新型变频器在热力站水泵中的应用

摘要：文章介绍了ABB ACS-510 变频器在热网中的应用，提供了一种利用Modbus 总线控制变频器使用的方法。

　　关键词：变频器　　平方负载

　　1　　引言

　　热网供暖方式具有供暖效果好，无污染等特点，热力站作为热网的主要部分，热力站的自控水平直接影响用户用暖情况、热力站的节能也是热网节能的主要部分，所以热力站能源节约，安全运行，意义重大。

　　2　　工程概述

　　哈尔滨机场开发区集中供热工程共120个热力站，供热面积达570万mm2左右，总负荷为10000J/H，一次网供水温度设计130℃~70℃，供热方式为热水供热方式，热力站功能主要为居民和工厂供热，热力站要为一次网和二次网换热及二次加压，二次加压和循环泵采用变频器控制，该工程热力站采用ABB ACS510系列变频器作为循环泵和补水泵的传动部分提高热力站的自控水平，实现了能源节约。

　　3　　工艺简介

　　热力站的组成[1]：主要由换热器、自控屏、循环泵、补水泵、通讯专线，如附图所示。

附图　　　　热力站自控和热工工艺图

　　自控部分[2]主要是由一个施耐德PLC组成，它将现场的各种参数和状态采集到PLC中，PLC将采集到的数据通过ADSL方式传送到调度中心。调度中心将用户传回的室内温度信号由调度中心回传到热力站的PLC中。实现依据最终用户室内温度控制二次供水温度和供水流量的方法实现热力站的自动运行。用户的室内温度是否达标依据本城市供热办发布的温度曲线和室外温度。

　　4　　热力站的功能

　　将一次网的热量通过换热器交换后，将二次网热水送到各个用户，热力站的运行优与劣主要是以该站最终用户的室内温度是否达到该城市的供热标准和热力站的运行成本，能源节约程度为标准，基于以上情况热力站的供热方式就采用质调和量调相结合的办法实现供热达标和能源节约。质调(1)就是通过调节一次网的供水流量调节阀来控制二次网的供水温度。质调方式控制简单，但能源节约程度较差。量调(1)就是在循环泵上加变频控制的方式(3)，通过调节二次供水流量保证最终用户室温达标，这种方式能源节约效果非常好。我们控制的方式就是以量调为主质调为辅的优化控制模式，这种控制模式每年能节约电能30%，通过循环泵变频和补水泵变频改善失调(3)每年可节约用水20%~30%。保证热网最终用户室内温度达标和最大程度的节约电能，经济效益非常可观。

　　5　　循环泵控制方式

　　循环泵采用ABB ACS-510变频器它是一种平方负载的应用，ACS-510成本较低并且自身具有MODBUS通讯功能，我们利用MODBUS总线来控制变频器，包括变频的启动、停止、转速AI给定等，变频器的运行参数通过MODBUS总线传给PLC，再由PLC回传到调度中心，这种方式控制柜组装方便，因为接线少、辅助元件少故障率低，这种通过总线控制速度达到AIsubstation of district heat supply network给定，其精度高、实效性好。

　　站内设置两台37kW循环泵，两台泵一主一备。变频器采用一拖二。

　　(1) 变频调试

　　变频器的J2设置为“off”。循环泵变频器没有设为最后一个地址。
　　通过控制盘设99组参数
　　9901设为0　　9902设为“5”“HAND/AUTO”
　　9903设为380　　9906设为“1”
　　9907设为“50”　　9908设为“2900”
　　9909设为“37”
　　设定通讯功能　　53组号数设置
　　5302设为“2”　　 5303设为9.6kbits/s
　　5304设为”1”
　　53组参数设定应与PLC中的通讯协议设置相同
　　这里设为”8”，”1””R”，地址设为“1”。
　　98组参数设定　　JZ设置为“off”
　　9802设为“1”启动标准mod
　　变频器与PLC通讯寄存器的对应方法
　　变频器寄存器地址 PLC给定地址对应置备注
　　1102　　外控1/外控2选择　　 4001　　8
　　1103　　外控1给定AI　　4002　　 -32676~32676　　参考1108设置
　　0102 速度　　40102
　　0103输出频率 40103
　　0104电流　　 40104
　　0301总线状态字　　位0　　 40301　　位0
　　变频器的启动方法
　　由PLC向变频器4001发送数据：
　　Move 5　　to　　4001；
　　Delay　　100；
　　Move　　7　　to　　4001；
　　Move　　15　　to　　4001；
　　Move　　 47　　to　　4001；
　　Move　　 101　　 to　　4001；

　　这时变频器启动，通过总线向变频器的AI 4001送转速信号。变频器的转速信号由PLC依据热力站的二次网供回水压差即二次供水流量信号控制，控制供回水压差实现流量时实控制。

　　6　　补水泵控制

　　补水变频采用ABB ACS-510 3kW风机泵类负载的变频器，补水变频器的参数设置与循环泵非常相似，但它的地址设为“3”，变频器的J2设置为“on”，补水变频器是Modbus总线的最后一个设备。

　　补水变频器的速度控制信号由PLC送到变频器的“4003”，保证二次网中恒压供热水。

　　7　　结束语

　　通过热力站循环泵加变频器实现热网的量调表明ACS-510变频器节能(3)效果非常明显，利用ACS-510变频器控制补水变频器减少热网的失调节约了水源。利用ACS-510的自身有modbus总线控制变频器的运行，节约了热力站的设备投资，利用总线控制减少了许多外部元件，减少了系统的故障率，增加了系统的可靠性。通过ACS-510变频器在热力站的运行证明了变频器在热网的循环泵和补水泵中应用的节能效果非常好，是一种非常值得推广的变频器应用。