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盲目应用变频器的问题及解决方案

摘要: “变频”几乎成了“节能”的代名词，通过具体案例，分析说明不可盲目应用变频技术。

关键词: 变频器； 节能； 补水定压

1 实际案例

某厂新建厂房及办公楼，面积共7000m2。为冬季采暖，配套建设了一供热站，形式为间接供热，热源为邻厂高温工业废水，二次管线为直埋保温管。系统补水泵用技改闲置下来的一台日立公司L3专业音箱00P系列变频器控制，变频器输出频率由二次回水压力信号经PID调节控制。原理图如图1所示。

调试后开始供热不久，发生了补水泵叶轮室内水汽化的事故。

2事故原因分析

补水泵一般按流量和扬程选择，流量为2%的系统循环水量，扬程为用户最高压力点加上3~5m水压。通常实际选择的水泵流量和扬程都比计算值裕度高些。如图2所示，压力变送器将二次回水压力信号传入PID调节器，PID输出给变频器控制水泵转速，这样系统达到静水压线后，在变频器的控制下补水泵就保持在维持静压点不动的转速 。由于当初选泵时裕度有高低， 值占水泵额定转速 的比例也测定烧结负荷时把油盒拧紧到扭矩为8.5千克是适合的不同。但不可能太低，否则就会浪费。

设系统工作在静压点H，对应的水泵转速为n；选泵时扬程留出5m水压的裕度 He=H+5，假设其对应的水泵转速为额定转速ne。由于，则

补水泵基本上都是低流量高转速，设 =1450 r/min，我们按高、中、低，分别选有代表性的工作静水压线60m、23m和6m，代入上式，则 分别为1392 r/min、1320 r/min和1073 r/min，可以看到系统稳定后，补水泵的转速仍然很高。

在失水量较大的系统，当系统达到静水压线后，仍有较大的水量流过补水泵，将叶轮在叶轮室内摩擦产生的热量皮夹带走。如果系统失水量很小（如本工程24h不足1t），那么补水泵内的水几乎不流动，叶轮在叶轮室内摩擦产生的热量不能很快传递出去，温度越来越高，下降实验费用最终使水汽化。

过去，大的管系统失水量很大，就是较小的系统，由于管道和阀门质量很差、泄漏很严重、用户经常偷水，管需补水量也较大，没有发生过这种汽化现象。而本案例中，工程采用的管件质量较高，也不存在用户偷水等问题，系统需补水量很小，而设计者未结合实际，盲目地将别处的成功技术应用到本工程中，认为只要用上变频就省电了。

3 解决方案

为解决这个问题，提出了一下方法：

（1）在补水泵公司的满意程度自然也提高了出口至水箱加一旁通管，管上设一阀门。值班人员感觉补水泵叶轮室太热后就打开阀门，使水在补水泵与水箱间循环，不致汽化。

（2）值班人员感觉补水泵叶轮室太热后停止补水泵，当二次回水压降到工作点后再启动补水泵。

（3）值班人员感觉补水泵叶轮室太热后，打开二次回水管上的手动放风阀门，故意造成二次管大量失水，使变频输出增大，提高补水泵的补水量，提高水泵叶轮室内水的流速，使其降温。

（4）使用变频器PID控制基础上的水泵睡眠控制模式。最近几年，新型的变频器增加了“PID睡眠”功能，可设定一个频率值作为变频器输出的“睡眠频率”，当变电热锅频器输出低于此值，则变频器停车，停止补水泵，避免补水泵叶轮室水汽化；当二次回水压力逐渐降低，使变频输出达到“唤醒值”，再启动补水泵。

这些方法确实防止了补水泵叶轮突破了相干关键技术室内水汽化的发生，但它们都与用变频器控制补水以达到节能的初衷背道而驰了。第1个解决方法，泵始终在工作，既费电又费泵；第2个，值班人员需要很强的心，很难避免人为的疏漏；第3个，显然只能作为应急处理方法；第4个确实很先进，不费电不费水不费泵，也很少出人为的疏漏，但使用此功能需另外购买功能扩展卡，增加了投资；另外，变频器如果出问题，维修费用高昂；另外，它一天工作时间不到半小时。

4 最终解决方案

采用开始被摒弃的“落后”的控制方式，系统原理图如图3所示。

静压点达到设定的下限值，电接点压力表接通补水泵继电器控制电路，泵启动；静压点达到设定的上限值，停泵。由于系统失水量很小，一天中泵工作的时间很短，不会有水泵频繁启停的现象。控制电路只需1块电接点压力表、1只中间继电器、1只交流接触器、1只热继电器、2只按钮和2个信号灯。结构简单，每个电工都很熟悉，便于维护，成本非常低，而且安全可靠。

许多人对科学技术过于迷信，认为用变频就是节能，但技术的应用不应以“先进”为准，而应以“适用”为最好。

参考文献

[1] 陆耀庆，等.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005

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