畢海員

（國(guó)家新聞出版廣電總局呼和浩特地球站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

隨著人們對(duì)城市環(huán)境改善要求的提高，影響空氣質(zhì)量的燃煤鍋爐逐漸遭到淘汰，電熱鍋爐和燃?xì)忮仩t的用量逐年增加，特別是小型電熱鍋爐或燃?xì)忮仩t，非常適合北方小型熱用戶的冬季采暖。鍋爐內(nèi)的水經(jīng)采暖鍋爐加熱并通過相配套的熱水循環(huán)泵輸送到建筑物內(nèi)的暖氣片中散熱，降溫后的水又返回到鍋爐進(jìn)行加熱，水是熱量的載體。當(dāng)氣溫變化時(shí)，建筑物內(nèi)所需要的熱量隨之而變。為了將建筑物內(nèi)溫度保持在合適的范圍，當(dāng)氣溫升高時(shí)，建筑物內(nèi)需要的熱量減少，氣溫降低時(shí)，則需要的熱量增加，這種變化隨著白晝的變化和天氣的變化而變化，控制循環(huán)泵的速度即可控制輸送到建筑物內(nèi)的熱量，從而適應(yīng)這種變化。因此，通過變頻裝置控制管道循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)的通斷，并隨著室外氣溫的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，即可保持室內(nèi)溫度在要求的溫度范圍內(nèi)，從而節(jié)約了電能。

1 循環(huán)泵控制策略

循環(huán)泵起著輸送熱量的作用，盡管目前許多循環(huán)泵已采用變頻調(diào)速控制，但變頻裝置的輸出頻率卻要靠人來手動(dòng)調(diào)節(jié)，能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的極少。循環(huán)泵工作原理如圖1所示。圖中，高位水箱用于給熱網(wǎng)補(bǔ)水，電鍋爐產(chǎn)生熱量，把降溫后的水加熱，箭頭方向?yàn)闊崴鲃?dòng)方向。

循環(huán)泵在輸送熱量的過程中，若保持轉(zhuǎn)速恒定，則降溫后的低溫水在鍋爐內(nèi)受熱時(shí)間不變，升溫后的高溫水在熱用戶端放熱時(shí)間不變。隨著氣溫的變化，電鍋爐出水和回水的溫度差發(fā)生變化，出現(xiàn)室溫偏高或偏低的情況，供暖質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行效率低下。為了提高鍋爐運(yùn)行效率、節(jié)約電能，對(duì)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使電鍋爐的出水和回水溫差保持恒定，通過控制電鍋爐的加熱狀態(tài)改變其出水溫度，使熱用戶建筑物內(nèi)的溫度控制在要求的范圍之內(nèi)。隨著氣溫的升高，室內(nèi)用熱量減少，循環(huán)泵輸送的熱量相應(yīng)減少，其轉(zhuǎn)速下降；反之，循環(huán)泵轉(zhuǎn)速上升。

2 循環(huán)泵電氣主電路

電鍋爐的循環(huán)水泵一般都用一備一，分為主用泵和備用泵，為了保證變頻器在發(fā)生故障時(shí)循環(huán)泵仍可以正常工作，把設(shè)計(jì)的電路分為變頻下運(yùn)行和工頻下運(yùn)行兩部分，通過有效地控制電路進(jìn)行控制。

圖2是兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)的主線路圖。

圖1 循環(huán)泵工作原理圖

QF為三相電源進(jìn)線開關(guān)，變頻器TA的工頻電源接觸器KF5吸合時(shí)變頻器得電。變頻器輸出端接觸器KF1、KF3與兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)相連接，兩個(gè)接觸器不能同時(shí)吸合，同一時(shí)間只能有一個(gè)吸合送電，所以控制電路中要設(shè)置互鎖電路。KF2、KF4是兩臺(tái)循環(huán)泵的電動(dòng)機(jī)在工頻下運(yùn)行的接觸器，在工頻狀態(tài)下吸合。BB1、BB2為兩臺(tái)循環(huán)水泵在工頻下運(yùn)行時(shí)進(jìn)行過載或缺相保護(hù)的熱繼電器。

3 循環(huán)水泵電氣控制電路

圖3所示的控制電路與圖2主電路相對(duì)應(yīng)。圖中的QF1是控制電路的電源開關(guān)，SF5是切換開關(guān)，當(dāng)SF5打到1位時(shí)，循環(huán)水泵由變頻器送電，通過操作按鈕SF1和SF2控制循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)MA1進(jìn)行起停，操作按鈕SF3和SF4控制電動(dòng)機(jī)MA2的起停。當(dāng)SF5打到2位時(shí)，通過操作按鈕使循環(huán)水泵接入工頻交流電，操作相應(yīng)按鈕啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。為了避免電動(dòng)機(jī)同時(shí)接入工頻交流電和變頻交流電，控制電路中設(shè)置了互鎖，圖中KF1和KF2、KF3和KF4就是這個(gè)作用。由于變頻器只能給一臺(tái)循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)供電，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間也設(shè)置了互鎖，如圖中所示的KF1和KF3常閉觸點(diǎn)。

圖2 循環(huán)水泵電機(jī)電氣主電路

圖3 循環(huán)水泵電氣控制電路

4 變頻器控制端接線及參數(shù)設(shè)置

由于變頻器品牌不同，控制端接線和參數(shù)設(shè)置有所不同，本文以ABB風(fēng)機(jī)水泵類變頻器ACS510系列產(chǎn)品為例進(jìn)行介紹。變頻器控制端接線圖如圖4所示。給變頻器供電的KF5接觸器的常開輔助觸點(diǎn)控制著數(shù)字輸入端DI1的通斷，決定著變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，若KF5接觸器吸合，變頻器便得電，變頻器開始正常運(yùn)行。當(dāng)KF5斷開時(shí)，DI1端沒有了輸入信號(hào)，變頻器便停止運(yùn)行。變頻器兩路模擬量輸入端分別是AI1和AI2，分別對(duì)應(yīng)著電鍋爐的出水溫度和回水溫度。鍋爐的出回水溫度采用熱電阻進(jìn)行測(cè)量，通過智能數(shù)字顯示儀表進(jìn)行顯示并轉(zhuǎn)化為兩路0～20 mA模擬量信號(hào)輸入到變頻器。利用變頻器內(nèi)部的差運(yùn)算功能完成出回水溫差運(yùn)算，差值作為PID調(diào)節(jié)器的反饋，通過內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器功能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，出回水溫差給定值經(jīng)由變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定。

圖4 變頻器控制端接線圖

變頻器主要參數(shù)設(shè)置如下：

9902：6，PID應(yīng)用宏；9905：380 V，電機(jī)額定電壓；9906：電機(jī)額定電流1；9907：50 Hz，電機(jī)額定頻率；9909：電機(jī)額定功率；1001：1，DI1端——兩線控制啟停，DI1得電啟動(dòng)，DI1斷電停止；1003：1，電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎D(zhuǎn)；1201：0，恒速功能無效；1301：0，AI1低限；1302：100%，AI1高限；1304：0，AI2低限；1305：100%，AI2高限；2007：30 Hz，頻率下限；2008：50 Hz，頻率上限；2202：15 s，加速時(shí)間；2203：15 s，加速時(shí)間；4001：PID調(diào)節(jié)器比例增益；4002：PID調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù)；4003：PID調(diào)節(jié)器微分時(shí)間常數(shù)；4010：19，PID調(diào)節(jié)器的給定值為內(nèi)部給定；4011：為PID調(diào)節(jié)器設(shè)置一個(gè)內(nèi)部給定；4014：2，選擇AI1-AI2為反饋信號(hào)。其他參數(shù)設(shè)置采用變頻器出廠默認(rèn)值。

5 結(jié)論

實(shí)際運(yùn)行表明，電熱鍋爐循環(huán)泵采用變頻調(diào)速控制，不僅節(jié)約用電，且室溫更易穩(wěn)定，加之變頻器的各種保護(hù)功能，使得設(shè)備更可靠，日常維護(hù)工作量減少，運(yùn)行成本降低，深受用戶好評(píng)。