近年来,随着自动化技术的发展,变频技术的成熟,供热行业已基本实现了在热源(锅炉系统)中采用变频器对风机水泵进行转速调节,但变频器的应用水平各有迥异,采用现场总线控制方式因具有高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线等优点,己成为锅炉系统发展的趋势。在热网中,由于传统的供热输配方式采用大功率推送的方式进行热媒的输送,设计工艺本身不可避免的存在着输送电耗的浪费,增加运营成本,因此需要更加先进节能的供热输配方式来代替传统方式。广一水泵厂以供热系统工艺为背景,变频器应用为核心,对热源系统和热网输配方式进行了相关的节能分析,可概括得到如下结论:
1、锅炉系统采用Profibus现场总线对风机水泵给煤机进行变频控制是可靠、便捷和经济的。现场总线用单根总线电缆代替并联电缆束从现场层到控制层连接起来,更少的接线节省规划和安装时间,带纯文本信息的系统自诊断减少了停机时间和维护工作,相对于模拟信号,数字信号具有更强的抗干扰能力,且易于扩展和改造,灵活性高,是面向未来的可靠系统。
2、PLC的控制策略可与变频器的通讯控制方式有机融为一体。在具体的锅炉控制系统项目设计中,通过主站PLC与从站变频器采用Profibus总线协议进行通讯控制,通过上位机可方便对广一离心泵进行启动、停止操作,根据需要快速实现手动、自动控制的切换,按照控制算法迅速地响应负荷变化,实现PLC控制与变频器通讯控制的有机融合。
3、以分布式变频输配系统“抽取”热量,优于传统的“推送”方式,能大幅降低输配能耗。传统一次网输配系统在锅炉回水侧设置一台大功率循环水泵,根据最不利回路选择循环泵扬程,进行热媒大功率推送,在近端每个换热站进水侧设置流量调节阀调节流量和压头,在调节阀上白白消耗大量资用压头;而分布式变频系统中主循环水泵只负责锅炉房内阻力,每个换热站内设置的变频加压按需“抽取”热媒,装机功率和运行功率大幅下降。在大连某高校供热管网升级改造中选用用户变频加压输配系统,对改造前后的输配系统进行节能性分析,实际节电量达14.73%,证明分布式变频供热输配方式明显优于传统输配方式。
通过对供热系统的深入研究设计,广一水泵厂设计了热源锅炉系统中各风机水泵给煤机等变频器Profibus现场总线控制,实现了分布式变频加压系统代替传统输配方式,在今后的供热系统热源和热网研究中,可继续进行如下方面的探索研究:
1、锅炉控制系统完全实现分布式现场总线控制。通常锅炉房中有多台锅炉,各种传感信号都汇聚到集中控制室内,施工复杂,材料消耗大,成本高、后期维护繁琐等,可以各台锅炉就近构建信息岛,再通讯汇总。在研究的热源锅炉现场总线控制系统研究和设计中,只有变频器采用了Profibus总线进行控制,而系统中所温度传感器、压力传感器、流量计数器、广一离心泵流量调节阀等仍旧采用模拟信号进行信号的采集和控制信号的控制,系统未达到完全现场总线控制水平,在今后的系统设计中可完全实现系统现场总线控制。
2、分布式变频加压泵自动调节运行。在一次网输配中,系统采用固定频率运行,根据天气变化人工调节加压泵转速,所以没有达到预期的节电率,在以后的系统设计时可以考虑实现系统根据天气情况自动调节加压泵频率,降低输配电耗。
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