中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案

3.2.3 系統(tǒng)主電路的控制設(shè)計

根據(jù)具體情況，同時考慮到成本控制，盡可能地利用原有的電器設(shè)備。冷凍水泵及冷卻水泵均采用一用一備的運行方式，因備用泵轉(zhuǎn)換時間與空調(diào)主機轉(zhuǎn)換時間一致，切換頻率不高，所以冷凍水泵和冷卻水泵電機的主備切換控制利用原有電器設(shè)備，通過接觸器、啟停按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)進行電氣和機械互鎖。確保每臺水泵只能由一臺變頻器拖動，避免兩臺變頻器同時拖動同一臺水泵造成交流短路事故;并且每臺變頻器任何時間只能拖動一臺水泵，以免一臺變頻器同時拖動兩臺水泵而過載。

3.2.4 系統(tǒng)功能控制方式

上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要通過人機界面完成對工藝參數(shù)的檢測，各機組的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務(wù);下位機PLC主要完成數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場設(shè)備的控制及聯(lián)鎖等功能。具體工作過程中，開機時，開啟冷水及冷卻水泵，由PLC控制冷水及冷卻水泵的啟停，由控制冷水及冷卻水泵的接觸器向制冷機發(fā)出聯(lián)鎖信號，開啟制冷機，由變頻器、溫度傳感器、溫度模塊組成的溫差閉環(huán)控制電路對水泵進行調(diào)速以控制工作流量，同時PLC控制冷卻塔根據(jù)溫度傳感

器信號自動選擇開啟臺數(shù);當(dāng)過濾網(wǎng)前后壓差超出設(shè)定值時，PLC發(fā)出過濾堵塞報警信號;送風(fēng)機轉(zhuǎn)速的快慢是由回風(fēng)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)回風(fēng)溫度的目的。停機時，關(guān)閉制冷機，冷水及冷卻水泵以及冷卻塔延時15 min 后自動關(guān)閉。保護時，由壓力傳感器控制冷水及冷卻水的缺水保護，壓力偏低時自動開啟補水泵補水。

3.3 系統(tǒng)節(jié)能改造原理

變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

1)對冷凍泵進行變頻改造PLC控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計算出溫差值;然后根據(jù)冷凍機的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)

節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度。溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度，加大流量，加快熱交換的速度;反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，減小流量，

降低熱交換的速度以節(jié)約電能。

2)對冷卻泵進行變頻改造由于冷凍機組運行時，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進行不斷循環(huán)的。冷卻水進水出水溫差大，說明冷凍機負荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量;溫差小，則說明，冷凍機負荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

3)冷卻塔風(fēng)機變頻控制通過檢測冷卻塔水的溫度對冷卻塔風(fēng)機進行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，使冷卻塔水溫恒定在設(shè)定溫度，可以有效地節(jié)省風(fēng)機的電能額外損耗，能達到最佳節(jié)電效果。

4)室內(nèi)風(fēng)機組變頻控制通過檢測冷房溫度對變風(fēng)機組的風(fēng)機進行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，實現(xiàn)冷房溫度恒定在設(shè)定溫度。室內(nèi)風(fēng)機組變頻控制后可達到理想的節(jié)電效果，并且使空調(diào)效果更佳。

3.4 系統(tǒng)流量、壓力保障

本方案的調(diào)節(jié)方式采用閉環(huán)自動調(diào)節(jié)控制，冷卻水泵系統(tǒng)和冷凍水泵系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式基本相同，用溫度傳感器對冷卻(冷凍)水在主機上的出口水溫進行采樣，轉(zhuǎn)換成電量信號后送至溫控器將該信號

與設(shè)定值進行比較運算后輸出一模擬信號(一般為4~20 mA、0~10 V等)給PLC，由PLC、D/A轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進行溫差閉環(huán)控制，手動/自動切換和手動頻率上升、下降由PLC控制，最后把數(shù)據(jù)傳送到上位機人機界面實行監(jiān)視控制。變頻器根據(jù)PLC 發(fā)出的模擬信號決定其輸出頻率，以達到改變水泵轉(zhuǎn)速并調(diào)節(jié)流量的目的。

冷卻(冷凍)水系統(tǒng)的變頻節(jié)能系統(tǒng)在實際使用中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚程的平方成正比的關(guān)系，以及水泵的轉(zhuǎn)速與管損平方成正比的關(guān)系。在水泵的揚程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時管道損失也在降

低，因此，系統(tǒng)對水泵揚程的實際需求一樣要降低;

而通過設(shè)定變頻器下限頻率的方法又可保證系統(tǒng)對水泵揚程的最低需求。供水壓力的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)量可以通過PID參數(shù)的調(diào)整。當(dāng)供水需求量減少時，管道壓力逐漸升高，內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至0 Hz時，而管道在一設(shè)定時間內(nèi)還高于設(shè)定壓力，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個原工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過程中，逐漸輪換使用水泵，使每個水泵的利用率均等，增加系統(tǒng)、管道壓力的穩(wěn)定性和可靠性。

4 中央空調(diào)系統(tǒng)進行變頻改造的優(yōu)點

變頻節(jié)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點：

1)電機起動是軟起動，電流從0 A到額定電流變化，減小了大電流對電機的沖擊;

2)電機軟起動轉(zhuǎn)速從0 開始緩慢升速，可以有效減少水泵或風(fēng)機的機械磨損;

3)變頻器是高性能的電力電子設(shè)備，具有較強的電機保護功能，能延長系統(tǒng)各部件的使用壽命;

4)使室溫維持恒定，讓人感到舒適;

5)經(jīng)過改造后，可以使系統(tǒng)具有較高的可靠性，減少了環(huán)境噪音，減少了維修維護工作量。

5 傳動之星SD-YP系列一體化變頻器的優(yōu)點

1)采用獨特的空間矢量(SVPWM)調(diào)制方式;

2)操作簡單，具有鍵盤鎖定功能，防止誤操作;

3)內(nèi)置PID功能，可接受多種給定、反饋信號;

4)具有節(jié)電、市電和停止三位鎖定開關(guān)，便于轉(zhuǎn)換及管理;

5)保護功能完善，可遠程控制;

6)超靜音優(yōu)化設(shè)計，降低電機噪聲;

7)安裝比較方便，不用改變原有的配電設(shè)施及環(huán)境;

8)穩(wěn)定整個系統(tǒng)的正常運行，抗干擾能力強;

9)具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能及聲光報警功能。

6 結(jié)語

在科技日新月異的今天，積極推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使其轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力，是我們工程技術(shù)人員應(yīng)盡的社會責(zé)任。對落后的設(shè)備生產(chǎn)工藝進行技術(shù)革新，不僅可以提高生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，對節(jié)能、環(huán)保等社會效益同樣有著重要的意義。隨著變頻器應(yīng)用普及時代的來臨，不僅擴大了變頻器的應(yīng)用市場，而且為中央空調(diào)應(yīng)用也提出了新的課題。預(yù)計在不久的將來，由于變頻調(diào)速技術(shù)的介入，中央空調(diào)系統(tǒng)將真正地進入經(jīng)濟

運行時代，希望上述工作對于同仁們在傳統(tǒng)的電氣傳動設(shè)備技術(shù)改造和推進高新技術(shù)產(chǎn)品的普及應(yīng)用工作中能有所啟示和借鑒。