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摘 要：集中供热系统中循环水泵的变流量运行是保证系统的最佳调节工况的必要条件之一。目前，在矿区集中供热系统中，变频调速应用于循环水泵的变流量调节，是实现系统高效节能的重要举措。
关键词：变频调速；变流量；高效节能
1. 引言
目前平朔矿区共有换热站25座，空气加热室8座，拥有各类型水泵、电机60余台。站内多台泵并联的循环水泵均采用工频运行，由于供热属于季节性热负荷，随着室外气温的拜变化。冷、热负荷的需求也发生变化。传统的循环流量固定不变的运行模式，在采暖季不同时段，由于实际热负荷没有达到设计热负荷要求，浪费热量又浪费电能。
2. 变频调速在换热站中的应用
变频泵是通过改变泵的叶轮转速而灵活的调整泵的扬程和水的流量。泵调速后可以在高效工况下运行，从而达到既满足使用工况而又节约能源的目的。同传统的的定速泵加节流阀控制系统流量的方法相比，定速泵所消耗的电量比真正在所需要的扬程、流量下运转所消耗的电量要大得多，导致耗电量额外明显增加。而且很多情况下，泵在选型时过多的考虑了剩余安全余量，所先用的都输是大于额定容量的水泵。
2.1异步交流电动机变频控制基本原理
变频泵的原理是在泵的电机上连接一个变频器，变频器可以将电源频率调到一个较低的频率并相应的使泵电机在一个低速下运行。泵电动机的速度和电动机的构造及电源频率有关系。
主要指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动。对于交流异步电动机，调速方法很多，其中以变频调速性能最好。由电机学知识知道，异步电动机同步转速，即旋转磁场转速为
式中，f1为供电电源频率，p为电机极对数。
异步电动机轴转速为
式中，s为异步电动机的转差率， 。
有公式可知：改变电动机的供电电源频率f1，可以改变其同步转速，从而实现调速运行。
2.2水泵变频节能分析
根据泵与风机相似定律特性，在相似工况下运行时，由以下公式可知：水泵（风机）的流量变化与转速比的一次方成正比，压力变化与转速比的平方成正比，功率变化与转速比的三次方成正比。
其中：q为水泵（风机）流量，n为转速；
p为水泵（风机）压力，n为转速；
P为水泵（风机）功率，n为转速；
综上可知，改变电机的转速即可改变水泵的功率、流量、压力，所以使用变频调速后，在供暖初期及供暖末期热量需求较小的情况下，通过降低电机的转速即可降低水泵功率，同时满足矿区使用要求。从而解决水泵在整个采暖季电机定速旋转浪费电能，水泵磨损严重等诸多问题。
2.3供热系统循环水泵调频变流量控制
供热系统循环水泵调频实际上指的就是水泵变流量控制，系统的被控制参数为系统循环流量，控制参数为系统的供回水压差，控制过程为由室外温度传感器测出室外温度，计算出室外温度对应的系统循环流量值，在遵循有关的水利工况的计算方法，确定出对应的系统供回水压差作为控制设定值，通过变频控制柜中的调节器对该值与系统压差实测值比较，指令变频器进行变频，从而实现变流量的控制。
图2-1循环水泵调频变流量控制系统原理图
1.室外温度传感器 2.控制柜 3.换热器 4.关断阀 5.止回阀
6.温度传感器 7.压力表 8. 压力传感器
对于这类调速控制系统，与给水恒压控制系统一样，可采用单泵变频多泵并联方式运行，但由于流量变化规律与给水系统不同，多台泵应选择同型号，没有必要设置小水泵。采用单台变频对泵并联运行方式，具有理想的性格价格比，节电效果显著。
3. 节能效果对比
安太堡中间站132kw循环水泵使用变频技术之后之后，在供暖初期及供暖末期水泵（共计90天）水泵一直在30HZ频率下运行，由于水泵消耗功率和频率的三方成正比，计算可知水泵的实际投入功率只有28.5kw，与水泵长期保持工频状态相比，节能效果非常明显。
4. 结论
变频调速，功率下降幅度远大于效率降低导致能耗的增加，既可以进行无级调速，满足不规律的循环系统流量变化，又可以节约能源，减小设备噪声，提高系统效率及系统稳定性.
参考文献
[1] 沈维道，蒋智敏.工程热力学.高等教育出版社，2006
[2] 张艳宾.变频调速应用技术.机械工业出版社，2011
[3] 孔珑.工程流体力学.中国电力出版社，2007
[4] 程宝华，李先瑞.板式换热器及换热装置，中国建筑工业出版社，2011
[5] 刘华波，何文雪.西门子S7-300/400 PLC.机械工业出版社，2011
关键词：变频调速；变流量；高效节能
1. 引言
目前平朔矿区共有换热站25座，空气加热室8座，拥有各类型水泵、电机60余台。站内多台泵并联的循环水泵均采用工频运行，由于供热属于季节性热负荷，随着室外气温的拜变化。冷、热负荷的需求也发生变化。传统的循环流量固定不变的运行模式，在采暖季不同时段，由于实际热负荷没有达到设计热负荷要求，浪费热量又浪费电能。
2. 变频调速在换热站中的应用
变频泵是通过改变泵的叶轮转速而灵活的调整泵的扬程和水的流量。泵调速后可以在高效工况下运行，从而达到既满足使用工况而又节约能源的目的。同传统的的定速泵加节流阀控制系统流量的方法相比，定速泵所消耗的电量比真正在所需要的扬程、流量下运转所消耗的电量要大得多，导致耗电量额外明显增加。而且很多情况下，泵在选型时过多的考虑了剩余安全余量，所先用的都输是大于额定容量的水泵。
2.1异步交流电动机变频控制基本原理
变频泵的原理是在泵的电机上连接一个变频器，变频器可以将电源频率调到一个较低的频率并相应的使泵电机在一个低速下运行。泵电动机的速度和电动机的构造及电源频率有关系。
主要指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动。对于交流异步电动机，调速方法很多，其中以变频调速性能最好。由电机学知识知道，异步电动机同步转速，即旋转磁场转速为
式中，f1为供电电源频率，p为电机极对数。
异步电动机轴转速为
式中，s为异步电动机的转差率， 。
有公式可知：改变电动机的供电电源频率f1，可以改变其同步转速，从而实现调速运行。
2.2水泵变频节能分析
根据泵与风机相似定律特性，在相似工况下运行时，由以下公式可知：水泵（风机）的流量变化与转速比的一次方成正比，压力变化与转速比的平方成正比，功率变化与转速比的三次方成正比。
其中：q为水泵（风机）流量，n为转速；
p为水泵（风机）压力，n为转速；
P为水泵（风机）功率，n为转速；
综上可知，改变电机的转速即可改变水泵的功率、流量、压力，所以使用变频调速后，在供暖初期及供暖末期热量需求较小的情况下，通过降低电机的转速即可降低水泵功率，同时满足矿区使用要求。从而解决水泵在整个采暖季电机定速旋转浪费电能，水泵磨损严重等诸多问题。
2.3供热系统循环水泵调频变流量控制
供热系统循环水泵调频实际上指的就是水泵变流量控制，系统的被控制参数为系统循环流量，控制参数为系统的供回水压差，控制过程为由室外温度传感器测出室外温度，计算出室外温度对应的系统循环流量值，在遵循有关的水利工况的计算方法，确定出对应的系统供回水压差作为控制设定值，通过变频控制柜中的调节器对该值与系统压差实测值比较，指令变频器进行变频，从而实现变流量的控制。
图2-1循环水泵调频变流量控制系统原理图
1.室外温度传感器 2.控制柜 3.换热器 4.关断阀 5.止回阀
6.温度传感器 7.压力表 8. 压力传感器
对于这类调速控制系统，与给水恒压控制系统一样，可采用单泵变频多泵并联方式运行，但由于流量变化规律与给水系统不同，多台泵应选择同型号，没有必要设置小水泵。采用单台变频对泵并联运行方式，具有理想的性格价格比，节电效果显著。
3. 节能效果对比
安太堡中间站132kw循环水泵使用变频技术之后之后，在供暖初期及供暖末期水泵（共计90天）水泵一直在30HZ频率下运行，由于水泵消耗功率和频率的三方成正比，计算可知水泵的实际投入功率只有28.5kw，与水泵长期保持工频状态相比，节能效果非常明显。
4. 结论
变频调速，功率下降幅度远大于效率降低导致能耗的增加，既可以进行无级调速，满足不规律的循环系统流量变化，又可以节约能源，减小设备噪声，提高系统效率及系统稳定性.
参考文献
[1] 沈维道，蒋智敏.工程热力学.高等教育出版社，2006
[2] 张艳宾.变频调速应用技术.机械工业出版社，2011
[3] 孔珑.工程流体力学.中国电力出版社，2007
[4] 程宝华，李先瑞.板式换热器及换热装置，中国建筑工业出版社，2011
[5] 刘华波，何文雪.西门子S7-300/400 PLC.机械工业出版社，2011