淺談中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造.pdf

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1、2010年第9期中州煤炭總第177期淺談中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造程霞，武繼民，崔忠，趙新泉(1．河南省煤炭科學(xué)研究院，河南鄭州450001；2．中共河南省委辦公廳．河南鄭州450000：3．河南神火煤電股份有限公司泉店煤礦，河南許昌461600)摘要：針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍泵、冷卻泵不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷導(dǎo)致大量電能浪費(fèi)的現(xiàn)狀，提出了基于變頻技術(shù)的中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造方案。介紹了冷卻泵、冷凍泵自動(dòng)控制流程的設(shè)計(jì)，并分析了改造后的電能節(jié)約效果。實(shí)踐證明，該改造方案可行，能夠達(dá)到預(yù)期效果。關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；中央空調(diào)；節(jié)能改造中圖分類號(hào)：TU831．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文

2、章編號(hào)：1003—0506(2010)09—0104—02中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)的套設(shè)施之一，中央空調(diào)系統(tǒng)中的制冷主機(jī)能隨氣溫軸功率與其轉(zhuǎn)速的3次方成正比(即與電源頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷負(fù)荷，而與機(jī)組相配套的冷凍泵、冷卻3次方成正比)。泵卻不能隨溫度變化調(diào)節(jié)負(fù)載，造成實(shí)際需要負(fù)荷根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可與最大功率之間的矛盾，使電能大大浪費(fèi)，也惡化了改變水泵、風(fēng)機(jī)的功率。例如：將供電頻率由50Hz中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。降為45Hz，則相應(yīng)的電機(jī)軸功率P／P。=0．729，隨著變頻技術(shù)的日益

3、成熟，可利用變頻器、即P=0．729PPLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度控制模塊等以某循環(huán)水泵變頻控制改造為例，若平均流量器件構(gòu)成溫差、溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的變?yōu)樵瓉?lái)的0．8，則節(jié)電率=(原來(lái)一節(jié))／原來(lái)輸出流量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。X100％=(1一節(jié)電／原來(lái))X100％=(1一P節(jié)電／P原來(lái))×100％=[1一(n節(jié)電／n原來(lái))]×100％≈l變頻技術(shù)概述49％。變頻技術(shù)是應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕其中，原來(lái)、節(jié)電分別為改造前、后水泵消耗電生的。自20世紀(jì)60年代始，電力電子器件從SCR、量；原來(lái)、節(jié)電分別為改造前、后電機(jī)轉(zhuǎn)速；P原來(lái)、P節(jié)電GTO到IG

4、BT，器件發(fā)展的同時(shí)使電力變換技術(shù)也不分別為改造前、后電機(jī)軸功率。斷得以發(fā)展。20世紀(jì)70年代，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM—VVVF)調(diào)速技術(shù)引起人們的高度重視。而3變頻改造方案后出現(xiàn)的微處理器和微型計(jì)算機(jī)，使具有邏輯編程、中央空調(diào)的水循環(huán)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)水泵組成運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能的PLC控制器被越來(lái)越多地(如冷卻水泵、冷凍水泵等)，現(xiàn)在采用PLC和變頻應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)也是在近10a器對(duì)水泵進(jìn)行控制，根據(jù)制冷量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)水間才開(kāi)始應(yīng)用PLC控制和變頻器調(diào)速，從而方便控循環(huán)系統(tǒng)的水流量。舊的操作方法為“星一三角轉(zhuǎn)制冷媒、冷卻水的流量，根據(jù)溫度變化調(diào)整水

5、泵轉(zhuǎn)換啟動(dòng)”全壓運(yùn)行。此時(shí)中央空調(diào)機(jī)組在滿負(fù)荷狀速、調(diào)節(jié)流量。態(tài)下工作，系統(tǒng)在啟動(dòng)電機(jī)時(shí)不能平滑啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)2變頻調(diào)速的節(jié)電原理及分析沖擊大，對(duì)電機(jī)和變壓器的絕緣造成損害，且電機(jī)溫升過(guò)高。冷凍泵、冷卻泵在運(yùn)行中不能有效根據(jù)制由流體傳輸設(shè)備水泵、風(fēng)機(jī)的工作原理可知，水冷工況的需求對(duì)溫度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，只能工作在泵、風(fēng)機(jī)的流量(風(fēng)量)與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)工頻狀態(tài)下，以額定流量輸出，浪費(fèi)電能。的壓力(揚(yáng)程)與其轉(zhuǎn)速的平方成正比；而水泵、風(fēng)通過(guò)變頻改造后，能根據(jù)冷媒水和冷卻水的循環(huán)溫度和進(jìn)出水的溫差，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍泵和冷卻泵收稿日期：2010～05一O6的流量，達(dá)到節(jié)能降耗

6、的目的。將以往由手動(dòng)逐級(jí)作者簡(jiǎn)介：程霞(1979一)，女，湖北孝感人，助理工程師，2003年畢業(yè)于焦作工學(xué)院，現(xiàn)從事科研管理工作。開(kāi)啟各個(gè)設(shè)備的方式，改變?yōu)镻LC依照輸入的開(kāi)?！?04·2010年第9期程霞等：淺談中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造總第177期機(jī)程序自動(dòng)開(kāi)啟，循環(huán)水泵電機(jī)通過(guò)變頻器在電網(wǎng)4改造效果中運(yùn)行，變頻器根據(jù)冷凍水和冷卻水溫度的變化來(lái)及時(shí)調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿足中央空調(diào)系統(tǒng)正(1)改造前冷卻水循環(huán)泵為額定滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵改變輸出功在制冷前期，由于環(huán)境溫度較低，若冷卻水溫度較率，調(diào)節(jié)水流量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。低，會(huì)造成冷凍機(jī)油和氟分離

7、不好，導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組效3．1冷凍泵的變頻改造率降低，甚至停機(jī)保護(hù)。采用變頻器控制后，可以根主機(jī)蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度通過(guò)PT100溫度傳感據(jù)冷卻水溫度的變化控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，大大提高空調(diào)器送入溫差控制器，輸入溫差控制器上下限溫度值，機(jī)組的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。設(shè)定溫差控制區(qū)域，將溫度傳感器采集到的溫差信(2)改造前機(jī)組冷凍水泵為額定滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，號(hào)經(jīng)信號(hào)變送器轉(zhuǎn)換為線性變化的電流信號(hào)(DC4不能根據(jù)制冷水溫的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水流量。而通過(guò)～20mA)，作為變頻器的頻率控制輸入信號(hào)，控制變頻器改造后，冷凍泵能根據(jù)室內(nèi)制冷的溫度要求電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水流量。溫差大，說(shuō)明