摘要:当前，我国城市发展对能源的需求不断增大，也加剧了环境的污染。尤其是冬季，城市集中供暖中变频器及PLC系统的应用能够有效节约能源，减少环境污染，做到节能减排。
关键词：变频器：PLC；供热系统；应用
1.集中供热的优势和不足
所谓集中供热，本文主要是指寒冷冬季淮河以北 地区的人们为了保暖采取的一种取暖方式。随着我国 经济建设的稳步发展，人民生活水平的日益提高，集中 供热走进了千家万户，冬季人们不再因寒冷而无法正 常地生产生活。相对于原来一户一个小煤炉、一个单位 一个大锅炉的供热形式，集中供热有很多优势，不仅供热质量显著提高，一天 24 h 的温度都能控制在适宜的 范围（16 ℃～20 ℃）内，而且大幅度地减少了污染物和粉 尘等的排放，解决了污染问题，保护了人们的生存环境。但是集中供热也有自身的不足，归纳起来有以下几 点：第一，由于以煤为主要能源，所以供热的运行成本 过高。第二，热源不能直接进入用户，需要通过换热站 进行隔压和换热，而运行换热站则需要投入很大的财 力物力。为了完善集中供热系统中存在的不足，已有不少地方将变频器及 PLC 系统引入集中供热中，以减少 用煤量和换热站的设立。
2.集中供热系统实行变频器与PLC的必要性
实行集中供热是合理利用能源、提高能源利用率、减少环境污染、促进生产、改善人民生活、加速城市现代化建设的有效措施和重要途径。集中供热已成为我国北方冬季供热的一种主要形式，并且在别的地区也得到了越来越广泛的应用。但与一些工业发达的国家相比，整个供热系统的热能利用效率、设备的品种和质量、运行管理和自控水平等方面，仍存在不少差距。由于循环泵或补水泵在供热系统中承担着补充失水和对系统进行定压的任务，系统具有肩动频繁的特点。因此，对电网形成巨大的冲击。从而容易造成管路止回阀的损失，而且还容易造成保护装置的误动作，影响其它设备的正常运行。而变频调速控制水泵的电机从零速以无级变速向使用转速过渡，运行较平稳，对电网不会造成冲击，因此，延长了电机的使用寿命。同时，由于电动机的运行噪声与其转速有关，即转速越高，噪声越大。使用变频调速装置使转速和噪声明显降低，改善了工作环境。目前，在集中供热系统中，为了保持经济运行，同时保证供热质量，变频器结合PLc控制系统在集中供热系统中，对于节能及系统的稳定性存在着必要的重要性。
3.变频器在集中供热领域的应用
3.1 变频器的概念
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是近年来 应用十分广泛的一种可以改变输入电源频率的装置，主要由整流器、控制器、逆变器组成。在变频器出现之前，如果想改变电动机的转速，只能通过改变电动机的级数来改变，但是改变级数十分复杂。而现在，变频器 可以通过内部的弱电系统控制其强电系统，简单输入频率即可任意改变输入电源的频率。此外，变频器还可以精确测量电动机的各项参数，从而实现过流、过压、过载报警和保护等功能。
2.2 变频器的工作原理
变频器利用可控硅可以控制导通和中断的基础特 性，通过改变控制导通时所需的电压，进而改变电源通 和断的频率，实现变频器改变频率的作用。
2.3 变频器的用途
变频器的用途主要有以下几方面：一是变频节能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变频器可以用来节能，如当频率降低 50%时，功率就可以降低到原来的 12.5%。因此，可以利用变频器来实现高效节能。二是功率因数补偿节能。由于变频器内部配备了大量的大容量电容，对浪涌和尖波有明显的抑制 作用，所以能够起到滤波作用，达到功率补偿节能的作用。三是软启动节能。由于变频器能够实现 0 Hz～50 Hz 的连续调节，所以启动时电流很小，启动电流值不会超 过额定电流值，减小了对设备和阀门的冲击，能最大限 度地保护设备。
2.4 变频器在集中供热领域的应用
变频器在集中供热领域的应用主要体现在以下几方面：一是调节整个供热系统的一次网流量。供热系统 中一次网的水系统是通过 1 台或多台循环泵来驱动的，变频器可以调节循环泵中电动机转速，同时根据室 外温度变化来调节一次网的流量。当室外温度高时降 低网流量，反之则提高网流量，从而实现不同供暖阶段适度供暖，避免电能浪费。二是调节各个热力站的一次 网流量。当整个大网根据室外温度调节流量之后，由于个别站的位置不合适，如果导致到达这个站的水力资用压头不够，这个站的供热效果就差。为了弥补个别热 力站供热效果差的缺陷，可以在该站的一次网回水管上安装加压泵，并且通过变频器调节转速，既能保证水温，又不浪费能源。三是调节各个站二次网的流量。在一次网分配到该站流量一定的情况下，如果想调节用户侧的流量，就可以通过变频器调节二次网循环泵电 动机的转速来实现。当室外温度高时降低转速，室外温度低时提高转速，以达到节能降耗的目的。
3.PLC 的概念及工作原理
PLC 是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是基于继电器的工作原理研制出来的一种可以在电脑上虚拟编程的电气控制器，是一种可以通过编程实现各种逻辑功能的设备。
4.PLC 在集中供热系统中的应用
PLC 在集中供热系统中的应用主要体现在以下几方面：一是通过室外温度实时调节一次网流量。在室外安装一个温度变送器，将温度信号传入 PLC 控制系统 中，PLC 控制系统可根据预先编好的程序将循环泵的 转速和室外温度联系起来，多大的温度对应多大的转 速，这样就可以不用人工调节转速，而是通过 PLC 系统来自动、精准地调节转速，更加节约能源。二是通过一次网回水温度实时调节热力站一次网的流量。目前，均匀性调节是热力站集中供热使用较多的一种方法，均匀性调节的目标是将各个热力站二次网供回水平均温度调节到基本一致，通过对各个热力站的一次网电动阀或加压泵进行调节，实现这个目标。这种控制方法的流程是：先通过变送器采集各个热力站的二次网供水和回水温度；然后乘以各个热力站面积除以供热总面积的商，把它们相加就得到了整个供热系统热力站的 加权平均温度；最后用各个热力站的供回水平均温度与这个平均温度比较，如果是大于关系则降低变频泵频率，如果是小于关系则提高变频泵频率。三是通过二次网回水温度实时调节二次网流量。二次网循环泵的频率原来是由值班人员人工调节，既费时费力效果还不好。将热力站的二次网回水温度输入到PLC 控制系 统中，PLC 控制系统可根据预先编好的程序将循环泵 的转速和室外温度联系起来，多大的温度对应多大的转速，既省时省力效果又好。
结语
变频器结合PLC系统这一项自动化技术的采用，大大降低了能耗。这项自动控制技术的采用利于提高企业科学管理水平，有利于供热系统的安全经济稳定运行，有利于企业挖潜改造，提简经济效益，存利于改变环境节省劳动力，这项技术对推动经济的发展起到了积檄的作用。
参考文献：
[1]刘红英.变频器及自动控制在集中供热工程中的应用.城市建设理论研究.2011，21（36）：54
[2]浅析变频器的应用现状与前景展望[J].山东电大学报，2013，63（54）：64
论文作者:苏少游
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：集中供热论文; 变频器论文; 转速论文; 系统论文; 温度论文; 回水论文; 热力论文; 《电力设备》2019年第6期论文;