調速前系統工作在固有特性和負載特性的交點a 上。f1 改變的瞬間，工作點平移到人為特性上的b 點。由于T>TL，n 上升，工作點沿人為特性b 移至新交點c 為止，系統重新在比原來高的轉速下穩定運行�？梢�，fL 增加時，轉速n 隨時增加。

　　三、集中供熱系統中變頻的節能原理

　　變頻器廣泛應用于熱源及熱網系統的風機，水泵的控制。風機泵類負載是變轉矩型負載，其負載的阻轉矩TL 和轉速nL 的二次方成正比，即TL=KLnL2。式中KL 為二次方率負載的轉矩常數。負載功率Pl 與轉速nL 關系式為：Pl=KTnL3 可得功率消耗與轉速的立方成正比。

　　離心式風機、泵類設備的流量與轉速成正比Q ∝ N，壓力

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　　與轉速平方成正比H ∝ N，功率與轉速的立方成正比P ∝ N(Q 為流量;N 為轉速;H 為壓力;P 為功率)。

　　風機水泵類負載多是根據滿負荷工作需用量來選型，實際應用中大部分時間并非滿負荷狀態。而壓力、流量都有富裕度，即計值偏大，使用時偏小。

　　由于交流電機調速很困難，人工的調節壓力或流量的控制方法，常用擋風板、回流閥或開/ 停機時間，調節風量或流量，因此大部分的能量都消耗在擋板及閥門上，造成能量浪費。同時大電機在工頻狀態下頻繁開/ 停比較困難，電力沖擊較大，勢必造成電能損耗和開/ 停機時的電流沖擊。

　　變頻器風機泵類專用的一控二功能，可根據反饋量大小自動控制兩臺電機運行。首先啟動一臺電機使之變頻運行，當滿足輸出頻率等于或大于上限頻率且持續時間達到加泵延時時間設定值或反饋值小于或等于下限值且持續時間達到加泵時間的設定值，則增加另一臺電機進行工頻運行。

　　在加泵動作瞬間，對變頻電機進行減速處理，可有效平滑加泵時的水壓突升。當滿足輸出頻率等于或下限頻率且持續時間達到減泵延時時間設定值，或反饋值大于或等于上限值且持續時間達到減泵延時時間的設定值，則停止正在進行的工頻運行的電機。在減泵動作瞬間，對變頻電機進行加速處理，可有效平滑減泵時的水壓突降。

　　經大量實踐證明采用變頻器直接控制風機、泵類負載是一種最科學的控制方法，當電機在額定轉速的80% 運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的(80%)三次方，即51.2%(去除機械損耗電機銅、鐵損等影響)。節能效率也接近40%，同時可以實現閉環恒壓控制，節能效率將進一步提高。

　　四、變頻器在集中供熱系統中的應用

　　在鍋爐鼓引風系統中，關鍵在于保證經濟燃燒，即進煤量和進風量的配比問題，如空氣量不足造成不完全燃燒，產生一氧化碳，除污染環境外還造成嚴重的熱能損失;反之，空氣量過多，將帶走大量的熱量，造成過剩的空氣損失。如能保證適當的風煤比，就可實現經濟燃燒。

　　現階段檢測手段和設備尚不能方便地測得準確的進煤量和進風量，給自動控制造成一定的難度，但進煤量與爐排轉速、煤層厚度存在對應的函數關系，而進風量也與鼓風機的轉速存在對應關系，變頻器根據鍋爐工作的實際需要調節鼓、引風的風量，調解鼓風風量時，引風自動跟蹤，使風煤比在整個運行過程中始終保持在最佳或次最佳。變頻器還可設定跳躍頻率，可有效避免在風機系統內產生的共振頻率帶，進一步提高系統的穩定性。

　　在換熱系統中，變頻器用于循環系統中可實現軟啟、軟停、調節循環量;用于補水系統中可實現恒壓補水。變頻器自動根據輸出頻率，調解給定值對不同流量下的管路壓降進行補償;當水泵干轉或管道泄漏時，變頻器發出報警、睡眠停機或其他指令;當變頻器即將進入休眠狀態時，自動提高運行頻率，增加睡眠壓力，以換取更長的休眠時間節約能源，還可有效地減輕系統中啟、停機對設備的沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時降低對電網的容量要求和無功損耗。變頻器在集中供熱系統中的應用如圖1 所示。

　　圖1 變頻器在換熱站中的應用

　　實踐證明，在集中熱行業上推廣應用變頻技術，一般能節電20% ～ 60% 投資回收期為1 ～ 3 年，不僅節能效果顯著，而且保護功能齊全，運行平穩，為系統正常供熱提供保障。隨著變頻技術的不斷提高和人們對其認識的不斷加深，變頻技術必將在集中供熱系統中有關更廣闊的應用前景。

　　五、變頻設備的特點

　　變頻設備具有以下特點：設備結構緊湊，占地小，特別適用于空間緊湊的空調間;系統整體壓力水平較低，壓力穩定，系統更加安全;數字顯示，壓力和溫度控制精度高;自動報警和保護功能，可實現遠距離監視和控制，拓展功能強，適用范圍廣;熱網監控系統解決了熱網運行失調現象，實現了熱網平衡運行，大大提高了供熱效果;起到了節能降耗的作用，熱力站根據室外溫度的變化，自動調節供水溫度，從而最大限度地節約了能耗，并且提高供熱的服務質量;熱網監控中心的數據幾乎與現場數據保持同步，這是以往熱網運行中投入多大的人力及物力都不可能實現的;通過仿真系統對熱網進行水力、熱力計算，熱網的控制運行分析，使熱網達到最

　　優化運行，利用故障診斷、能損分析了解管網保溫、阻力損失情況，設備的使用效率，使熱網的管損達到最小值，以達到最經濟運行，通過歷史數據和實時數據的比較，分析管網是否存在泄漏，設備是否需要維修，以達到最安全運行。

　　六、變頻技術的節能效益

　　在熱力站的熱能交換過程中，一次網熱負荷參數的控制是通過站內電磁閥的大小來控制介質的流速，二次網各個參數的控制主要是通過循環泵和補水泵來調節控制。

　　以往的運行中，循環泵和補水泵多數以工頻形式運行，這樣既造成電能的大大浪費，同時又影響閥門的壽命。如果引進變頻節電技術，通過改變電機的運轉頻率，從而改變電機的轉動速度來控制水泵的運轉速度，即可達到節能的目的。

　　(一)通過控制循環泵來節能

　　在常規的運行系統中，循環泵電機長期恒定在額定轉速，當需要的溫度較低時，常通過調節管道進出口閥門開度或者擋板來調節水流速度，這樣就造成了能源在閥體或者擋板上的浪費。

　　一般來說，水泵類電機為平方轉矩負載，軸功率和轉速成立方關系，當電機的轉速下降時，所消耗的功率也大大下降，所以采用降低電機轉速來節能會有很好的效果。而變頻器恰恰可以做到這點，若采用變頻技術進行改造，則可以使管網水流量根據需要的壓力來自動調節，在保證系統正常運行的情況下，減少了能量損失。

　　另外還有一點，在通常的設計中，設計電機功率都有一定的余量，要高于其所帶負荷，效率達不到100%，如果這個時候改用變頻驅動，節能效果會更加明顯。

　　例如：一年的采暖期為五個月，一般熱力站的循環泵為二臺，按投入電機都為75kW 計，24h 不間斷工作，在工頻狀態下，頻率為50Hz，額定電流為150A;而使用變頻改造后，頻率在30Hz ～ 40Hz 內，運行電流平均為70A。

　　消耗電能計算如下：不使用變頻在工頻狀態下，額定功率運轉所消耗的電能為：W=1.732×150×380×24 ×5×30÷1000=355406.4(kWh);采用變頻控制后，循環泵電機電壓不變，電流變為70A 左右，消耗的電能為：W=1.732×70×380×24×5×30÷1000 = 165856.3(kWh) 。

　　由此可知，使用變頻比工頻每個供暖季節約電能約189550.1kWh。按電費按0.6 元/kWh 計算，每個供暖季，有二臺75kW 循環泵的熱力站節約電能大約達到189550.1×0.6 =113730(元)左右。

　　除了以上我們粗略的估算之外，變頻啟動的時候因為是從0Hz 開始慢慢往高走的，這個時候的啟動相比工頻下的啟動，就可以給電機一個緩沖，對電機本身或者管道閥門都起到了一定的保護作用，無形之中減少了對電網的影響，同時也降低了設備的維修率和維護費用，也大大增加了設備的使用壽命。

　　(二)通過控制補水泵來節能

　　以上我們談到的是變頻在循環泵上的使用，但熱力站除了循環泵，還有一個不可缺少的調節部分——補水泵，補水泵同樣可以用變頻器來控制，使其補水壓力達到一個恒定值。

　　變頻補水系統是通過一個壓力變送器來實時監測熱力站內二次管網循環泵出口側的壓力，根據實際需要進行設定后，變頻器就會根據壓力變送器反饋的壓力信號來獲取管網壓力的變化，這樣變頻器就可通過控制補水泵的啟停來控制補水的快慢及量度，從而達到恒壓的目的。

　　七、結語

　　集中供熱系統電能的消耗占到熱力站運行能耗的60%，因此，變頻調速控制技術在集中供熱系統中的應用具有極為顯著的經濟效益。集中供熱作為一個系統工程，變頻調速控制技術在節能方面發揮的作用，還依賴于集中供熱自控系統及溫度采集系統。

　　參考文獻

　　[1] 蔣琳琳.變頻器及自控系統在集中供暖系統里換熱站控制中的應用[J].科學時代，2010(1).