分布式变频泵供热系统的运行调节方式
秦冰1,秦绪忠1,谢励人1,陈泓2,胥津生2,李晓华3
（1.清华同方股份有限公司，北京100083; 2?中国市政工程华北设计研究院，天津3000743大同市热力有限责任公司，山西大同037004）
摘要：分布式变频泵供热系统是指在热力站换热器一次侧回水管上设置回水加压泵，代
替阀门完成流量调节的供热系统。分布式变频泵供热系统中存在零压差点，该点供回水压力相等。采用变流量调节时，存在定零压差点和变零压差点两种运行调节方式。采用定零压差点运行调节方式时，供热系统在整个供暖期的各种工况均属于相似工况，运行调节较为简单，输送能耗也较小。
关键词：供热系统；热网；分布式变频泵；运行调节；零压差点
1分布式变频泵供热系统
某市集中供热系统目前总供热面积约 1 000 X04m2,热源为2座热电厂，采取联网运行。1
座热电厂负责城东、城南,主干管规格为DN 1 000 mm;另1座热电厂负责城西、城北,主干管规格为DN800 mm。在2个热源循环泵基本满负荷的条件下，恰能满足供热要求，最不利热力站位于热网北端。随着城市的不断发展，2个热源的供热能力已经难以满足负荷发展需求，目
前已规划在2个热源附近建设新的热电厂。3个热源均位于该市城西，且距离很近，但距离城区较远，约7 km。由于2个既有热源的2条主干管已经占据从热电厂至城区的2条道路的路由,再敷设1条新管道由热电厂进市相当困难,而且造价也很高。因此，考虑利用已敷设的2条主干管输送热量，在压力不能满足设计要求的地方设置加压装置。经设计计算，约有1/2的热力站资用压头不能满足要求，须在这些热力站内增设回水加压泵（变频泵）,即成为分布式变频泵供热系统。
分布式变频泵供热系统是指在热力站换热器一次侧回水管上设置回水加压泵代替阀门完成流量调节的供热系统，热力站流程见图1。
图I分布式变频泵供热系统的热力站流程
F剧1 F I M diart of substaliun of heal-ripply sysLmi w ilh
dhtrbiited variable frequency punp
2分布式变频泵供热系统中的零压差点
根据水力计算结果，可绘制出分布式变频泵供热系统从热源至最不利换热站的一级管网水压图（见图2）［1~4］。
图2从热源至星不利换热站的一级骨网忒压图
F 車』Prii） ar）（' inu it pn-s^un- ftiin heat suuiri' to
the m<*sl uiitavorab^ siibstalimi
由图2可知,分布式变频泵供热系统中存在供水压力与回水压力相等的现象，即图中供、回水动水压线的交点，该点的资用水头为0,称为零压差点。零压差点的位置与各热力站的流量
分配、热网总流量及主循环泵提供的热网总供回水压差等因素相关。
①当各热力站的流量分配发生变化，如零压差点前端（即靠近热源一端）的热力站流量均
增大，而远端热力站流量均减小，但热网总流量和热网总供回水压差不变时，零压差点会向热源偏移。为分析简便，先设定各热力站实际流量之比均等于各热力站设计流量之比，在整个供暖期都不发生变化。
②当热网总流量发生变化，如热网总流量增大，但其他条件不变（各热力站流量比、热网总供回水压差不变）时，零压差点会向热源偏移，反之则向远端偏移。
③当热网总供回水压差变化，如热网总供回水压差增大，但其他条件不变（各热力站流量比、热网总流量不变）时，零压差点会向远端偏移，反之则向热源偏移。
由于供热系统采用质、量并调的调节方式，因此热网总流量在整个供暖期内会随室外温度
发生变化。与之对应，分布式变频泵供热系统运行调节方式可分为变零压差点的运行调节方式、定零压差点的运行调节方式。
3运行调节方式
3.1变零压差点的运行调节方式
变零压差点的运行调节方式是指尽量利用主循环泵来满足供热系统输送要求的运行调节方式。在供暖室外计算温度下，主循环泵按设计工况运行，各热力站的回水加压泵适当调节以获得本站所需要的设计流量，实现热量的均匀分配。随着室外温度的升高，由于供热系统采用质、量并调的调节方式，热网总流量和热网总供水温度随之降低，此时调节主循环泵维持热网总供回水压差不变，而零压差点则随着热网总流量的减小向远端偏移，直至某工况下，热力站不需要开启回水加压泵，仅依靠站内阀门的调节即可满足要求，该工况称为临界工况。
对于本文的供热系统，当热网总流量约达到设计流量的87%时为临界工况，这时所有热力站资用压头均大于等于站内消耗的压头，最不利热力站位置仍位于热网远端。
当室外温度继续升高，热网总流量和热网总供水温度继续降低，供热系统中将不存在零压差点，仅依靠站内阀门的调节，且主循环泵也无需达到最大出力即可满足供热系统输送的要求。
由于变零压差点运行调节方式的主导思想是尽量利用主循环泵满足供热系统输送的要求因此这种运行调节方式的运行调节过程为：
①供热初期，利用主循环泵即可满足供
热系统输送要求，热力站的回水加压泵无需开启。
②随着室外温度的降低,热网总流量不断增大, 当超过临界工况总流量后,需启动最不利
热力站站内的回水加压泵,此时泵转速较低。
③随着室外温度的进一步降低,热网总流量进一步增大, 热力站由远及近逐个启动回水加
压泵,已经启动的回水加压泵转速不断提高,直至严寒期。
④在度过严寒期后，供热系统的运行调节又随室外温度的升高经过一个与①~③相反的
过程。由以上分析可知,在整个供暖期,热力站经历了阀调节-回水加压泵启动-回水加压泵停止-阀调节的运行调节过程。
在这里引入相似工况的概念，即对于两个不同的工况，如果各热力站的流量和资用压头等比变化，就称这两个工况为相似工况。当供热系统调节平衡后，相似工况之间的变换，无需调节热
力站阀门的相对开度或回水加压泵的转速，供热系统仍处于平衡状态[5]。
本文分析的供热系统从供热开始至临界工况属相似工况，平衡后阀门相对开度可不变，仍可
保持系统平衡。但临界工况至设计工况，虽然供热系统中各热力站的流量等比变化，但资用压头不再保持等比变化。因此，此时供热系统中所有热力站阀门的相对开度或回水加压泵的转
速随热网总流量不断变化，这是一个相当复杂的调节过程，对操作人员的要求较高。
3.2 定零压差点的运行调节方式定零压差点的运行调节方式是指通过主循环泵调节热网总供回水压差，保持零压差点位置基本不变的运行调节方式。在供暖室外计算温度下，主循环泵按设计工况运行，热力站的回水加压泵工作，以获取本站所需要的流量。随着室外温度的升高，热网总流量减小，调节主循环泵保持零压差点不变，热力站的回水加压泵适度调节以获取本站所需要的流量。通过分析可知
在定零压差点运行调节方式下，虽然在整个供暖期水力工况不断变化，但属相似工况。供热系统在整个供暖期运行中，有如下特点:
①减少了开启和停止回水加压泵的次数，降低了操作人员的工作强度。
②供热系统调节平衡后，回水加压泵随热网总流量的变化调节转速，降低了热网运行调节的难度。
③主循环泵可采用液力耦合器等调速装置，这样主循环泵的功耗可大为降低。虽然热力
站回水加压泵功耗有所增加，但从整体考虑，总的功耗还是有所下降。
4 结论
①分布式变频泵供热系统中存在着零压差点，该点供回水压力相等。采用变流量调节的
供热系统存在定零压差点和变零压差点两种运行调节方式。
②采用变零压差点运行调节方式时，热力站经历阀调节-回水加压泵启动-回水加压泵停止-阀调节的运行调节过程。在调节过程中，临界工况至设计工况的变化过程并非相似工况运行调节较困难，对操作人员的要求较高。
③采用定零压差点运行调节方式时，供热系统在整个供暖期的各种工况均属于相似工况减少了开启和停止回水加压泵的次数，运行调节也较为简单。通过调节主循环泵转速可降低功耗，因此推荐采用定零压差点运行调节方式。
参考文献:
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[5] 秦绪忠.区域供热供冷输配系统动力学特性研究（博士学位论文）[D]. 北京:清华大学, 2000.
作者简介:秦冰（1977- ）, 男, 湖南永州人, 博士, 从事集中供热方面的研究工作。电
话:（010）82399173E-mail:qi nbing@ tht.f com. Cn
分布式变频泵供热系统节能影响因素
2010-5-17姚东文邱林
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摘要：对分布式变频泵供热系统的设计思路进行了探讨。分析了压差控制
点、系统背压对分布式变频泵供热系统能耗的影响。
关键词：分布式变频泵供热系统；压差控制点；系统背压；节能分析
In flue ncing Factors of En ergy-sav ing of Heat-supply System with
Distributed Variable Freque ncy Pump
YA0 Dong-wen, QIU Lin
Abstract : The design idea of heat-supply system with distributed variable
freque ncy pump is discussed. The in flue nee of pressure differe nee con
trol point and system back-pressure on the en ergy con sumpti on of heat-
supply system with distributed variable freque ncy pump is an alyzed.
Key words: heat-supply system with distributed variable frequency pump
pressure differenee control point ；system back-pressure ；
en ergy-sav ing an alysis
随着变频技术在供热系统的应用，出现了分布式变频泵供热系统［1?4］。
由于分布式变频泵供热系统的节能优势被广泛采用，特别是一些改造工程。
但分布式变频泵供热系统不一定总是节能的，系统背压和压差控制点的位置
是影响其节能效果的主要因素。过大的系统背压以及不适宜的压差控制点均不能使分布式变频泵供热系统发挥节能优势，甚至会变得不节能。本文对分
布式变频泵供热系统节能影响因素进行探讨。
1分布式变频泵供热系统
分布式变频泵供热系统的控制由气候补偿器实现。气候补偿器是一种准确、及时的控制调节设备，它安装在锅炉房、热力站或换热机组上，能够使
热源热功率随室外温度、回水温度的变化动态调节，实现节能降耗。当室外
温度降低时，为了维持设定的室内温度，气候补偿器增大电动调节阀的相对
开度，使进入换热器的蒸汽或热水流量增大，使用户的供
水温度升高；当室外温度上升时，气候补偿器减小电动调节阀的相对开度，
使进入换热器的蒸汽或热水流量减小，使用户的供水温度降低。
分布式变频泵供热系统的设计思路为：①进行管网系统设计，计算管网的阻力。②选择压差控制点，不同的压差控制点对应不同的设备造价和运行费用，应按技术经济分析结果进行选择。③选择主循环泵。主循
环泵的选择考虑以下几方面：a.流量要求，应能提供管网的全部循环流量；
b.扬程要求，应能克服热源到压差控制点间的阻力；
c.考虑主循环泵随
管网变化的应变能力，一般选取特性曲线较平坦的水泵。④分布式变频泵的选择，主要考虑满足该分支用户的阻力和流量，以及变频调节能力，一
般选取特性曲线较陡的水泵。
2节能因素分析
分布式变频泵供热系统较传统供热系统最大的优势在于更加节能。但这并不意味着分布式变频泵供热系统就一定节能，要综合考虑各种影响
因素和各个分布式变频泵的能耗，由此确疋分布式变频泵 供热系统是否 节能。决定分布式变频泵供热系统是否节能的主要因素有两个： 压差控制 点的选取、系统背压的作用⑸0 2.1压差控制点
分布式变频泵供热系统的合理设计是实现其高效节能运行的前提， 首
要问题是分布式系统压差控制点的确定和主循环泵的选取。 一般地，热网 存在一个使能耗最低的压差控制点，也存在一个使热网稳定性最好的压差 控制点，当这两个压差控制点在热网的同一位置时， 管网的设计是最优的 ⑹0因此，选取适宜的压差控制点不仅能节能，还可以提高系统的稳定性。
以拥有5个用户的热网为例，总流量为134mVh ，用户1?5的流量分 别
为25、32、28、22、27mVh ，用户的资用压头均为10m 热网示意图 见图
1。设计方案为：方案1，以支路E-E'为压差控制点选取主循环泵， 此时主循环泵可满足用户1、2、3的要求，支路上不设分布式变频泵， 用户4、5支路上设分布式变频泵。方案2,以支路D-D'为压差控制点选 取主循环泵，此时主循环泵可满足用户1、2的要求，支路 上不设分布式 变频泵，之路上不设分布式变频，用户 3?5支路上设分布变频泵。方案 3,以支路C-C'为压差控制点选取主循环泵， 此时主循环泵可满足用户1 的要求，支路上不设分布式变频泵，其他用户支路上均设分布式变频泵。 方案4,以支路B-B'为压差控制点选取主循环泵，此时主循环泵可满足 1用户的需求， 支路上不设分布式变频泵，其他用户支路上均设分布式 变频泵。
A R C f) E F
A * tv c ir E 1 r 1~乂用户八F 八仁「况点
各方案电功率见表1。由表1可知，方案3的电功率最低，方案1的 最高。当压差控制点取在热网的两端时， 系统电功率都比较高，取在热网 末端时最高；当压差控制点偏向热网中部时，系统电功率逐渐减小，取在 管网中部略靠近热源时，系统总能耗最低。 表1各方案电功率 万案 万案1 万案2 万^< 3 万案4
电功率/kW | 142.15 1 16.05 81.62 92.41 当压 差控制点靠近热源时，最靠近热源用户的水力稳定性得到了提 高，但这种提高是以牺牲其他用户的水力稳定性为代价的， 尤其是热网末 端用户。当压差控制点偏向热 网末端时，只利于压差控制点处用户的水 力稳定性， 对其他用户的水力稳定性均造成不良影响， 在实际工程中不可 取。当压差控制点选在热网中部时，整个热网的运 行压力下降，进而使 系统各处压力随流量变化较小， 系统运行比较稳
z i 1 ■ 1 热网示意
分布式变锁泵
定。因此，压差控制点取在热网中部略靠近热源时，不仅使系统总能耗最低，而且还大大提高了系统的稳定性。
此外，选取主循环泵和分布式变频泵时，满足要求的水泵类型很多。不同类型水泵的特性曲线不同，将影响整个热网的稳定性和调节效果。试验发现，选用特性曲线平坦的主循环泵和陡峭型的分布式变频泵对提高各回路的水力稳定性是最有利的，而且末端用户的水力稳定性也会得到较大提高。
2.2 系统背压
按流体通过泵或风机的压头增量所起的作用可分为有背压系统、无背压系统。
①有背压系统系统中流体通过泵或风机的压头增量，一部分用于克服管道阻力，一部分用于提升流体势能。此时管网特性曲线可由下式表达：
2
h p=h+Sq2 (1)
式中h p――流体通过泵或风机的压头增量，m
h ——背压压头，m
S ------- 管网的阻力数，m?s7m6
q ――管网流量，m3/s
②无背压系统系统中流体通过泵或风机的压头增量全部用于克服管道阻力。此时管网特性曲线可由下式表达：
2
h p=Sq2 (2)
假设水泵的设计工况点为点4，对应转速n i、流量q i、扬程h A、功率P A、效率n A。现需把流量调到q2,采用以下两种方法：采用节流调节，水泵的工况点变为点C,对应转速n i、流量q2、扬程h e、功率P c、效率n C；采用变频调节，水泵的工况点变为点B,对应转速门2、流量q2、扬程h B、功率P B、效率n B。管网、水泵特性曲线见图2,下面分析变频调节工况参数随背压的变化。
① 转速为m 时水亲持性曲线②设汁【一况ft 网特性曲线
3 H 速为小时水魅卅llll 线 t in^VfiJ P 肩供网持半i I 川线
⑤过点B 的抛物线方程 ⑥水泵效率曲线
⑦背斥为0时管网特性曲线
①水泵扬程随背压的变化
工况点B 的水泵扬程随背压变化的计算式为:
血月二力电纬+右丨丨一号i (3)
◎ \ qj
式中h B ――工况点B 的水泵扬程，m
h A ---- 工况点A 的水泵扬程，m
q 2――工况点B 的水泵流量，m/h
q i ――工况点A 的水泵流量，m/h
由式⑶ 可知，h B 随背压的增大而增大。
② 水泵效率随背压的变化
当背压为0时，点Bo 与点A 是相似工况点；当存在背压时，点 B 与 点D 是相似工况点。当水泵流量由q i 调至q 2时，随着背压的增大(即管网 特性曲线由⑦变为②)，工况点鼠向点日移动，其相似工况点 A 沿曲线① 向点D 运动。由于相似工况的效率相同，即 n B (=n A 、n B =n D ，因此变频 调节后点B 的效率随背压的变化可由n A 到n D 的 变化趋势反映，这存在 以下两种情况：a.设计工况点4在效率曲线上的对应点 A'落在效率曲线 的最高点或其左侧，则点B 的效率随背压的增大而单调减小；b.点A 落在效率曲线最高点的右侧，即效率曲线的下降段，则随背压的增大，点 B 的效率先略增大，然后逐渐下降。一般，设计工况点 A 应在高效率区， 点B 的效率 随背压的增大而降低⑺。
③ 功率随背压的变化
管网、水泵特性曲线
① c
2"
n H R
.7- 扬榨，］
压头损失
点B水泵轴功率R的计算式为:
(4)
H
式中P B――点B水泵的轴功率，W
P ――流体密度，kg/m3
g -------- 重力加速度，m/s2
n B——点B水泵的效率
由于h B随背压的增大而增大，n B随背压增大而降低，因此P B将随背压的增大而增大。
④变频调节节能率随背压的变化
点C、B水泵轴功率差的计算式为：
△/，几-代二胸2(如_纠(5)
式中△ P点C、B水泵轴功率差，W
P C――点C水泵轴功率，W h C——点C水泵扬程，m
n C――点C水泵的效率
由于F B随背压的增大而增大，节流调节与背压无关，即F C与背压无关。因此，AP随背压的增大而减小，即变频调节的节能率随背压的增大而降低。
考虑到变频调速装置的效率，假设变频调速装置的效率为n m那么
变频调节与节流调节相比，节能的条件为：
—< P c(6)
式中n m --- 变频调速装置的效率
但当背压增大到一定程度，可能出现不满足式(6)的情况，这时变频调节不但不节能，反而更耗能⑹。
由以上分析可知，变频调节的节能率与背压之间的关系为：无背压系统，水泵的变频调节的节能效果最好；有背压系统，则随着背压的增大，水泵的变频调节的节能效果逐渐降低，当背压增大到一定程度，变频调节的能耗可能会大于节流调节的能耗。
3结论
①决定分布式变频泵供热系统是否节能的主要因素是压差控制点的选取和系统背压。
②选取较优的压差控制点，既能提高系统的运行稳定性，又有利于节
能。当压差控制点在热网中部略靠近热源时，系统的能耗最低，稳定性也
比较好。
③系统的节能效果随着热网背压的增大而减弱。无背压时变频调节节能
效果最好；当热网背压增大到一定程度，变频调节能耗反而会大于节流调节
时的能耗，变得不节能。
参考文献：
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煤气与热力，2007, 27(2) : 73-75.
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[8] 刘卫民.中继泵在集中供热系统中的技术经济性研究(硕士学位论文)[D].哈
尔滨：哈尔滨工业大学，2002.
(本文作者：姚东文邱林北京建筑工程学院北京100044)
分布式变频泵系统的设计与应用
2007-10-20全球五金网我要评论(0) 字号：T|T
今日风向标| 五金面面观| 热点专题今日导读贺浙江建华网络科技荣获上
本网讯28日下午，浙江树人大学南校区大礼堂内激情洋溢…
?国外旧机电产品如何走进中国国门？
?五金机电业频发事故夏季安全管理三步走
*疯狂闹钟赖床专业户的克星
摘要：分布式变频泵系统作为一种新型的循环泵多点布置形式，与传统的供热管网循环泵单点布置相比，具有节约电能、运行成本低的特点。本文对此进行了详细介绍，并针对该系统设计及应用中应注意的若干问题提出解决办法，以期抛
砖引玉，共同完善。
关键词：分布变频泵设计应用
一、分布式变频泵系统的原理
在传统的供热枝状管网系统中，一般是在热源处或换热站内设有一组循环泵，根据管网系统的流量和最不利环路的阻力选择循环泵的流量、扬程及台数；管网系统各用户末端设手动调节阀或自力式流量控制阀等调节设备，以消耗掉该用户的剩余压头，达到系统内各用户之间的水力平衡；个别既有热网由于用户热负荷的变化，资用压头不够，增装了供水或回水加压泵，但由于不易调节，往往对上游或下游用户产生不利的影响。
随着新型调节设备和控制手段的出现，使得对水泵的数字控制成为可能，这样理论上可以取消管网中的调节设备，代之以可调速的水泵，在管网的适当节点设置，以满足其后的水力工况要求。如果控制管网中适当节点的压差，该点称之为压差控制点，对于主循环泵的选择，只要能够满足流量和热源到压差控制点的阻力即可，这样可大大降低循环泵的扬程，使得主循环泵电机功率下降许多；经济控制点之后的每个用户设置相应分布变频泵，成为分布式变频泵系统，使得原来阀门节流的能量不再白白地损失，由于水泵可用变频器调速，主循环泵可大大降低电能消耗，理论上可省去调节设备，同时供热系统可工作在较低的压力水平，系统更加安全。中国城镇供热协会也已将分布式变频泵系统的研究开发列为“十五”科技规划。
二、分布式变频泵系统的设计
在分布式变频泵系统中，设计时应按以下步骤进行：
1 、管网系统设计，计算管网的阻力。
2 、选择压差控制点，不同的压差控制点对应不同的设备初投资和管网运行费用，应按技术经济分析进行选择。
3 、选择主循环泵，主循环泵的选择考虑两方面：
A :流量要求，应能提供管网的全部循环流量；
B :扬程要求，应满足热源到压差控制点间管网阻力。
4、分布泵的选择，主要考虑满足该分支用户的阻力和流量。
三、分布式变频泵系统的实现
按照以上思想，唐山市热力总公司对所属龙东锅炉房供热系统进行了改造。本文以此为例来说明分布式变频泵系统的实现过程。
1、龙东供热系统由一座4 x iOt/h热水锅炉房和两个间供站组成，基础参
数如下：
(1) 供热建筑面积：
龙南站：181814.31m2
龙北站：139891.62m2
合计：321 7O5.93m2
(2) 设备：主循环泵两台，开一备一，ISR2OO －15O －4OO ，功率N 为
9OKW ，流量Q 为4OOm3/h ，扬程H 为5Om 水柱。
(3) 管网：
1 －
2 管径DN3OO ，沟长L=5OOm
2 －
3 管径DN25O ，沟长L=536m
3 －
4 管径DN25O ，沟长L=65Om
根据近几年实际运行情况，取热源供回水温度105 C /65 C,锅炉房内部阻力损失1Om 水柱，龙北站内阻力损失1Om 水柱，龙南站内部阻力损失5m 水柱，建筑热指标取55kcal/m2h 。
2、由以上参数，经计算选择实验改造方案如下：
1 锅炉房主循环泵换成H=24m ，Q=480m3/h,N=45KW 变频泵
2 龙南站一次供水加一台变频泵，H=12.5mQ=200m3/hN=15KW
3 龙北站一次供水加一台变频泵，H=24mQ=240m3/hN=22KW
4 龙南、龙北站变频泵与原有管段并联，并在原有管段增加阀门。
需要指出的是，由于水泵的参数不可能完全正好满足管网的需要，在设备选择过程中均有不同程度的取整。
3 、按照锅炉房主循环泵提供锅炉房内部和1 －2 点阻力损失，各站分布变频泵分别克服2－3、2－
4 及站内阻力损失的原则，本年度我公司对改造后的龙东供热系统进行了调试运行。在调试过程中，我们本着在满足供热要求的前提下，尽量使两个热力站的一次回水温度平衡，并且在可能的情况下尽量提高分布变频泵的负荷，减少主循环泵的负荷，以期尽可能节约电能消耗。分布式变频泵系统投运后，与原有单点设置循环泵系统相比，电流消耗实测如下：
系统单点循环泵一台运行时消耗电流为130A ；
分布式变频泵多点运行时，实测数据表如下：
4 、分布式变频泵系统投运前后主循环泵出口压力由0.6Mpa 下降为
0.39Mpa 。
5 、分析
几台泵电机的功率因数差别不大，均在0.78 －0.81 之间，如不考虑其差异，节能率为(130 —56 —17.1 —26.8)/130 X 100 % =23.15 %
四、结论
分布式变频泵系统是一种新型的水泵布置型式，与传统的单点布置相比具有如下优点：
1 、节约电能；
2 、系统整体压力水平较低，系统更加安全。
五、几点体会
1 、由于主循环泵一般布置在热源回水，对于分布泵的布置(除主循环泵以外)应在热力站的供水或尽量靠近经济控制点处的供水管。
2 、对于补水点处的补水定压值应重新核算，由于一般情况下将分布泵布置在管网经济控制点处时有困难，当将分布泵布置在站内时，对于分支线较长时，有可能引起补水点的飘移。对于此种工况，一种办法是将补水点设在管网压力最低点，另一种办法是仍在热源总回水处集中补水，适当提高补水定压值。
3 、在设备选择上，主循环泵技术参数应适当留有裕量。
4 、压差控制点处压差的控制：由于供热管网距离较远，信号传输不易实现或实现成本较高，采用计算值折算到主循环泵进出口；或在压差控制点供回水管安装压力表，参考压力表数值调整主循环泵进出口的压差。
5 、在分布式变频泵系统中，由于水泵产品的技术参数是不连续的，不可能正好满足实际需要，即使进行变频调节也不可能正好满足，系统中个别点的阀门调节仍然是有需要的。
目录 1 绪论 (1) 1.1课题的背景 (1) 1.1.1 电机的起源和发展............................. 错误！未定义书签。 1.1.2 变频调速技术的发展和应用..................... 错误！未定义书签。 1.2本文设计的主要内容............................... 错误！未定义书签。 2 变频调速系统的方案确定 (4) 2.1变频调速系统 (4) 2.1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 (4) 2.1.2 变频调速原理 (4) 2.1.3 变频调速的基本控制方式 (5) 2.2系统的控制要求 (6) 2.3方案的确定 (6) 2.3.1 电动机的选择 (6) 2.3.2 开环控制的选择 (7) 2.3.3 变频器的选择 (7) 4 变频调速系统的硬件设计 (8) 4.1S7-200PLC (8) 4.2M ICRO M ASTER420变频器 (8) 4.3外部电路设计 (9) 4.3.1 变频开环调速 (9) 4.3.2 数字量方式多段速控制 (11) 4.3.3 PLC、触摸屏及变频器通信控制 (12) 5 变频调速系统的软件设计 (14) 5.1编程软件的介绍 (14)
5.2变频调速系统程序设计 (15) 6 触摸屏的设计 (23) 6.1触摸屏的介绍 (23) 6.2MT500系列触摸屏 (25) 6.3触摸屏的设计过程 (26) 6.3.1 计算机和触摸屏的通信 (26) 6.3.2 窗口界面的设计 (27) 6.3.3 触摸屏工程的下载 (31) 7 PLC系统的抗干扰设计 (33) 7.1 变频器的干扰源 (33) 7.2干扰信号的传播方式 (33) 7.3 主要抗干扰措施 (34) 7.3.1 电源抗干扰措施 (34) 7.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施 (34) 7.3.3 接地抗干扰措施 (34) 结论 (36) 致谢 ................................................ 错误！未定义书签。参考文献 .. (37)
交直交变频器 一变频器开发基础 三相交流异步电动机发明于1881年，一经问世，便以起结构简单，坚固，价格低廉二迅速的在电力拖动领域成为拖动系统中＂骄子＂。但正式由于其结构，在调速性能上使其失去欢颜。从异步电动机的转速公式n=60f/p(1-s) ，可知。除变频{f}调速以外，异步电机调速基本途径有：1改变极对数{p}。2改变转差率{s}。显然其调速缺点为调速范围低，工作效率下降，负载能力不一致，消耗电能多，机械特性较软，控制电路较复杂。科技的进步，社会的发展，要求生产机械对电动机进行无级调速满足工艺要求是多么的迫切。 随着20世纪60年代功率晶闸管{SCR}，70年代功率晶体管{GTR},可关断晶闸管{GTO}，80年代绝缘栅双极晶体管{IGBT}的相继开发，把变频器由希望，推广，发展到今天的普及阶段。 二变频器基本结构 目前应用的最广泛的是交直交变频器，其基本结构如图所示： 其工作过程是先将三相{或单相}不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无级调速。 逆变器的原理框图 三功率部分 交直交变频器的主电路如图所示，变频器调速过程中出现的许多现象都应通过主电路来进行分析,因此，熟悉主电路的结构，透彻了解各部分的原理，具有十分重要的意义。 1 交-直变换电路 ⑴图Ｉ（VD1-VD6）为交直变换全波整流电路，在中小容量变频器中，整流器件采用不可控整流二极管或二极管模块。(2)图中（CF1 CF2）为滤波电容器，由于交流电被整流出的直流电中会有交流含量，为了获取平稳的直流电而设置滤波电容。（3）因为电解电容器的电容量有较大的离散性，故电容器组CF1 和CF2的电容量常不能完全相等，这将导致各自压降不相等。为了使其压降相等，在CF1 CF2旁各并联一个阻值相等的均压电阻RC1和RC2。（4）（RH HL）为电源指示电路，除此之外HL也具有提示保护的作用，当变频器
分布式变频泵供热系统的运行调节方式 秦冰1,秦绪忠1,谢励人1,陈泓2,胥津生2,李晓华3 (1.清华同方股份有限公司,北京100083; 2.中国市政工程华北设计研究院,天津300074;3.大同市热力有限责任公司,山西大同037004) 摘要:分布式变频泵供热系统是指在热力站换热器一次侧回水管上设置回水加压泵,代替阀门完成流量调节的供热系统。分布式变频泵供热系统中存在零压差点,该点供回水压力相等。采用变流量调节时,存在定零压差点和变零压差点两种运行调节方式。采用定零压差点运行调节方式时,供热系统在整个供暖期的各种工况均属于相似工况,运行调节较为简单,输送能耗也较小。 关键词:供热系统;热网;分布式变频泵;运行调节;零压差点 1分布式变频泵供热系统 某市集中供热系统目前总供热面积约1 000×104m2,热源为2座热电厂,采取联网运行。1座热电厂负责城东、城南,主干管规格为DN 1 000 mm;另1座热电厂负责城西、城北,主干管规格为DN800 mm。在2个热源循环泵基本满负荷的条件下,恰能满足供热要求,最不利热力站位于热网北端。随着城市的不断发展, 2个热源的供热能力已经难以满足负荷发展需求,目前已规划在2个热源附近建设新的热电厂。3个热源均位于该市城西,且距离很近,但距离城区较远,约7 km。由于2个既有热源的2条主干管已经占据从热电厂至城区的2条道路的路由,再敷设1条新管道由热电厂进市相当困难,而且造价也很高。因此,考虑利用已敷设的2条主干管输送热量,在压力不能满足设计要求的地方设置加压装置。经设计计算,约有1/2的热力站资用压头不能满足要求,须在这些热力站内增设回水加压泵(变频泵),即成为分布式变频泵供热系统。 分布式变频泵供热系统是指在热力站换热器一次侧回水管上设置回水加压泵代替阀门完成流量调节的供热系统,热力站流程见图1。 2·分布式变频泵供热系统中的零压差点 根据水力计算结果,可绘制出分布式变频泵供热系统从热源至最不利换热站的一级管网水压图(见图2)[1~4]。
中南大学 《工程训练》 ——设计报告 设计题目：异步电机变频调速 指引教师：黎群辉 设计人：冯露 学号： 专业班级：自动化0906班 设计日期：9月
交流异步电动机变频调速系统设计 摘要 近年来,交流电机变频调速及其有关技术研究己成为当代电气传动领域一种重要课题,并且随着新电力电子器件和微解决器推出以及交流电机控制理论发展，交流变频调速技术还将会获得巨大进步。 本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM产生原理进行了研究，在此基本上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统，以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心，采用IGBT作为主功率器件，同步采用EXB840构成IGBT驱动电路，整流电路采用二极管，可使功率因数接近1，并且只用一级可控功率环节，电路构造比较简朴。 V控制，同步，软件程序使得参数输入和变频器运营方式变本文在控制上采用恒 f 化极为以便，新型集成元件采用也使得它开发周期短。 此外，本文对SA4828三相SPWM波发生器使用和编程进行了详细简介，完毕了整个系统控制某些软硬件设计。 V控制，SA4828波形发生器 核心字:变频调速，正弦脉宽调制， f
目录 摘要................................................ 错误!未定义书签。 1.1 研究目与意义 (1) 1.2本次设计方案简介 (2) 1.2.1 变频器主电路方案选定 (2) 1.2.2 系统原理框图及各某些简介 (3) 1.2.3 选用电动机原始参数 (4) 2交流异步电动机变频调速原理及办法 (5) 2.1 异步电机变频调速原理 (5) 2.2 变频调速控制方式及选定 (6) V比恒定控制 (6) 2.2.1 f 2.2.2 其他控制方式................................ 错误!未定义书签。3变频器主电路设计. (13) 3.1 主电路工作原理 (13) 3.2 主电路各某些设计 (13) 3.3. 采用EXB840IGBT驱动电路 (15) 4控制回路设计 (16) 4.1 驱动电路设计 (16) 4.2 保护电路......................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 过、欠压保护电路设计........................ 错误!未定义书签。 4.2.2 过流保护设计................................ 错误!未定义书签。 4.3 控制系统实现 (19) 5变频器软件设计....................................... 错误!未定义书签。 5.1 流程图 (22)
变频调速技术 现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。电动机的调速运行方式很多，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为变极调速、改变转差率调速和变频调速等几种方式。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 1. 交流变频调速的优异特性 (1) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。 (2) 调速范围较大，精度高。 (3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 (4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。 (5) 易于实现过程自动化。 (6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。 (7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。 2. 与其它调速方法的比较 这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。 在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点： 第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6-10kV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转
分布式变频供热系统 分布式变频供热系统是由热源泵和分布在各热力站的一次泵和二次循环水泵组成。热源泵负责锅炉房内部的水循环；热源处设有均压管，通过气候补偿器，自动以调节一次泵转速，从而调节一次网流量实现二次网供水温度的调节。降低了水泵配置，与传统供热系统相比循环水泵的装机电容量可节约1/3---2/3。 热力平衡调控系统 存在的问题： 集中供热系统，要实现稳定运行和均衡供热的基本条件是保证管网的水力工况平衡。目前一些采暖系统中存在着工作压力、流量分配不能满足正常需要，热力站不能获得需要的压差，或者有些管路流量过大而有些管路流量过小，末端压差不足流量低于设计值因而造成近端用户过热，远端用户不热。供热单位为提高末端用户室温，只能加大流量（供热量），不仅大幅增加水泵电耗，而且降低锅炉燃烧效率，增加供热能耗。同时由于调控不力，无法根据用户需求改变流量（供热量），再次增加了能源的浪费。目前，我国大多数住宅小区供热系统锅炉运行参数低，水力热力运行工况严重失调，缺乏量化管理，供热质量差、能耗高，急需进行系统诊断和节能改造。
解决方案： 公司提供的以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网供热技术，有效解决水力失调，实现准确可靠的流量输配，使供热系统达到最优化的节能运行。 l 在锅炉直供系统和换热站二次管网系统中，将自力式流量控制阀或自力式压差控制阀安装在各个建筑的热力入口或出口以保证各个建筑得到合理的流量。消除水力失调后，首先得到的节能效益就是减小了水平方向的用户室温差，减少了过热用户多余的能耗，使系统总供热量趋于合理。同时解决了末端用户室温过低的问题，得到很好的社会效益。在此基础上，及时调整循环水泵的流量和扬程，降低循环泵电机的功率，以最小的循环动力和最小的循环水量保证良好的供热效果，最大限度的降低循环泵的电耗，以达到更好的节能效益。
机电传动与控制课程综合训练三 一、综合训练项目任务书 综合训练项目：交流电机变频调速系统 目的和要求：加强对交流变频调速系统及变频器的理解；应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。 成果形式：交流电机变频调速系统设计说明书。 相关参数：参看《机电传动控制》（第五版），冯清秀等编著，华中科技大学出版社，P291~316。 一、综合训练项目设计内容 1.变频调速系统 1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。 1.2 变频调速原理 变频器可以分为四个部分，如图1.1所示。 通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。
图1.1 变频器简化结构图 ⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。 ⑵平波回路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 ⑶逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。 ⑷控制回路。控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。 2.系统的控制模型 本系统的结构如图1.2所示。
《自动控制元件及线路》 课程实习报告 异步电动机变频调速系统 1.4.1 系统原理框图及各部分简介 本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
图1.1 系统原理框图 系统各组成部分简介： 供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。 整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。 滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。 逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。 电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。 1.4.2 变频器主电路方案的选定 变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。 1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。 2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种：（1）电流型变频器 电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。 （2）电压型变频器 电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。 由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是
变频调速系统技术原理及应用 0 引言 随着工业自动化技术的飞速发展，人们对自动化监控系统的要求越来越高，如要求界面简单明了，易于操作，实时性好，开发周期短，便于修改、扩充、升级。这些要求促使工控组态软件应运而生，组态是指通过专用的软件定义系统的过程，工控组态软件是利用系统软件提供的工具，通过简单形象的组态工作，构成系统所需的软件。国外软件商推出了各种工业控制软件包，如美国Wonderware 公司的In-Touch，美国Intellution 公司的iFIX，德国西门子公司的WinCC；国产工控组态软件则以北京亚控科技发展有限公司出品的“Kingview （组态王）”组态软件为代表[1]。 PLC 作为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一，编程、操作简易方便，程序修改灵活，功能强大。被广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。科威公司生产的EASY系列嵌入式PLC 是将PLC 内核构建于控制器内，运用PLC 语言开发用户所需产品，能提高开发速度，降低开发费用，提高控制器的稳定性[2]。嵌入式PLC 又称客制式PLC，即根据用户的控制需要定制硬件，以PLC 的应用方式解决对象控制问题的专用PLC。EASY嵌入式PLC软件平台具有开发通用、专用PLC 的基本功能，支持CAN bus现场总线、支持通用HMI、组态软件包。 变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础上。与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，可以实现大范围内的高效连续精确调速控制。其完善的保护功能既能保护变频器，又能保护电机及相关用电设备[3]。富士系列变频器是高性能和多功能的理想结合，动态转矩矢量控制能在各种运行条件下实现对电动机的最佳控制。强大的功能和鲜明的特点使其广泛应用于工业场合。 1 Kingview组态软件 Kingview（组态王）完全基于网络概念，支持客户机- 服务器模式和Internet/Intranet 浏览器技术，并且是一种可伸缩的柔性结构，根据网络规模大小，可以将不同站点设计成I/O 服务器、报警服务器、数据服务器、登录服务器、校时服务器、客户机等，在系统扩展和变化时，有着极大的灵活性。组态王设计成全冗余结构，在五个层面上提供了冗余：I/O通道冗余、双设备冗余、双网冗余、双机冗余及双系统冗余。组态王被设计成一个完全意义上的软件平台，允许用户进行功能扩展和发挥，它也是一个ActiveX容器，无须编程即可将第三方控件直接连入组态王中[4]。
变频调速技术简介 [摘要] 本文描述了变频调速技术的发展状况，工作原理，阐述了变频调速技术的应用及一般故障检测。 [关键词] 变频调速节能降耗故障检测 近年来，交流变频调速技术越来越普遍应用，是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，交流变频调速已逐渐取代了过去的滑差调速，变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域，采用变频调速技术是当前提高企业经济性的重要技术手段。变频技术是满足交流电机的无级调速的需要而诞生的。所谓变频，就是改变电源频率，通过对电流的转换实现电动机运转频率的调节，这种技术的核心是变频器，把电网频率改为可变化的频率，同时还可以将电源电压范围扩大，例如频率由50Hz变为30Hz_130Hz，电源电压142V ——270。 变频器的工作原理是工频电源通过整流器后输出固定的直流电压，在经过大功率晶体管MOSFET或IGBT组成的高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可控的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机，实现无级调速或再进行可控整流，得到可调的直流电压，实现特制的直流电机无级调速，变频技术的应用在我国有了一定的发展，并取得了良好的效果，但与发达国家的水平仍有很大差距。目前，我国已有6%的交流电动机使用变频调速技术，而工业发达国家已达60%至70%；日本在水泵、风机上变频调速的采用率已10%，而我国还不足0.01%。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。在采用变频调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利： 根据工艺要求，生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。如：包装机传送系统，根据不同品种的产品，需要改变系统传送速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。 用变频调速代替机械变速。如：机床，不仅可以省去复杂的齿轮变速箱，还能提高精度、满足程序控制要求。 用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。例如：
第六章 交流异步电动机变压变频调速系统 本章主要问题： 1． 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？ 2． 交-直-交电压源型变频器调压、调频的有哪几种电路结构,并说明各种电压结构的优缺点。 3． SPWM 控制的思想是什么? 4． 什么是1800导通型变频器？什么是1200导通型变频器？ 5． 电压、频率协调控制有几种控制方式，各有哪些特点？ 6． 在转速开环恒压频比控制系统中，绝对值单元GAB 的作用？函数发生器GFC 的作用？如 何控制转速正反转。 7． 总结恒11 ωU 、恒1ωg E 、恒1ωr E 三种控制方式的特点。 ———————————————————————————————————————— §6-1 交流调速的基本类型 要求：掌握交流调速哪几种基本类型有以及各种调速方法的特点。 目的：能根据不同应用场合选择出相应的调速方式。 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（交流调速的基本类型、变频调速的基本要求） 思考： 1. 交流异步电动机调速的方式有哪几种？并写出各方式的优缺点？ 2. 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？ 教学设计：交流调速的基本类型采用多媒体课件讲授，用大量的实例，说明几种类型的应用场合。 复习感应电动机转速表达式： )1(60)1(1 0s n f s n n p -= -= 异步电动机调速方法：?? ?? ??? ?????? ? ??型变频调速：绕线式、笼：绕线式串级调速（转差电压）电磁转差离合器调转子电阻：绕线式、调压（定子电压）变转差率调速变极调速：笼型异步机异步电动机 §6-2 变频调速的构成及基本要求 目的、教学要求：掌握变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（变频调速的基本要求）
供热系统分布式变频循环水泵的设计 鞍山热力院 魏占武 摘 要：本文详细阐述了供热系统分布式变频循环水泵最优方案的确定过程，并 对其设计、运行的基本方法进行了介绍。 关键词：供热系统 循环水泵 分布式变频 作者在2004年的供热技术交流会议上曾作过“供热系统循环水泵传统设计 思想亟待更新”[1]的学术论文报告。文章对六种新的设计方案与传统的循环水泵 的设计方案进行了比较，并指出：新的设计方案比传统设计方案，其循环水泵的 装机电容量可节约1/3~2/3。但文章没有明确给出新的最优设计方案是什么？也 没有阐述新的设计方案如何进行具体设计与运行？经过近二年的进一步研究，作 者在这次论文中，即“供热系统分布式变频循环水泵的设计”中试图就上述问题 作出明确回答，以期在同行中进行讨论。 一、最优方案的确定 在“供热系统循环水泵传统设计思想亟待更新”（以下简称“更新”）一文中 指出：在传统的热源单循环水泵的设计中，存在过多的无效电耗。为防止无效电 耗的发生，本文在“更新”一文的六种方案的基础上，重新提出了三种设计方案 与传统方案进行比较。 为叙述方便，仍沿用“更新”一文中的供热系统：该系统共10个热用户（或 10个热力站），供回水设计温度85/70℃，各热用户设计流量均为30t/h ，热用户 资用压头为10m 水柱，供回水管道总长度7692.3m ，设计比摩阻60Pa/m ，局部 阻力系数30%。各热用户之间的外网供、回水干管长度各为384.6m 。热源内部 总压力损失为10m 水柱。循环水泵的效率按70%选取。根据上述参数，该供热 系统按照传统设计方法，设置在热源处的循环水泵的扬程为80m 水柱，流量为 300t/h ，理论功率为93.4kw 。 所选定的三种新的设计方案为：方案1，热源泵与热用户泵合一，承担热源 内部的水循环和各热用户资用压头的建立；热网泵由设在各热用户供回水干管上 的共20个加压泵承担。方案2，热源泵、热网泵和热用户泵各司其职，即热源 泵只承担热源内部的水循环，热网泵由供回水干管上的20个加压泵承担，热用 户泵由热用户各自的共10个加压泵承担资用压头的建立。方案3，热源泵单独 设置；热网泵与热用户泵合一，其功能由10个热用户泵承担。 上述三种设计方案的循环水泵的总功率（理论），根据特兰根定律，可按如 下公式计算： N o =ΣG i ΔH i （1） 367 ?=ηo N N kw （2）
摘要 现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种：变频调速和变压调速，其中异步电动机的变频调速应用较多，它的调速方法可分为两种：变频变压调速和矢量控制法，前者的控制方法相对简单，有二十多年的发展经验。因此应用的比较多，目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。本设计采用恒压变频调速并在MTALAB运行环境下进行仿真设计并运行仿真模型得出结论。 关键词:交流调速系统, 异步电动机, PWM技术MATLAB.....
目录 摘要................................ 错误！未定义书签。第一章前言.......................... 错误！未定义书签。 1.1 设计的目的和意义................. 错误！未定义书签。 1.2变频器调速运行的节能原理......... 错误！未定义书签。第二章交流异步电动机............... 错误！未定义书签。 2.1交流异步电动机变频调速基本原理 ... 错误！未定义书签。 2.2变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 (6) 2.3变压变频运行时机械特性分折 (7) 第三章变频技术简介和控制方法 (11) 3.1 变频调速技术简介 (11) 3.2变频器工作原理及分类 (12) 3.3 交流调速的基本控制方法 (18) 3.4脉冲宽度调制（PWM）技术 (21) 第四章异步电动机变频调速系统设计的仿真和实现 (24) 4.1 MATLAB的编程环境 (24) 4.2仿真结果 (29) 结论 (30) 致谢.............................. 错误！未定义书签。参考文献............................ 错误！未定义书签。
我主要写的是应用场合及功能介绍 罗宾康高压变频器介绍 一、产品介绍 1、罗宾康系列变频调速系统特点 高效率、无污染、高功率因数 罗宾康系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压移相变压器，二次侧绕组中流过的电流，在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波 <2％，电机侧输出电压谐波<％(即使在40Hz时，仍然<2％)，成套装置的效率>97％，功率因数>。完全满足了IEEE519－1992对电压、电流谐波含量的要求； 通过采用自主开发的专用PWM控制方法，比同类的其它方法可进一步降低输出电压谐波1～2％ 。先进的故障单元旁路运行（专业核心技术） 为了提高系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压裕量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元出现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投入运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响； 以6kV高压变频调速系统为例，每相有6个单元时，预置好参数，当某一相中有2个功率单元出现故障时，故障单元将自动旁路，系统仍然可以满负荷运行；即使某一相
中所有6个单元故障，全部被旁路，系统输出容量仍可高达额定容量的％。这种控制方法处于国际先进，国内领先水平，将大大提高系统的可靠性。 .3高性能的控制技术 罗宾康系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工控参数的实际情况，自动调整加、减速时间，在不超过最大允许电流的情况下，快速达到设定频率或转速。同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行时，可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作； 罗宾康系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。 高可靠性 控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置了UPS，即使两路电源都出现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发出报警，并记录故障时的所有状态参数； 高压主电路与低压控制电路采用光纤传输，安全隔离，使得系统抗干扰能力强； 当单元故障数目超过设定值，系统可自动切换到工频运行(自动旁路柜)； 移相变压器有完善的温度监控功能； 独特的功率柜风道设计，主要发热元件都靠近或处于风道中，散热效果好，保证了系统承受过载的能力； 抗电网电压波动能力强，当电网电压在-15％～+15％范围内波动时，系统可以正常工作；对于功率单元，在电压-25％～+20％范围内变化时，都可正常工作。 其它特点 故障自诊断能力强，监测系统中所有主要参数及接口信号； 全中文操作界面，基于Windows操作平台，英寸彩色液晶触摸屏，便于就地监控、设定参数、选择功能，调试操作简单，友好，显示内容丰富； 内置PLC可编程控制器，易于改变和扩展控制逻辑关系，并且安全可靠；
机电高等专科学校 课程设计报告书 课程名称：电力电子应用技术 课题名称：交直交变频调速系统 系别：自动控制系 班级：计控111班 姓名：闪雷
学号：111413108 2013年6月26日 目录 一、绪论 (1) 二、电气原理图 (1) 1、主电路图 (1) 2、控制电路图 (2) 三、关键点波形图 (2) 四、变频调速系统原理 (4) 1、主电路原理 (4) 2、控制电路原理 (7) 五、实验现象 (8) 六、故障分析 (8) 七、心得体会 (8)
八、参考文献 (9)
一、绪论 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速围、高的稳速围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，由于变频器在启动过程中，输出频率由0Hz平滑地逐渐上升，电压从0V按比例上升到额定电压，电机无任何启动冲击，避免了由于电机启动产生的大电流对电机、电网、电气元件及所拖动机械设备的冲击和损坏。变频器在停止过程中，输出频率由运行频率平滑地逐渐下降到0Hz，电压从运行电压按比例逐渐到0V，实现了电动机软停止。变频启动可防止运输机械类载重物体受冲击和翻滚，提高传动设备的使用寿命。无级调速，自动化程度高，可实现无人管理。节能效果明显。保护功能完善，减少设备维修、故障。并且变频调速的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。目前在国外已广泛应用，是自动化电力传动的发展方向。 二、电气原理图 1、主电路图
摘要 近些年来，随着现代电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。变频调速技术的迅速发展被越来越多的应用于电机控制领域中，是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，以及广泛的适用范围和调速时因转差功率不变而无附加能量损失等优点而被国内外公认为是最有发展前途的高效调速方式。所以，对交—直—交变频调速系统的基本工作原理和特性的研究是十分有积极意义的。 本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。以Matlab/Simulink为仿真工具，搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，并对仿真结果进行分析研究。通过仿真试验对该交—直—交变频调速系统的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频调速系统的影响有了一定的了解。 第一章绪论 1.1 交流调速技术发展概况 在很长的一个历史时期内，直流调速系统以其所具有优良的静、动态性能指标垄断调速传动应用领域。但是随着生产技术的不断发展，直流电机的缺点逐步显示出来，由于机械式换向器的存在使直流电机的维护工作量增加并限制了电机容量、电压、电流和转速的上限值，加之故障率高、效率低、成本高、使用环境受限等缺点，使其在一些大容量的调速领域中无法应用。 而异步电动机特别是鼠笼异步电动机，容量、电压、电流和转速的上限，不像直流电动机那样受限制。而且异步电动机的转子绕组不需与其他电源相连，其
青岛某热力公司管网末端不热解决方案浅析 随着某热力公司集中供热负荷的不断增长，原有供热管网的输送能力已经难以满足集中供热负荷的需求，管网末端，特别是梅岭东路以东供热用户出现了流量不足现象。由于规划中的滨海大道供热主管道尚未打通，且敷设条件苛刻，目前只能利用原有主管道的输送能力对梅岭东路以东供热用户进行供热，同时在管道压差不满足要求的地方设置加压措施。 为解决管网输送问题，目前提出了两种解决方案。方案一为在管网支干线增加集中式回水加压泵房的方法，方案二为在不能满足管网压差要求的各热力站内增加回水加压泵的方法，即为采用分布式变频泵系统的方法。下面以梅岭东路财政局井东向DN400管线供热片区为例进行分析，该区域实际供热面积约为100万平方米，共26个换热站。 1.管网回水加压泵方案浅析 1.1. 管网回水加压泵 为解决管网输送问题，方案一为在回水支干线上增设集中式回水加压泵房，加压泵房内设置两台加压泵，一运一备，变频调速控制。回水加压泵需经水力计算，选择合适的泵站位置，计算在设计工况下的所需提供的最小扬程和最小流量，在进行设备选型时，还需考虑一定的安全系数。由于无详细管网资料，本方案加压泵暂按1000m3/
其次，回水加压泵房的方案，适应热负荷变化的能力较差。回水加压泵房的方案是在具体的热负荷分布情况、城市管网结构、地形高差等诸多已知条件下，经水力计算并考虑一定安全系数后形成的。但城市热负荷的发展是逐步形成的，在远端热力站未能达到设计负荷时，系统往往会因为几个供热不能达标的热力站而开启管网回水加压泵，其工作扬程、流量均会偏离设计工况，水泵很可能工作在低效区域，使得无用功消耗比例增大。而在负荷充分发展后，热负荷的分布与设计时的预想往往会产生偏差，也有可能会出现回水加压泵运行效率低的情况。 第三，回水加压泵房的方案，初投资较大且可移动能力较差。回水加压泵泵房的建设较为复杂，需考虑占地、土建、电增容、水增容等诸多因素，初投资较大。本方案加压泵站建筑面积约为120平方米，指标基价为74.6795万元，其中建筑安装工程费为34.6995 万元，设备购置费为39.98万元。而且，正如前所述，回水加压泵 房的方案是在具体的热负荷分布情况、城市管网结构、地形高差等诸多已知条件下，经水力计算并考虑一定安全系数后形成的，设想在回水加压泵泵房建设完成后，热负荷的分布与设计时的预想产生严重偏差，或者出现集中供热网引入其它热源导致水力工况发生巨大变化时，比如滨海大道供热主管道打通等情况，由于回水加压泵房的位置的移动、调整较为困难，已建成的泵房就将面临报废的风险。 2.分布式变频泵系统方案浅析 2.1. 分布式变频泵系统
目录 目录 (1) 第一章系统的功能设计分析和总体思路 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 系统功能设计分析 (3) 1.3 系统设计的总体思路 (3) 第二章PLC和变频器的型号选择 (4) 2.1 PLC的型号选择 (4) 2.2 变频器的选择和参数设置 (6) 2.2.1 变频器的选择 (6) 2.2.2 变频调速原理 (7) 2.2.3 变频器的工作原理 (7) 2.2.4 变频器的快速设置 (8) 第三章硬件设计以及PLC编程 (11) 3.1 开环控制设计及PLC编程 (11) 3.1.1 硬件设计 (11) 3.1.2 PLC软件编程 (12) 3.2 闭环控制设计 (17) 3.2.1 硬件和速度反馈设计 (17) 3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (19) 第四章实验调试和数据分析 (23) 4.1 PID 参数整定 (23) 4.2 运行结果 (24) 第五章总结和体会 (25) 第六章附录 (26) 6.1 变频器内部原理框图 (26) 第七章参考文献 (27)
第一章系统的功能设计分析和总体思路 1.1 概述 调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。 变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速
湖南工程学院应用技术学院毕业设计说明书 目：题 专业班级：号：学学生姓名： 完成日期： 指导教师： 评阅教师：
2011 年 6 月
院术学学院应用技湖南工程务任书（论文）毕业设计 设计（论文）题目：交流异步电机的调速控制系统设计 姓名专业班级学号 指导老师职称教研室主任 一、基本任务及要求： 主要设计完成可控硅交流调压调速系统的设计，主要完成： （1）交流调压调速的原理和调压调速的静、动态性能分析； （2）系统组成与工作原理； （3）主电路与控制电路设计； （4）元器件选型及参数计算； （5）软件设计； （6）系统应用与调试说明。 二、进度安排及完成时间： （1）第一至第三周：查阅资料,撰写文献综述和开题报告。 （2）第四周至第五周：毕业实习。 （3）第六周至第七周：交流调压调速的原理和调压调速的静、动态性能分析。 （4）第八周至第九周：系统组成与工作原理；主电路与控制电路设计。
（5）第十周至第十二周：元器件选型及参数计算；软件设计；系统应用与调试说明。 （6）第十三周至第十五周：撰写毕业设计论文。 （7）第十六周：毕业设计答辩 目录 摘 要 .................................................................. .... I ABSTRACT ............................................................ ..... II 第1章绪 论 (1) 1.1 变频调速技术简介 ................................................. 1 1.2 变频器的发展现状和趋 势 (2) 1.2.1 变频器的发展现状 ............................................. 2 1.2.2 变频器技术的发展趋势 ......................................... 2 1.2 研究的目的与意义 ................................................. 3 1.3 本次设计方案简 介 (4) 1.3.1 变频器主电路方案的选定 ....................................... 4 1.3.2 系统原理框图及各部分简介 ..................................... 5 1.3.3 选用电动机原始参数 ........................................... 6 第2章交流异步电动机变频调速原理及方 法 (7)