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中央空调中的水泵节能技术

   日期:2015-09-02     来源:论文网    浏览:84    

  变频器在中央空调系统中有极其重要的作用。经多方实践,现用于冷却水系统闭环控制的系列智能变频器采用同制冷模式下冷冻水泵系统闭环控制的控制方式为较好的方式。

  一、水泵节能改造的实际意义

  中央空调是耗电大户,每年的电费中空调耗电占60%左右,因此中央空调的节能改造显得很有实际意义。在设计时,中央空调系统必须按天气最热、负荷最大的原则进行设计,并且需要留近20%的设计余量,因而空调在绝大部分时间是不会满负荷运行的,存在很大的富余,所以节能的潜力也很大。

  而水泵采用的是Y-△起动方式,电机起动电流是其额定电流的3―4倍,一台90KW的电机其起动电流将达到400A,在强大的电流冲击下,接触器、电机的使用寿命大大下降。同时,起动时的机械冲击和停泵时水垂现象,容易对设备造成破坏,从而增加维修费用。

  因此,为了节约能源和费用,必须对水泵系统进行技术改造,选用变频器来实现,可以达到节能,延长电机、接触器和机械散件的使用寿命的目的。

  变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化而调整水泵电机的转速,在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷却水泵和冷冻水泵作出相应调节。水泵电机转速下降,电机从电网吸收的电能就会大大减少。

  减少的功耗△P=P〔1-(N/N)〕 (1)式

  减少的流量△Q=Q〔1-(N/N)〕 (2)式

  由上式可以得出:流量的减少与转速减少的一次方成正比,但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。

  因变频器是软启动方式,采用变频器控制电机后,电机在起动时及运转过程中均无冲击电流,而冲击电流是影响电机、接触器使用寿命最直接、最主要的因素,同时采用变频器控制电机后还可避免水垂现象。因此可大大延长电机及其附件的使用寿命。

  二、水泵节能改造的方案

  中央空调系统通常分为冷冻(媒)水和冷却水两个系统(如下图二,左半部分为冷冻(媒)水系统,右半部分为冷却水系统)。根据国内外最新技术,现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。

  1.冷冻(媒)水泵系统的闭环控制

  (1)制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制

  该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下,确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定,变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度,再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减,控制方式是:冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调。

  (2)制热模式下冷冻水泵系统的闭环控制

  该模式是在中央空调中热泵运行(即制热)时冷冻水泵系统的控制方案。同制冷模式控制方案一样,在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下,确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定,变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度,再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。不同的是:冷冻回水温度小于设定温度时频率无极上调,当温度传感检测到的冷冻水回水温越高,变频器的输出频率越低。

  通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器(如图二,安装在冷冻水系统回水主管上的A处)来检测冷冻水的回水温度,并可直接通过设定变频器参数使系统温度调控在需要的范围内。

  2.冷却水系统的闭环控制

  在冷却水系统进行改造的节能方案,节电效果很显着。该方案在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下,通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量,当冷却水出水温度低时,减少冷却水流量;当冷却水出水温度高时,加大冷却水流量,实现中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。

  现有的控制方式大都先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定,变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节。当进、出水温差大于设定值时,频率无极上调,当进、出水温差小于设定值时,频率无极下调,当冷却水出水温度高于设定值时,频率优先无极上调,当冷却水出水温度低于设定值时,按温差变化来调节频率,进、出水温差越大,变频器的输出频率越高;进、出水温差越小,变频器的输出频率越低。

  经多方实践论证,现用于冷却水系统闭环控制的系列智能变频器采用同制冷模式下冷冻水泵系统闭环控制一样的控制方式为较好的方式。

  由于变频器能够很好地控制中央空调的冷却水泵的运行频率,因而可以达到非常好的节能效果。在很多负载不满的情况下,冷却水泵可以运行在低负载状态,以达到节能的目的。在外界负载满载的情况下,本系统依然能够迅速达到上限满载状态,因而不会因为节能而影响系统的正常功能。

  与其他控制方式相比,其优点有:

  1.仅仅在中央空调冷却管出水端安装一个温度传感器(安装在冷却水系统中的B处),简单可靠。

  2.冷却水出水温度介于温度下限与温度上限之间时,通过对冷却水出水温度进行PID计算,从而达到对频率进行无极调速,闭环控制迅速准确。

  3.节能效果更为明显。当冷却水出水温度低于温度上限设定值时,采用冷却管进、出水温度差来调节方式由温度差来对频率进行无极调速,并采用上、下限温度来调节,节能效果明显,通过实践证明,平均节电率要提高5%以上,节电率可以达到20%―40%。

  实践证明,本系统节电率均在40%左右,产品性能可靠,节电效果显着,还可大大延长电机、接触器,以及机械附件的使用寿命,由此可为单位带来较好的经济效益。

 
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