浅谈变频器在供热循环系统的应用

该小区热水供暖系统次网如果采用质调节方式，系统的循环水量为，由表可知， 当时，水泵的轴功率为采暖季的年平均运行小时数为，则系统的运行电耗为 ，。

如果电价以元计算，采暖季对应不同的调节方法，系统次网循环水泵的运行费用分别为 采用单纯质调节方法，次网循环水泵的运行费用为，万元人民币。

采用阀门调节法，次网循环水泵的运行费用为，万元人民币。

采用变频调速法，次网循环水泵的运行费用为，万元人民币。

由上面分析可以看出，对于该小区热水供暖系统，次网循环水泵采用变频调速法进行运行调节，在个采暖季内节省电能 节省运行费用万元人民币，比阀门调节法在个采暖季内节省电能节省运行费用万元人民币。

该工程 于年夏季进行了改造，并在冬季进行了采暖运行，其运行结果与上述计算结果基本相同。

由于改造的同时将定压补给水泵也 增加了变频装置，使得定压水泵的耗电量下降了约甲方提供的数字。

循环水泵加装二套变频设备费用约为，元人民币也可只加装套元人民币，年可省运行费用万元人民币， 第二个采暖季即可收越接近于高值。

补水量大经计算，补吨水约元成本，燃煤便宜些，燃气 贵些。

补水率即单位小时补水量与循环水流量之比般为， 差别较大。

生活热水管网损耗小时供应热水使用率不高，循环水热量浪费严 重，热能综合利用差。

在北京供应生活热水的单位基本全赔钱，合计建筑面积每 年每平米至少赔元。

管径设计大造成水流量加大，管道散热量补水量水泵流量加大。

水力平衡差 供热量加大由于水力失调，为解决末端不热，必须加大总供热量， 致使近端过热，为此多耗能。

水泵耗电量高同样由于水力失调，为解决末端不热，必须加大水泵 总流量，以满足末端用户资用压头，为此多耗电。

热用户 原始因素 围护结构保温性能差节能空间极大，但作为供热管理单位难于改造。

楼内系统水力失调系统设计难免有缺陷，必然带来垂直失调和水平 失调，尤其南北环路供热效果差异明显。

如北京的很多写字楼项目，冬季南侧房 间比北侧房间室温高，为保证北侧房间室温要求就要多耗热能相反，夏 季北侧房间比南侧房间低，为保证南侧房间室温要求就要多耗制冷量。

图型水泵图单台型水泵 在种不同转速下的流量在相应转速下的流量功率曲线图。

从上面的图形分析可以看出，转速的变化对流量扬程轴功率的影响是比较大的，而变频技术，正是将水泵转速纳入了调节范围， 通过对水泵转速的调节，使流量扬程同时变化，从而达到质量流量优化运行的目的。

对于原设计为单纯质调节的采暖系统，尤为适 用。

就目前而言，热水供暖系统的变流量调节措施主要采用电动执行器带动阀门，通过调节阀门开度来改变系统循环水量的阀门调节法 和对系统的循环水泵加装变频器。

通过频率的变化近而改变水泵转速来改变系统循环水量的变频调速法。

四应用实例的研究 例以北京小区热水供暖系统次网为例，对该系统次网进行质调节阀门调节法的变流量调节和变频调速法的变流量调节 三种调节方法的能耗分析研究。

该小区的期供暖面积为，二期增加供暖面积为。

采用大型间供式锅炉房供热，次水温度，二 次水温度，次水系统采用氮气定压，二次水系统采用补给水泵连续运行定压。

该热源安装了热源监测系统。

供暖系统次网 采用了三台型水泵，其中台作为备用。

根据系统次网的设计流量，采用台水泵即可满足系统的正常使用要 求。

热水供暖系统次网为了实现在室外温度变化的情况下，循环水泵保持最佳流量工况下运行的目标，系统次网的循环流量应随着 系统热负荷的变化而变化。

根据采暖季室外天气变化的实际情况，对该小区热水供暖系统的热负荷的分布情况进行了统 计，二个采暖季的热负荷的分布情况基本相同。

该小区热水供暖系统次网采用质量流量优化调节方法进行运行调节，对应不同的 热负荷，系统的循环水量在整个采暖期所占时间的分布情况参见表。

系统次网循环水泵采用阀门调节法和变频调速法的轴功率耗电分析表 循环水量 分布情况采暖季阀门调节采暖季变频调速 占有比例运行时间轴功率耗电量轴功率耗电量 ， 从表可以看出，该系统的次网在流量为和的工况下运行的时间较多，大约各占个小时而在流量为 和的工况下运行的时间很少，大约各占小时。

由此可见，系统大部分时间都是在部分负荷状态下运行。

利用质量流量优 化调节方法，应用水泵变频调速来实现供暖系统连续改变流量的优化调节目，将可以保证系统在部分负荷状态下优化运行。

表给出了该热水供暖系统次网在不同的循环水量状态下运行时，循环水泵采用阀门调节方法和变频调速方法的轴功率耗电分析。

表中阀门调节和变频调速两项的数据根据图分析获得。

采用阀门调节法，不同的循环水量对应的轴功率应在标准转速为。

对应的曲线上分别求得采用变颁调速法，不同的循环水量对应的轴功率应在满足高效运行的前提下，在转速为 和对应的曲线上分别求得。

该小区热水供暖系统次网如果采用质调节方式，系统的循环水量为，由表可知， 当时，水泵的轴功率为采暖季的年平均运行小时数为，则系统的运行电耗为 ，。

如果电价以元计算，采暖季对应不同的调节方法，系统次网循环水泵的运行费用分别为 采用单纯质调节方法，次网循环水泵的运行费用为，万元人民币。

采用阀门调节法，次网循环水泵的运行费用为，万元人民币。

采用变频调速法，次网循环水泵的运行费用为，万元人民币。

由上面分析可以看出，对于该小区热水供暖系统，次网循环水泵采用变频调速法进行运行调节，在个采暖季内节省电能 节省运行费用万元人民币，比阀门调节法在个采暖季内节省电能节省运行费用万元人民币。

该工程 于年夏季进行了改造，并在冬季进行了采暖运行，其运行结果与上述计算结果基本相同。

由于改造的同时将定压补给水泵也 增加了变频装置，使得定压水泵的耗电量下降了约甲方提供的数字。

循环水泵加装二套变频设备费用约为，元人民币也可只加装套元人民币，年可省运行费用万元人民币， 第二个采暖季即可收回投资。

例以北京另小区热水供暖系统二次网为例，对该系统二次网进行质调节和变频调速法的变流量调节二种调节方法的能耗分析。

该小区的期供暖面积为，小区热交换站供热，二次水温度，二次水系统采用高位水箱定压。

该热源有套较 完整的仪表设备，但该小区存在水力失调现象。

供暖系统二次网采用了四台型水泵，其中台作为备用。

原设计 图纸上写明系统调节为质调节。

根据系统二次网的设计流量，采用二台水泵运行可满足系统的正常使用要求。

在实际运行时，操作人员 根据室外温度，人工控制次水的回水温度，并自行决定开启二次循环泵的台数。

有关对比运行的参数见表。

小区二次网循环水泵运行情况和轴功率耗电分析表 循环水量 流量分布情况年变频调速运行年人工运行 占有比例运行时间轴功率耗电量 开启泵台数 及轴功率 耗电量 ，台泵， ，台泵， ，台泵， ，台泵， ，台泵， ，台泵， ，台泵， ，台泵， 表中，人工运行的耗电量按运行水泵台数的电机功率计算，变频运行按二台水泵并联运行曲线分析得来，部分数据与运行时仪表柜 上仪表所显示流量电流等参数抽查核对。

变频技术在供热循环系统的应用 田忠宝 随着计算机技术和电力电子技术的发展，低压变频器的应用也得到了快速发展。

这几年低压变频器在采油厂采油生产各类工艺技术中 得到了广泛应用。

采用变频器调速可以提高机械的控制精度生产效率和产品质量，降低能耗，在孤东采油厂许多生产工艺中取得了显 著的节能效果。

变频器的节能原理 变频节能 变频器节能主要表现在风机水泵的应用上。

为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有定的富余量。

当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。

风机泵类等设备传统 的调速方法是通过调节入口或出口的挡板阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板阀门的截流过 程中。

当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。

由流体力学可知，功率流量压力，流量与转速的次方成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速 的立方成正比，如果水泵的效率定，当要求调节流量下降时，转速可成比例的下降，而此时轴输出功率成立方关系下降。

即水泵 电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。

所队当所要求的流量减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速按比例降低。

这时， 电动机的功率将按三次方关系大幅度地降低，比调节挡板阀门节能，从而达到节电的目的。

例如台离心泵电机功率为千瓦，当转速下降到原转速的时，其耗电量为千瓦，省电，当转速下降到原转速的 时，其耗电量为千瓦，省电。

功率因数补偿节能 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

软启动节能 电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设 备管路的使用寿命极为不利。

而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流， 减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。

节省了设备的维护费用。

常规采暖系统循环水泵的选择与电耗 常规循环水泵的选择主要有两种方式，种是推荐使用的按质量流量优化调节的分阶段改变流量调节的方式配备泵组，对大型采 暖系统，可按三个阶段设置泵组，其流量分别为和，扬程为和，这时对应的轴功率分别为 和对小型采暖系统，可按两个阶段设置泵组，其流量分别按和，扬程为和，对应的轴功率分别为和 ，单以上过程分析中就可看出，分阶段改变流量的质调节，可减少采暖系统运行