采用電接點(diǎn)壓力表和變頻器控制采暖鍋爐補(bǔ)水泵的方法

1、 采用電接點(diǎn)壓力表和變頻器控制采暖鍋爐補(bǔ)水泵的方法郭榮祥1 劉暢1張利華2（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2. 包頭市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所，內(nèi)蒙古 包頭 014030）摘要：針對(duì)目前熱水采暖鍋爐補(bǔ)水泵變頻調(diào)速控制時(shí)普遍采用的PID閉環(huán)控制方法，提出了采用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行測(cè)量和控制的方法，給出了電路原理圖和變頻器的參數(shù)設(shè)置以及補(bǔ)水壓力設(shè)定方法。實(shí)際運(yùn)行表明，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效果理想，可推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：采暖鍋爐補(bǔ)水泵變頻調(diào)速 電接點(diǎn)壓力表中圖分類號(hào)：TM301 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AA method of Using the Electric Connection-poin

2、t Pressure Meter and transducers to control the small pump of the Heating boilerGUO Rong-xiang 1, LIU Chang 1, ZHANG Li-hua 2（1.School of information Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，China. 2. The Testing Center ofMetrologyandQualityInspection of Baoto c

3、ity，Baotou 014030，Inner Mongolia China）Abstract:Facing against the PID closed-loop control method in use of Variable Voltage and Variable Frequency be often used in small pump of the Hot Water Heating boiler, a new method is put forward that using the Electric Connection-point Pressure Meter to meas

4、ure and control the inverter, and give the schematic circuit diagram and The method of Setting Up for the parameter of transducers and the waterpressure. The result of running this system shows that the equipment can have a long-term stable operation, is worth promoting the application.Key words: th

5、e Heating boiler; small pump; Variable Voltage and Variable Frequency; the Electric Connection-point Pressure Meter1 引言 任何一種設(shè)備，它的高質(zhì)量、高可靠性、高穩(wěn)定性、低價(jià)格、低故障率、低維護(hù)成本最受用戶歡迎。實(shí)現(xiàn)同樣的功能，越簡(jiǎn)單越好。對(duì)于用戶而言，簡(jiǎn)單可靠低成本，便于維護(hù)，即使性能稍差，也倍受青睞。上世紀(jì)九十年代，熱水采暖鍋爐補(bǔ)水泵就已經(jīng)開始采用變頻器驅(qū)動(dòng)以控制鍋爐補(bǔ)水壓力。文獻(xiàn)1對(duì)補(bǔ)水泵采用變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的控制方法進(jìn)行了介紹，但不是很具體。文獻(xiàn)2至4對(duì)變頻調(diào)速控制原理及節(jié)能

6、分析介紹較多，僅給出了原理框圖，無具體電路。文獻(xiàn)5盡管給出了原理框圖和電氣控制簡(jiǎn)圖，但較粗略，控制電路采用模擬電路，比較落后。直到現(xiàn)在，補(bǔ)水泵采用變頻器控制的方法沒有太大變化，多采用電阻遠(yuǎn)傳壓力表或壓力變送器進(jìn)行測(cè)壓，壓力采樣點(diǎn)在循環(huán)泵的入口處，且多采用PID調(diào)節(jié)功能進(jìn)行閉環(huán)控制。本文則采用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行測(cè)壓并控制變頻器的輸出頻率，使鍋爐供暖系統(tǒng)壓力在要求的范圍。2 補(bǔ)水壓力控制點(diǎn)確定及控制原理供熱采暖鍋爐補(bǔ)水泵應(yīng)保證整個(gè)供熱系統(tǒng)充滿水，管網(wǎng)內(nèi)不進(jìn)空氣，避免影響供暖質(zhì)量。許多文獻(xiàn)介紹的壓力采樣點(diǎn)在熱水循環(huán)泵的入口處，其特點(diǎn)是當(dāng)循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，其入口壓降低，需要的補(bǔ)水壓低，補(bǔ)水泵變頻器輸出頻率低

7、，補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速無需太高即可滿足所要求的壓力，其原因是利用了循環(huán)泵的吸程。當(dāng)循環(huán)泵停止運(yùn)行時(shí)，其入口壓升高，超過了所設(shè)定的壓力，補(bǔ)水泵停止運(yùn)行。一旦循環(huán)泵停止運(yùn)行，其出口壓會(huì)降低，極易造成建筑物最高處缺水而進(jìn)氣，從而影響用戶采暖。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是補(bǔ)水泵的壓力控制點(diǎn)不夠合理，因而找到合適的壓力控制點(diǎn)并對(duì)該點(diǎn)壓力進(jìn)行控制成為解決問題的關(guān)鍵。合理的壓力控制點(diǎn)應(yīng)保證在循環(huán)泵停止運(yùn)行后供熱管網(wǎng)內(nèi)不進(jìn)氣，不管循環(huán)泵是否運(yùn)行，管網(wǎng)內(nèi)都應(yīng)充滿水，既不進(jìn)氣，補(bǔ)水壓又不是太高，以保證供熱管網(wǎng)和暖氣片的安全，避免供暖設(shè)施和管路滲漏。圖1中箭頭方向表示循環(huán)水流動(dòng)方向，閥門3處為壓力采樣控制點(diǎn)。為了保證循環(huán)泵運(yùn)行與停止

8、時(shí)壓力控制點(diǎn)的壓力相同，可以通過調(diào)節(jié)閥門1和閥門2的開度來實(shí)現(xiàn)。具體操作時(shí)，應(yīng)使壓力采樣點(diǎn)的壓力在循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)比停止時(shí)略低，這樣可以在循環(huán)泵停止運(yùn)行后補(bǔ)水泵也停止運(yùn)行。圖1 壓力控制點(diǎn)示意圖與補(bǔ)水壓控制點(diǎn)在循環(huán)泵入口處的方式相比較，這種方式需要在循環(huán)泵的出口與入口之間增加測(cè)壓管路及閥門，如圖1中的閥門1、閥門2及其管路。閥門及管路采用4分閥及4分管即可，壓力測(cè)量和控制采用電接點(diǎn)壓力表，控制原理如圖2所示。壓力設(shè)定通過電接點(diǎn)壓力表的上下限指針完成，二者的間隔不必太大，在0.02MPa即可，在無二次加壓的情況下，壓力下限值應(yīng)略高于建筑物高度。當(dāng)管網(wǎng)壓力降為下限值或低于下限值時(shí)，變頻器輸出頻率增大，

9、水泵加速，補(bǔ)水量增加，當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到上限值時(shí)，變頻器輸出頻率下降，水泵減速，補(bǔ)水量減少，當(dāng)管網(wǎng)壓力介于上下限之間時(shí)，變頻器輸出頻率保持不變，水泵恒速運(yùn)行，從而確保管網(wǎng)壓在設(shè)定的范圍之內(nèi)。圖2 控制原理圖3 補(bǔ)水泵電氣主電路鍋爐補(bǔ)水泵多采用一用一備的兩臺(tái)泵工作方式，也有采用多用一備的方式，本文以兩用一備的三臺(tái)泵方式為例進(jìn)行介紹。為了在變頻器故障時(shí)補(bǔ)水泵仍能為鍋爐補(bǔ)水，所設(shè)計(jì)的電路應(yīng)包括變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行兩部分，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換。圖3給出了三臺(tái)泵的主電路圖。圖3 補(bǔ)水泵電氣主電路圖3中，變頻器選用富士電機(jī)株式會(huì)社生產(chǎn)的專門用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載的FRENIC5000P11S系列產(chǎn)品。接觸器KM

10、0為變頻器的進(jìn)線接觸器，KM1、KM3和KM5是由變頻器驅(qū)動(dòng)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的切換接觸器，三者不應(yīng)同時(shí)吸合，同一時(shí)間只能有一臺(tái)吸合，且控制電路中必須有互鎖功能，以確保變頻器只驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。KM2、KM4和KM6是工頻運(yùn)行接觸器，在水泵電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)吸合。FR1、FR2和FR3為三臺(tái)電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)對(duì)其進(jìn)行過載和缺相保護(hù)的熱繼電器。4 補(bǔ)水泵電氣控制電路 圖4即為與圖3主電路相對(duì)應(yīng)的控制電路。圖4中的QF為控制電路電源開關(guān)，SW為轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于選擇補(bǔ)水泵的手動(dòng)工頻運(yùn)行方式和自動(dòng)變頻運(yùn)行方式，每臺(tái)補(bǔ)水泵通過相應(yīng)的按鈕起動(dòng)或停止。工頻與變頻之間通過接觸器線圈回路里互串對(duì)方的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行互鎖。用于3臺(tái)泵變

11、頻運(yùn)行的接觸器KM1、KM3和KM5也設(shè)置了互鎖，以避免變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。30A 與30C之間的虛線框內(nèi)的常開觸點(diǎn)為變頻其內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)，用于自動(dòng)運(yùn)行時(shí)控制第二臺(tái)電機(jī)的起停。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)水泵補(bǔ)水時(shí)，若變頻器輸出頻率已達(dá)到最大頻率（一般設(shè)為50Hz），補(bǔ)水壓力仍不能滿足要求，該觸點(diǎn)閉合，自動(dòng)工頻起動(dòng)第二臺(tái)水泵。當(dāng)兩臺(tái)泵補(bǔ)水時(shí)壓力超出設(shè)定壓力，且變頻器輸出頻率為最低時(shí)，該觸點(diǎn)斷開，自動(dòng)停止第二臺(tái)水泵。具體由哪兩臺(tái)水泵運(yùn)行，通過按鈕來控制。比如要讓1號(hào)泵和2號(hào)泵運(yùn)行，則按下SB1進(jìn)行起動(dòng)，1號(hào)泵變頻運(yùn)行，補(bǔ)水壓力不足時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)2號(hào)泵，2號(hào)泵工頻運(yùn)行，當(dāng)超壓時(shí)，自動(dòng)停止2號(hào)

12、泵。如果讓3號(hào)泵和1號(hào)泵運(yùn)行，則按下SB3按鈕，3號(hào)變頻運(yùn)行，補(bǔ)水壓力不足時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)1號(hào)泵，1號(hào)泵工頻運(yùn)行，當(dāng)超壓時(shí)，自動(dòng)停止1號(hào)泵。 圖4 補(bǔ)水泵電氣控制電路5 變頻器控制端接線及參數(shù)設(shè)置圖5所示為變頻器控制端接線圖。圖中，數(shù)字輸入端FWD的通斷決定變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，由變頻器供電接觸器KM0的常開輔助觸點(diǎn)控制，一旦接觸器KM0吸合，變頻器得電，輔助觸點(diǎn)接通，變頻器就開始運(yùn)行。當(dāng)KM0斷開時(shí)，F(xiàn)WD端無輸入信號(hào)，變頻器停止運(yùn)行。H和L為電接點(diǎn)壓力表的上下限觸點(diǎn)，可以在表上進(jìn)行調(diào)節(jié)。數(shù)字輸入端X1和X2的通斷決定變頻器頻率的變化。當(dāng)X1端接通X2端斷開時(shí)變頻器頻率上升，而數(shù)字輸入端X1端斷開X

13、2端接通時(shí)變頻器頻率下降，二者同時(shí)接通或同時(shí)斷開，變頻器頻率保持不變。圖5 變頻器控制端接線圖變頻器的參數(shù)設(shè)置如下：F00：1，不可改變數(shù)據(jù)；F01：9，由端子UP和DOWN設(shè)定頻率的增減；F02：1，由外部端子FWD輸入運(yùn)行命令，接通運(yùn)行；F03：50Hz，變頻器的最高輸出頻率；F04：50Hz，變頻器的基本頻率；F05：380V，電動(dòng)機(jī)的額定電壓；F06：380V，變頻器的最高輸出電壓；F07：加速時(shí)間；F08：減速時(shí)間；F10：1，電子熱繼電器動(dòng)作；F11：熱繼電器動(dòng)作設(shè)定值；F12：熱繼電器動(dòng)作時(shí)間；F14：0，瞬時(shí)停電再起動(dòng)不動(dòng)作；F15：頻率上限；F16：頻率下限；E01：17，X

14、1端子功能為增命令UP；E02：18，X2端子功能為減命令DOWN；E24：1，頻率到達(dá)時(shí)端子Y5A、Y5C接通；E30：2，頻率動(dòng)作回環(huán)，當(dāng)頻率到達(dá)檢測(cè)值范圍內(nèi)時(shí)，Y5接通；E31：49Hz，變頻器輸出頻率動(dòng)作值；E32：2Hz，變頻器輸出頻率動(dòng)作滯后值；E33：1，輸出電流超過設(shè)定電流和設(shè)定的動(dòng)作時(shí)間時(shí)進(jìn)行過載預(yù)報(bào)；E34：過載預(yù)報(bào)值；E35：過載預(yù)報(bào)動(dòng)作時(shí)間；P01：電動(dòng)機(jī)級(jí)數(shù)；P02：電動(dòng)機(jī)容量；P03：電動(dòng)機(jī)額定電流；其他參數(shù)設(shè)置采用變頻器出廠默認(rèn)值。6 結(jié)論經(jīng)多年的運(yùn)行證明，采用上述方法進(jìn)行控制的熱水鍋爐補(bǔ)水泵補(bǔ)水效果很好，采暖系統(tǒng)不缺水、不進(jìn)氣、滲漏少，壓力調(diào)節(jié)方便，故障率低，節(jié)電的同時(shí)，維護(hù)工作量少，深得用戶好評(píng)。 參考文獻(xiàn)：1 郭榮祥 弓小龍采暖鍋爐定壓控制裝置的變頻調(diào)速改造自動(dòng)化與儀表，1999年第5期2 樊啟春方士賓淺析變頻調(diào)速技術(shù)在鍋爐補(bǔ)水泵上的應(yīng)用水泵技術(shù)，2000年第4期3 劉洪臣微機(jī)自動(dòng)控制變頻補(bǔ)水系統(tǒng)電氣時(shí)代，2003年第11期4