摘要：社会经济的快速发展，对电热锅炉循环泵的应用带来了新的机遇与挑战，有必要对其自动控制系统设计展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的自动控制效果。本文介绍了循环泵控制策略，分析了循环泵电气主电路，探讨了循环水泵电气控制电路，并研究了变频器控制端接线及参数设置。望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。
关键词：电热锅炉；循环泵；自动控制系统；设计
1前言
在电热锅炉循环泵应用中，其自动控制系统设计是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。
2概述
随着人们对城市环境改善要求的提高，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。为了将建筑物内温度保持在合适的范围，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。因此，通过变频装置控制管道循环泵电动机的通断，并随着室外气温的变化自动调节循环水泵的转动速度，即可保持室内温度在要求的温度范围内，从而节约了电能。
3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，但变频装置的输出频率却要靠人来手动调节，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。
4循环泵电气主电路
电锅炉的循环水泵一般都用一备一，分为主用泵和备用泵，为了保证变频器在发生故障时循环泵仍可以正常工作，把设计的电路分为变频下运行和工频下运行两部分，通过有效地控制电路进行控制。(见图2）
QF为三相电源进线开关，变频器TA的工频电源接触器KF5吸合时变频器得电。变频器输出端接触器KF1、KF3与两台电动机相连接，两个接触器不能同时吸合，同一时间只能有一个吸合送电，所以控制电路中要设置互锁电路。KF2、KF4是两台循环泵的电动机在工频下运行的接触器，在工频状态下吸合。BB1、BB2为两台循环水泵在工频下运行时进行过载或缺相保护的热继电器。
5循环水泵电气控制电路
图3所示的控制电路与图2主电路相对应。图中的QF1是控制电路的电源开关，SF5是切换开关，当SF5打到1位时，循环水泵由变频器送电，通过操作按钮SF1和SF2控制循环水泵电动机MA1进行起停，操作按钮SF3和SF4控制电动机MA2的起停。当SF5打到2位时，通过操作按钮使循环水泵接入工频交流电，操作相应按钮启动对应的电动机。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，图中KF1和KF2、KF3和KF4就是这个作用。由于变频器只能给一台循环水泵的电动机供电，两台电动机之间也设置了互锁，如图中所示的KF1和KF3常闭触点。（见图3）
6变频器控制端接线及参数设置
由于变频器品牌不同，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。变频器控制端接线图
如图4所示。给变频器供电的KF5接触器的常开辅助触点控制着数字输入端DI1的通断，决定着变频器的运行状态，若KF5接触器吸合，变频器便得电，变频器开始正常运行。当KF5断开时，DI1端没有了输入信号，变频器便停止运行。变频器两路模拟量输入端分别是AI1和AI2，分别对应着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，出回水温差给定值经由变频器内部参数设定。（见图4）
变频器主要参数设置如下：
9902：6，PID应用宏；9905：380V，电机额定电压；9906：电机额定电流1；9907：50Hz，电机额定频率；9909：电机额定功率；1001：1，DI1端——两线控制启停，DI1得电启动，DI1断电停止；1003：1，电机转向为正转；1201：0，恒速功能无效；1301：0，AI1低限；1302：100%，AI1高限；1304：0，AI2低限；1305：100%，AI2高限；2007：30Hz，频率下限；2008：50Hz，频率上限；2202：15s，加速时间；2203：15s，加速时间；4001：PID调节器比例增益；4002：PID调节器积分时间常数；4003：PID调节器微分时间常数；4010：19，PID调节器的给定值为内部给定；4011：为PID调节器设置一个内部给定；4014：2，选择AI1-AI2为反馈信号。其他参数设置采用变频器出厂默认值。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，运行成本降低，深受用户好评。
7结束语
总之，在当前各种条件下，电热锅炉循环泵自动控制系统设计工作实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的系统设计实施策略与效果。
参考文献：
[1]张志莉高温高压屏蔽电泵隔热屏隔热计算方法及分析[J].科技创新与生产力.2016（21）：88-89.
[2]杨文鹄锅炉受压部件的强度评定[J].锅炉技术.1978（04）
[3]ASME锅炉及压力容器规范.第八卷第二册压力容器建造另一规则[M].ASME锅炉及压力容器委员会压力容器分委员会.2004：46-86
论文作者:贾坚江
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：变频器论文; 锅炉论文; 循环泵论文; 水泵论文; 电动机论文; 接触器论文; 热量论文; 《基层建设》2018年第21期论文;