变频技术在供热系统中的应用与研究

摘要

我国北方冬季供暖不仅是关系民生的大问题，而且是节能减排的重要组成部分。因此如何对供热系统中的热源热网进行有效调节，既保证民生需求又实现节能是一项艰巨复杂的任务。
　　首先，对锅炉控制系统（主要是对风机水泵的变频执行部分）进行了优化设计和改造。在传统模拟控制系统以及分散控制系统(DCS)的基础上引入Profibus现场总线通信方式，把具有相同通信协议的不同厂家的变频设备通讯相连。因设备层直接传递数字信号，可靠性更高，敷设、安装和维护成本更低，信息量也更丰富。经过硬件组态和参数设置，现场总线可有效提高锅炉控制系统的开放性、扩展性和人机交互性。通过计算机系统与智能变频设备的双工通讯，既可读取现场变频设备丰富的即时数据，又可获取其历史数据;可将运行工况信息友好的在组态界面进行展示和集中统一管理，为优化调节与控制和故障分析与诊断，提供了良好的基础。
　　其次，针对热网输配环节的近端用户压头过高，需依靠阀门等节流设备消减过剩压头。此工艺易于造成近端流量超标，形成近热远冷现象;且为满足系统最不利点的温控指标，常伴有盲目增大水泵配置的错误决策，更形成大流量小温差的高耗能运行模式。在国内外众多学者对热媒输配理论研究的基础上，将原有的输配系统改造为换热站分布式变频系统，不仅有效提高了系统的操作灵活度和实现系统水力平衡，且有效减少了热媒输配能耗。
　　最后，针对水力输配过程中常采用的两台或多台变频泵并联运行工况，利用最小二乘法和变频水泵相似原理对水泵特性建模并得出相应单泵、不同调速方案下并联水泵的特性曲线，通过解析方法对并联水泵在不同调速模式下进行功率分析，提出变频水泵并联运行的控制策略，并通过实验进行验证。
　　本文中构建的系统对于其他的供热系统改造有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文所要研究和讨论的问题和方法

第2章 基于现场总线的锅炉控制系统

2．1 总线控制系统发展背景以及特点

2．2 锅炉控制系统设计与调试

2．2．1 锅炉控制系统的硬件集成

2．2．2 锅炉控制系统编程软件

2．2．3 锅炉控制系统的实现

2．3．锅炉控制系统的信息管理

2．3．1 锅炉控制系统的参数配置

2．3．2 锅炉控制系统上位机组态界面

2．4 本章小结

第3章 热网分布式变频循环供热系统

3．1 变频技术在供热系统的应用

3．1．1 三相交流异步电机调速原理

3．1．2 水泵变频技术的节能原理

3．2 分布式变频加压泵系统

3．2．1 传统集中供热系统模型

3．2．2 分布式变频加压泵系统模型

3．2．3 分布式变频加压泵系统实例

3．3 分布式变频加压泵系统的电耗分析

3．3．1 传统集中供热系统电耗

3．3．2 分布式变频加压泵系统的节电性

3．4 分布式变频加压泵系统节电情况分析

3．4．1 供热覆盖区域分布

3．4．2 换热站二次网回水温度的自动控制

3．5 本章小结

第4章 循环水泵并联运行的变频拖动

4．1 循环泵并联运行特性分析

4．1．1 单泵运行特性的数学模型

4．1．2 两台同类型循环水泵并联运行时的数学模型

4．1．3 循环水泵运行约束条件

4．2 循环水泵并联工程实例

4．2．1 实例循环水泵方程拟合

4．2．2 循环水泵并联的同步调速和非同步调速节能性分析

4．2．3 循环水泵并联的同步调速和非同步调速实验验证

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢