(壓力)=K2n2; P(軸功率)=Q×H=K3n3。其中，K1、K2、K3為常數(shù)，n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
三相交流異步感應(yīng)電機(jī)n =60 f(1-s)/p，式中f為供電頻率，s為滑差率，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。電機(jī)指標(biāo)確認(rèn)后，s和p是固定常數(shù)，則n可表示為：n=K0f，即與供電頻率成線(xiàn)性正比例關(guān)系。從理論上計(jì)算，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低18%，就可以節(jié)電40%以上。
4 C2000的特色及相關(guān)的調(diào)試注意細(xì)節(jié)參數(shù)
臺(tái)達(dá)CP2000系列變頻器擁有內(nèi)部高效PID(有睡眠功能)、多泵循環(huán)、定時(shí)、定量循環(huán)控制、BACnet通訊協(xié)議(BACnetMS/TP ) 、面板參數(shù)多組備份、PWM智能風(fēng)扇調(diào)速、高分辨率(數(shù)字指令0.01HZ，模擬量指令最大輸出頻率之0.03/60HZ，+-11bit)功能以及內(nèi)置10000steps的可由客戶(hù)編程控制之PLC功能，可以通過(guò)變頻器將外部復(fù)雜邏輯輕松集于一體控制。
4.1 設(shè)置相關(guān)的模擬量采集類(lèi)型
圖1 相關(guān)模擬量采集類(lèi)型
4.2 設(shè)置控制命令源
圖2 控制命令源
4.3 設(shè)置PID參數(shù)數(shù)據(jù)
圖3 PID參數(shù)
4.4 設(shè)置循環(huán)類(lèi)型——定量循環(huán)
圖4 定量循環(huán)設(shè)置
4.5 設(shè)置循環(huán)類(lèi)型——定時(shí)循環(huán)
圖5 定時(shí)循環(huán)設(shè)置
5 相關(guān)的接線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)圖示
圖6 接線(xiàn)圖
圖7 現(xiàn)場(chǎng)圖
6 結(jié)束語(yǔ)
隨著節(jié)能技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，變頻器已經(jīng)從簡(jiǎn)單的電機(jī)控制逐步演變?yōu)樾⌒偷目刂葡到y(tǒng)，在恒壓供水行業(yè)得到了快速的拓展。臺(tái)達(dá)綜合產(chǎn)品解決方案以其獨(dú)特的高精控制特色和穩(wěn)定的控制性能在眾多的控制需求領(lǐng)域凸顯成果，為企業(yè)的產(chǎn)品和實(shí)施的項(xiàng)目提升了更高的競(jìng)爭(zhēng)力。
作者簡(jiǎn)介：
李得寧，出生于1984年，畢業(yè)于現(xiàn)代學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，天津科技大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)?，F(xiàn)任中達(dá)電通股份有限公司天津機(jī)電業(yè)務(wù)處應(yīng)用工程師，主要從事臺(tái)達(dá)TOP系列觸摸屏，DVP系列PLC，ASD系列伺服，VFD系列變頻器，GMC系列數(shù)控系統(tǒng)，臺(tái)達(dá)溫控器等全系列工業(yè)控制自動(dòng)化產(chǎn)品的市場(chǎng)拓展技術(shù)解決方案支持，制定與實(shí)施綜合自動(dòng)化解決方案，有著豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，積淀了不同行業(yè)間的特色功能拓展技巧與行業(yè)工藝。
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