1 引言 煙臺(tái)500供熱公司依托煙臺(tái)發(fā)電廠，負(fù)責(zé)煙臺(tái)500供熱工程的建設(shè)、經(jīng)營(yíng)和管理。500供熱工程是山東省重點(diǎn)環(huán)保工程，也是利用世界銀行貸款的集中供熱工程，承擔(dān)著市區(qū)近九萬(wàn)居民和800家公建單位的供熱工作，實(shí)現(xiàn)集中供熱面積達(dá)860萬(wàn)平方米。 500供熱公司共有30多個(gè)二級(jí)換熱站，這些換熱站的分布靠近居民小區(qū)或公建單位，擔(dān)負(fù)著一級(jí)管網(wǎng)和二級(jí)管網(wǎng)的熱交換任務(wù)，換熱站的運(yùn)行狀況直接影響到供暖質(zhì)量，影響著人們的工作和生活。在二級(jí)換熱站換熱系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用愛(ài)默生TD系列變頻器來(lái)控制循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的運(yùn)行，改善了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)和節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)了換熱系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 2 系統(tǒng)控制目標(biāo) 每個(gè)換熱站主要由兩臺(tái)換熱器組成的換熱系統(tǒng)、兩臺(tái)循環(huán)水泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)和兩臺(tái)補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)水系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成。每臺(tái)循環(huán)泵采用一臺(tái)愛(ài)默生TD2000變頻器控制，每臺(tái)補(bǔ)水泵采用一臺(tái)愛(ài)默生TD900變頻器控制。可編程控制器（Siemens S7-300）采集變頻器的狀態(tài)數(shù)據(jù)并給出控制信號(hào)，構(gòu)成現(xiàn)地測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程圖如圖1。 2.1 循環(huán)泵控制要求 （1）控制回路在自動(dòng)狀態(tài)下，變頻循環(huán)泵能夠使二次側(cè)進(jìn)出口壓差處于恒定，操作員可在觸摸屏上設(shè)定恒定值； （2若二次側(cè)回水壓力低于預(yù)設(shè)的回水壓力下限值，循環(huán)泵自動(dòng)停止運(yùn)行；若二次側(cè)回水壓力高于預(yù)設(shè)的回水壓力上限值，循環(huán)泵將自動(dòng)啟動(dòng)； （3）控制回路在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員可以通過(guò)控制柜上的按鈕進(jìn)行啟/停、加/減速控制。 2.2 補(bǔ)水泵控制要求 （1）控制系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下，變頻補(bǔ)水泵要使二次側(cè)回水壓力處于恒定； （2）當(dāng)二次側(cè)回水壓力低于回水壓力下限值時(shí)，補(bǔ)水泵自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)二次側(cè)回水壓力高于回水壓力上限值時(shí)，補(bǔ)水泵停止（補(bǔ)水箱水位條件要滿(mǎn)足）； （3）控制回路在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員可以通過(guò)控制柜上的按鈕進(jìn)行啟/停、加/減速控制。 3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 循環(huán)泵控制方案 愛(ài)默生TD2000變頻器用于循環(huán)泵的控制，TD2000系列通用變頻器是艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司自主開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的高品質(zhì)、多功能、低噪音的通用型變頻器，采用的先進(jìn)控制算法如下： l 優(yōu)化空間電壓矢量PWM調(diào)制 l V/F控制方式，線性和平方和V/F曲線 l 高精度、高分辨率頻率設(shè)定 l 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升 l 內(nèi)置PLC編程多速運(yùn)行；外接端子控制多速運(yùn)行 l 內(nèi)置PI閉環(huán)控制 l 停電再啟動(dòng) l 根據(jù)負(fù)載情況，自動(dòng)改變V/F曲線，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行 l 自動(dòng)電壓調(diào)整（AVR），能自動(dòng)適當(dāng)?shù)馗淖兓绢l率，保證電機(jī)的負(fù)載能力 l 運(yùn)轉(zhuǎn)命令給定方式3種，頻率設(shè)定方式4種 l 四位數(shù)碼，中英文液晶顯示 循環(huán)泵控制變頻器端子接線如表1所示（以一臺(tái)TD2000為例）： CN10跳線設(shè)置在“V”上，X3、X4對(duì)應(yīng)功能號(hào)分別設(shè)置為12、13； CN16、CN17跳線均設(shè)置在“I”上，CCI對(duì)應(yīng)功能號(hào)設(shè)置為3； Y1開(kāi)集電極輸出對(duì)應(yīng)功能號(hào)設(shè)置為0。 變頻器循環(huán)泵系統(tǒng)進(jìn)行恒壓差控制，以二次側(cè)進(jìn)出口壓差作為控制目標(biāo)。手動(dòng)狀態(tài)下，可以由控制柜面板上的加速/減速按鈕直接對(duì)變頻器進(jìn)行加速/減速輸入；在自動(dòng)狀態(tài)下，由壓力傳感器測(cè)得二次側(cè)進(jìn)出口壓力值，計(jì)算進(jìn)出口壓差作為反饋值，和進(jìn)出口壓差設(shè)定值比較，由Step 7的PID運(yùn)算功能塊計(jì)算得變頻器的頻率控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在進(jìn)出口壓差恒定狀態(tài)下運(yùn)行。 3.2補(bǔ)水泵控制變頻器端子接線如表2所示（以一臺(tái)TD900為例）： CN10跳線應(yīng)該在“V”上，X3、X4對(duì)應(yīng)功能號(hào)分別設(shè)置為12、13； X1多功能端子對(duì)應(yīng)功能號(hào)設(shè)置為9，作為正轉(zhuǎn)/停止控制信號(hào)輸入； Y1開(kāi)集電極輸出對(duì)應(yīng)功能號(hào)設(shè)置為0。 變頻器補(bǔ)水泵系統(tǒng)進(jìn)行恒壓控制，以二次側(cè)回水壓力為控制目標(biāo)。當(dāng)回水壓力低于壓力下限時(shí)即自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水，以防止循環(huán)泵長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行燒壞，或者管道內(nèi)壓力太小造成管道破裂；在換熱系統(tǒng)啟動(dòng)前，亦可以手動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水泵變頻器，使管道內(nèi)水壓力滿(mǎn)足系統(tǒng)啟動(dòng)條件。PLC程序中PID功能塊參數(shù)如圖2. 經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)，將回水壓力預(yù)設(shè)值設(shè)為0.4Mpa，PLC程序PID功能塊中TD設(shè)為2s，TI設(shè)為2s，補(bǔ)水泵變頻器在一段補(bǔ)水時(shí)間內(nèi)將以幾乎恒定的頻率運(yùn)行，直至補(bǔ)水至壓力達(dá)到設(shè)定值，達(dá)到了較好的控制效果。 控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，從整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來(lái)看： l 循環(huán)泵、補(bǔ)水泵按要求運(yùn)行，節(jié)能效果明顯； l 實(shí)現(xiàn)了換熱站的無(wú)人值守，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度； l 和流量調(diào)節(jié)閥PID控制配合，實(shí)現(xiàn)了出水溫度的自動(dòng)控制。 4 結(jié)束語(yǔ) 將變頻器應(yīng)用到供暖二級(jí)換熱站的控制系統(tǒng)，取得了良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)和節(jié)能效果。變頻器和PLC程序配合，最終完成對(duì)整個(gè)機(jī)組的順序、調(diào)節(jié)控制及聯(lián)鎖保護(hù)等控制，實(shí)現(xiàn)了出水溫度的自動(dòng)控制，保證了供暖質(zhì)量。