基于變頻技術(shù)的中央空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

如圖1所示，可以在冷卻水出水回水管道靠近冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)管網(wǎng)的溫度并反饋送入變頻器內(nèi)的PID調(diào)節(jié)器，控制變頻器改變輸出頻率。如圖3所示為PID調(diào)節(jié)溫度的閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖。一般冷卻水出水溫度保持在37℃，冷卻水回水溫度保持在32～28℃，出水回水的溫差設(shè)定為5～7℃。當(dāng)冷卻水出水回水溫差高于溫差上限設(shè)定值7℃時(shí)，頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率。當(dāng)冷卻水出水回水溫差低于溫差下限設(shè)定值5℃時(shí)，頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率。當(dāng)冷卻水出水回水溫差介于溫差下限設(shè)定值與溫差上限設(shè)定值時(shí)，通過(guò)對(duì)冷卻水出水溫度及溫度上、下限設(shè)定值進(jìn)行PID計(jì)算，從而達(dá)到對(duì)頻率進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水的熱交換速度，最終實(shí)現(xiàn)恒溫差控制。
3．2 電路設(shè)計(jì)
變頻器選擇FR-A540L-90K，其變頻器1控3的電路如圖4所示。KM1、KM3、KM5分別為電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3工頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器，KM0、KM2、KM4分別為電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3變頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器。

PLC選用FXos-30MR-D型。PLC對(duì)冷卻水泵電機(jī)的控制接線如圖5所示。Y0接KM0控制M1的變頻運(yùn)行，Y1接KM1控制M1的工頻運(yùn)行；Y2接KM2控制M2的變頻運(yùn)行，Y3接KM3控制M2的工頻運(yùn)行；Y4接KM4控制M3的變頻運(yùn)行，Y5接KM5控制M3的工頻運(yùn)行。X0接起動(dòng)按鈕，X1接停止按鈕，X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的0L接口，X4接M1的熱繼電器，X5接M2的熱繼電器，X6接M3的熱繼電器。為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同時(shí)控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KM1、KM0線圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。頻率檢測(cè)的上／下限信號(hào)分別通過(guò)0L和FU輸出至PLC的X2與X3輸入端作為PLC增泵減泵控制信號(hào)。

4 變頻調(diào)速后的節(jié)能分析
對(duì)于水泵類負(fù)載：其電機(jī)轉(zhuǎn)速n、流量Q、揚(yáng)程H及軸功率P的關(guān)系如下：
Q1／Q2=n1／n2，H1／H2=(n1／n2)2，P1／P2=(n1／n2)3 (1)
式中：n1，n2——電機(jī)轉(zhuǎn)速；Q1，Q2——流量；H1，H2——揚(yáng)程；P1，P2——軸功率。即流量、揚(yáng)程、軸功率正比于轉(zhuǎn)速的一次方、平方、立方。根據(jù)上面的公式分析，如果能根據(jù)負(fù)載情況實(shí)時(shí)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可達(dá)到節(jié)能的目的。例如：當(dāng)轉(zhuǎn)速降派到80％時(shí)，流量減少到80％，而軸功率卻下降到額定功率的(80％)3=51．2％，即節(jié)電48．8％，從而大大節(jié)約電能。顯然當(dāng)通過(guò)降低轉(zhuǎn)速以減少流量來(lái)達(dá)到節(jié)流目的時(shí)，所消耗的功率將降低很多。

5 結(jié)束語(yǔ)
文中基于變頻控制原理，對(duì)中央空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)實(shí)施改造，克服了原傳統(tǒng)控制方案的不足，使整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，改造后的調(diào)速控制電路性能好、調(diào)速范圍大、調(diào)速精度高、運(yùn)行安全可靠、電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、操作簡(jiǎn)便、節(jié)能效果明顯，還大大降低對(duì)空調(diào)設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)了中央空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得進(jìn)一步的研究和推廣。本文的研究為設(shè)計(jì)或使用部門對(duì)中央空調(diào)的改造提供借鑒。