变频器在热力公司锅炉恒压/恒液位供水系统中的应用

尤向阳，葛笑寒

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）

在当今企业生产中，一般的供水系统存在着各种各样的缺点，因此，为了更好的发展，大部分企业已经采用了变频调速恒压供水系统，能保持管网中水压的基本恒定，既能满足用户的需求，又达到了节省电能的目的[1]。本文采用内置恒压控制板的变频器作为核心控制元件构成的供水控制系统，实现恒压控制，满足了企业锅炉供水系统的需求。

1 系统方案设计

在热力公司锅炉恒压/恒液位供水系统设计中，变频器选风机泵类专用型，一用一备变频器恒压供水系统的主电路如图1所示。系统中，M1为主泵电动机，M2为备用泵电动机，当M1系统故障或定期检修时，备用泵M2投入使用。该主电路中的QF为低压断路器，KM0-KM4为接触器，FR1和FR2为热继电器。

该恒压供水系统为主泵电机配备了一台备用泵电机，加强了系统的稳定性、可靠性，通过拨码开关设定开关量，能实现变频和工频的自动切换，利用拨码开关输出的RL1和RL2来控制系统中的一用一备两台电机，从而实现自动切换。系统中，液位给定、压力反馈补偿以及液位反馈压力给定等都可通过电位器R1和R2实现。系统的工作状态、控制信号的给定压力、实际液位、实际压力和给定液位等，都可以通过显示面板进行显示。锅炉中的水位可通过液位传感器来检测，水泵电机在变频器的控制下，有水时自动启动，无水时自动停机。同时，供水系统要具备必要的电动机保护功能[2]。

2 设备选型

2.1 变频器选型

电动机和泵的型号及参数中，主电动机泵功率为55 kW，具体如表1所示。恒载连续运行时，所需匹配的变频器容量计算公式如式（1—3）：

式中，PCN为变频器额定容量，ICN为变频器额定电流，PM为电动机的轴输出功率，η为电动机的效率（通常取值为0.88），IM为电动机额定电流，修正系数k为1.05，cosφ功率因数取值为0.75；UM是电动机电压。

由表1和公式（1—3）可计算结果，选择取额定容量为75 kW，额定电流110 A，所选变频器为西门子公司MM430变频器，订货号为6SE6430-2AD35-5FA0。

表1 电动机和泵的选取

2.2 传感器的选型

压力变送器的选型直接影响控制的精度，压力传感器种类繁多，有远传压力表、压力传感器和电接点压力表3种。本次所设计的系统需要将压力信号直接输出为标准电信号，因此，选择压力传感器，便于直接和变频器相连接，使用非常方便。

在设计中选用CYZ103高温防腐压力传感器，量程为0～1 MPa。CYZ103为高温压力传感器，为了保证耐受介质高温工况，对其外壳结构进行了独特设计，可加长传感器的压力接口部分配加散热片等降温设计，使系统具备良好的温度性能，供水压力回路接线如图2所示。

图2 供水压力回路接线

2.3 液位传感器的选型

本设计选择CYZ302隔离式液位传感器，量程为0～100 mH20，采用不锈钢隔离充油，其背压通气电缆导通大气，具备三级机械密封性能，有较好的抗腐蚀性、较高的检测精度，广泛适用于对各种液体介质的测量与控制，其MTBF值大于105 h。

2.4 显示仪表选型

本设计选择XMB带变送显示表，可显示压力，也可显示液位。XM智能数字显示仪表是智能型、高精度的数显压力、温度、液位测量与控制的仪表，与温度传感器、液位传感器配接，可构成各种量程和规格的压力、温度、液位测控系统。

3 面板控制的接线方式

变频器控制系统中，参数的设置和系统调试均通过BOP-2面板进行，调试时，先拆下SDP，再装上BOP-2即可。BOP-2具有7段显示的5位数字，可以显示报警和故障信息、参数序号和数值以及设定值和实际值。利用面板控制时，变频器的接线方式如图3所示，主要控制信号通过5号、6号、7号3个端子输入变频器。5号端子负责启停控制，6号端子为故障复位，7号段子为开环和闭环控制方式的选择。

图3 变频器端子接线

4 节能效果

在不同转速下提供相同容积的水作为比较的基础，进行节能效果测算。设V为需要充满水的容积，Q1为转速等于n1时的流量，t1为以流量Q1供满容积V的水所需的时间，Q2为转速等于n2时的流量，t2为以流量Q2供满容积V的水所需的时间，则：

如果电动机的转速下降了20%，则供满容积V所需的时间t＇＝1/0.8 h＝1.25 h，消耗电功率W'=0.512PN×1.25=0.64W。两者相比较，可节约电能ΔW=W－W'=0.36W。节能比例达36%，节能效果是相当可观的。除此之外，变频调速时，还可以避免由于起动比较频繁或起动电流大而引起的功率损耗。

5 结语

节能是变频调速系统的最大优点，本文设计的恒压供水系统配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。该系统在某热力公司运行以来，达到了设计效果，实现了经济效益。