摘要：随着经济的不断发展，社会的快速进步，国家鼓励用电、发展电热锅炉，并对低谷电价、削峰填谷电价实行优惠。文中介绍了各类电热锅炉的特点及国内外电热锅炉的发展情况，提出了有关政策建议。
关键词：电热锅炉循环泵；自动控制；实现
引言
中国煤储量为7300多亿t，占全球煤总储量的46%。中国一次能源消费中煤占到76%。中国是世界上以煤为主要能源的国家。中国生产的煤炭80%以上做为燃料直接烧掉，其中发电占28.6%，工业锅炉、窑炉占40%以上。而中国的燃煤技术十分落后。原煤大量散烧，不仅浪费了宝贵的资源，还造成了严重的煤烟型大气污染。禁止原煤散烧是中国可持续发展战略的重要国策。改变能源结构是从根本上减少空气污染的首要措施。我国燃油价格已与国际市场接轨，由于油价2000年内7次涨价，柴油价格目前已达3.4元/L，燃油锅炉运行成本用户已无法承受。燃气锅炉由于一次性投资较高，又受到城建发展的制约，推广较为缓慢。这样，解决煤烟型大气污染的措施，自然归结到一个是“炉前型煤技术”（以2t/h～10t/h燃煤锅炉为主；原煤或配煤炉前板栗型煤），另一个就是完全无污染排放的“电热锅炉技术”（以小于1t/h的锅炉，特别是民用小型锅炉为主）。
1问题的提出
随着人们对城市环境要求的提高，影响空气质量的燃煤锅炉逐渐遭到淘汰，电热锅炉和燃气锅炉的使用量逐年增加，特别是小型电热锅炉或燃气锅炉，非常适合北方小型热用户的冬季采暖。锅炉内的水经采暖锅炉加热并通过相配套的热水循环泵输送到建筑物内的暖气片中散热，降温后的水又返回到锅炉进行加热，水是热量的载体。当气温变化时，建筑物内所需要的热量随之而变。为了保持建筑物内温度在合适的范围，当气温升高时，建筑物内需要的热量减少；气温降低时，则需要的热量增加。这种变化随着白昼的变化和天气的变化而变化，控制循环泵的速度即可控制输送到建筑物内的热量，从而适应这种变化。针对目前电热锅炉循环泵普遍采用工频恒速运行的情况，笔者提出了一种锅炉出水和回水温差的控制方法，通过变频器为循环泵电动机供电来改变电动机的转速，从而把温差控制在设定的范围之内。文中给出了循环泵电机转速控制方法、电气主电路和控制电路原理图，设置了变频器的相关参数。实际运行表明，在满足供暖要求的情况下，既节约了电能，又提高了自动化程度和设备运行的可靠性。现介绍如下，供同行参考。
2循环泵控制策略
循环泵起着输送热量的作用，尽管目前许多循环泵已采用变频调速控制，但变频器的输出频率靠人工手动调节，能进行自动调节的极少。循环泵工作原理如图1所示。图中，高位水箱用于给热网补水，电锅炉产生热量，把降温后的水加热，箭头方向为热水流动方向。循环泵在输送热量的过程中，若保持转速恒定，则降温后的低温水在锅炉内受热时间不变，升温后的高温水在热用户端放热时间不变。随着气温的变化，电锅炉出水和回水的温度差发生变化，出现室温偏高或偏低的情况，供暖质量和系统运行效率低下。为了提高锅炉运行效率、节约电能，对循环泵的转速进行控制，使电锅炉的出水和回水温差保持恒定，通过控制电锅炉的加热状态改变其出水温度，使热用户建筑物内的温度控制在要求的范围之内。随着气温的升高，室内用热量减少，循环泵输送的热量相应减少，其转速下降；反之，循环泵转速上升。
图1循环泵工作原理图
3循环泵电气主电路
锅炉循环水泵为一用一备，为了确保变频器故障时循环泵仍能运行，所设计的电路包括变频运行和工频运行两部分，通过电气控制电路进行控制。图2给出了两台水泵电机的电气主电路图。
图2循环水泵电机电气主电路
QF为三相电源进线断路器，变频器的工频电源接触器K5吸合时变频器得电。变频器输出端交流接触器K1、K3与两台电动机相连接，K1、K3不应同时吸合，控制电路中需要设置互锁，确保同一时间只能吸合一个接触器。K2、K4是两台电动机工频运行接触器，水泵电动机工频运行时吸合。FR1、FR2为两台电动机工频运行时对其进行过载和缺相保护的热继电器。
4循环水泵电气控制电路
与图2主电路相对应的控制电路如图3所示。图中的QF1为控制电路电源断路器，SA为转换开关，当SA切换到“1”位时，循环水泵由变频器送电，通过操作按钮SB1和SB2控制电动机M1的起停，操作按钮SB3和SB4控制电动机M2的起停。当SA切换到“2”位时，通过操作按钮使循环水泵接入工频交流电，操作相应按钮即可起停对应的电动机。为了避免电动机同时接入工频交流电和变频交流电，控制电路中设置了互锁，如图3中的K1和K2、K3和K4。因变频器只能为一台电动机供电，两台电动机之间也设置了互锁，如图3中的K1和K3常闭触点。
图3循环水泵电气控制电路
5变频器控制端接线及参数设置
图4变频器控制端接线图
变频器品牌不同，控制端接线和参数设置有所不同，本文以ABB风机水泵类变频器ACS510系列产品为例进行介绍。图4所示为变频器控制端接线图。图中，数字输入端DI1的通断决定变频器的运行状态，由变频器
供电接触器K5的常开辅助触点控制，一旦接触器K5吸合，变频器得电，常开辅助触点接通，变频器就运行。当K5断开时，DI1端无输入信号，变频器停止运行。AI1和AI2为变频器两路模拟量输入端，分别对应电锅炉的出水温度和回水温度。锅炉的出回水温度采用热电阻进行测量，通过智能数字显示仪表进行显示并转化为两路0～20mA模拟量信号输入到变频器。利用变频器内部的差运算功能完成出回水温差运算，差值作为PID调节器的反馈，通过内部PID调节器功能实现闭环控制，出回水温差给定值由变频器内部参数设定。
结语
实际运行表明，电热锅炉循环泵采用变频调速控制，不仅节约用电，且室温更易稳定，加之变频器的各种保护功能，使得设备更可靠，日常维护工作量减少，维护费用降低，深受用户好评。
参考文献：
[1］郭荣祥，刘畅，张利华．采用电接点压力表和变频器控制采暖锅炉补水泵的方法［J］．制造业自动化，2014（15）：120－123．
论文作者:杨富华1,王翠竹2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/13
标签：变频器论文; 锅炉论文; 循环泵论文; 接触器论文; 回水论文; 水泵论文; 电热论文; 《基层建设》2018年第20期论文;