變頻器在中央空調設計上的應用

近期相信大家都對“變頻器在中央空調設計上的應用”這個(gè)話(huà)題比較感興趣，要想知道這個(gè)話(huà)題答案，那么我們首先要了解一些與之相關(guān)的內容，小編精心整理了該話(huà)題的相關(guān)內容，那么下面就讓小編帶大家一起了解一下吧！

　　設備提供生產(chǎn)車(chē)間的潔凈環(huán)境,使生產(chǎn)車(chē)間各個(gè)房間的溫度、濕度和壓差等均能達到國家GMP規定的要求。因季節的變化，晝夜的變化，這樣生產(chǎn)車(chē)間的各個(gè)房間對風(fēng)量具有很明顯的需求變化，而的風(fēng)量、水流量的調節是靠風(fēng)門(mén)、節流閥的手動(dòng)調節。當風(fēng)量、水流量的需求減少時(shí)，風(fēng)門(mén)、閥的開(kāi)度減少；當風(fēng)量、水流量的需求增加時(shí)，風(fēng)門(mén)、閥的開(kāi)度增大。這種調節辦法雖然簡(jiǎn)單易行，已成習慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費大量能源在風(fēng)門(mén)、閥上作為代價(jià)的。而且該在正常工作時(shí)，大多數風(fēng)門(mén)及閥的開(kāi)度都在50%-60%，這說(shuō)明現有設計的容量要比實(shí)際需要高出很多，嚴重存在“大馬拉小車(chē)”的現象，造成電能的大量浪費。近年來(lái)隨著(zhù)電力、電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調速技術(shù)越來(lái)越成熟，因此我們對公司的中央空調進(jìn)行了節能改造。又由于水泵風(fēng)機分散性較大，為了減少值班人員的巡視工作強度，便于及時(shí)掌握水泵風(fēng)機的工作狀態(tài)和發(fā)現故障，我們通過(guò)PLC及人機界面與的通訊應用，在中央監控室增裝變頻監控系統，這樣值班人員就可在人機界面上直接設定頻率值與啟停各臺，能實(shí)時(shí)監控水泵風(fēng)機電機實(shí)際工作電流、電壓、頻率的大小，并具有報警等功能。

　?、僦评渲鳈C為日立機組，共三臺。②冷凍泵：11KW，2極 全壓?jiǎn)?dòng)4臺，揚程30m，出水溫度6℃,回水溫度為10℃，出水壓力為0.35Mpa，每臺電機額定電流為21.8A，正常工作電流為16.6A。一般情況下,開(kāi)二臺備二臺。③冷卻泵:15KW，2極 全壓?jiǎn)?dòng) 4臺，揚程30m，出水溫度32.5℃,回水溫度為28.2℃，出水壓力為0.38Mpa，每臺電機額定電流為29.9A，正常工作電流為18.0A。一般情況下,開(kāi)二臺備二臺。

　?、僦评渲鳈C為日立機組，共兩臺。②冷凍泵：15KW，2極 全壓?jiǎn)?dòng)3臺，揚程30m，出水溫度6.1℃,回水溫度為9.8℃，出水壓力為0.36Mpa，每臺電機額定電流為29.9A，正常工作電流為21A。一般情況下,開(kāi)一臺備二臺。③冷卻泵:15KW，2極 全壓?jiǎn)?dòng) 3臺，揚程30m，出水溫度31.8℃,回水溫度為27.7℃，出水壓力為0.41Mpa，每臺電機額定電流為29.9A，正常工作電流為20.6A。一般情況下,開(kāi)一臺備二臺。

　?、僦评渲鳈C為日立機組，共兩臺。②冷凍泵：15KW，2極 全壓?jiǎn)?dòng)3臺，揚程30m，出水溫度5.8℃,回水溫度為9.3℃，出水壓力為0.38Mpa，每臺電機額定電流為29.9A，正常工作電流為20.2A。一般情況下,開(kāi)二臺備一臺。③冷卻泵:15KW，2極 全壓?jiǎn)?dòng) 3臺，揚程30m，出水溫度31.6℃,回水溫度為27.3℃，出水壓力為0.40Mpa，每臺電機額定電流為29.9A，正常工作電流為21.2A。一般情況下,開(kāi)二臺備一臺。

　?。?）、公司共有13臺空調風(fēng)柜。①基因部空調風(fēng)柜7臺，其中22KW風(fēng)機電機3臺，11KW風(fēng)機電機2臺，15KW和18.5KW風(fēng)機電機各1臺。②老二樓空調風(fēng)柜3臺，其中15KW風(fēng)機電機2臺，11KW風(fēng)機電機1臺。③質(zhì)檢部空調風(fēng)柜3臺，其中11KW風(fēng)機電機2臺，7.5KW風(fēng)機電機1臺。

　　因冷凍泵和冷卻泵進(jìn)出水溫差都小于5℃，這說(shuō)明冷凍水流量和冷卻水流量還有余量，再加之，電機正常工作電流小于額定電流(5-12A)，明顯存在“大馬拉小車(chē)”的現象。因此，我們對基因部的冷凍水系統和冷卻水系統各自使用一臺臺達VFD-P11KW變頻器和一臺臺達VFD-P15KW 變頻器分別實(shí)施一拖三驅動(dòng)（如圖一所示）。根據需要由PLC1分別控制3臺冷凍水泵和3臺冷卻水泵輪流切換工作（但同一時(shí)刻一臺變頻器只能驅動(dòng)一臺水泵電機運轉），使冷凍水量和冷卻水量得到靈活、方便、適時(shí)、適量的自動(dòng)控制，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的需求。同樣對老二樓空調機房及分包裝空調機房的冷凍水系統和冷卻水系統也各使用一臺臺達VFD-P15KW 變頻器分別實(shí)施一拖三驅動(dòng)，其控制辦法與基因部的冷凍水系統和冷卻水系統控制辦法相同。下面以基因部冷凍水系統加以說(shuō)明：

　　基因部冷凍水系統采用全閉環(huán)自動(dòng)溫差控制。采用一臺11KW變頻器實(shí)施一拖三。具體方法是：先將中央空調水泵系統所有的風(fēng)閥門(mén)完全打開(kāi)，在保證冷凍機組冷凍水量和壓力所需前提下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最低工作頻率（調試時(shí)確定為35HZ），將其設定為下限頻率并鎖定。用兩支溫度傳感器采集冷凍水主管道上的出水溫度和回水溫度，傳送兩者的溫差信號至溫差控制器，通過(guò)PID2調節將溫差量變?yōu)槟M量反饋給變頻器，當溫差小于等于設定值5℃時(shí)，冷凍水流量可適當減少，這時(shí)變頻器VVVF2降頻運行，電機轉速減慢；當溫差大于設定值5℃時(shí)，這時(shí)變頻器VVVF2升頻運行，電機轉速發(fā)展，水流量增加。冷凍泵的工作臺數和增減由PLC1控制。這樣就能夠根據系統實(shí)時(shí)需要，提供合適的流量，不會(huì )造成電能的浪費。

　　將控制屏上的轉換開(kāi)關(guān)撥至開(kāi)環(huán)位置，順時(shí)針旋動(dòng)電位器來(lái)改變冷凍水泵電機的轉速快慢。

　　在系統自動(dòng)工作狀態(tài)下，當變頻器發(fā)生故障時(shí)，由PLC1控制另一臺備用水泵電機投入工頻運行，同時(shí)發(fā)出聲光報警，提醒值班人員及時(shí)發(fā)現和處理故障。也可將控制柜面板上的手動(dòng)/自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)撥至手動(dòng)位置，按下相應的起動(dòng)按鈕來(lái)啟動(dòng)相應的水泵電機。

　　因所有風(fēng)柜的風(fēng)機均處于全開(kāi)、正常負荷運行狀態(tài)，恒溫調節時(shí)，是由冷風(fēng)出風(fēng)閥來(lái)調節風(fēng)量。如果生產(chǎn)車(chē)間房間內的溫度偏高，則風(fēng)閥開(kāi)大，加大冷風(fēng)量，使生產(chǎn)車(chē)間房間內的溫度降低。如果生產(chǎn)車(chē)間房間內的溫度偏低，則需關(guān)閉一部分風(fēng)閥開(kāi)度，減少冷風(fēng)量，來(lái)維持生產(chǎn)車(chē)間房間的冷熱平衡。 因此，送入生產(chǎn)車(chē)間內部的風(fēng)量是可調節的、變化的。特別是到了夜班時(shí)，人員很少，且很少出入、走動(dòng)等活動(dòng)，系統負荷很輕，對空調冷量的要求也大大降低，只需少量的冷風(fēng)量就能維持生產(chǎn)車(chē)間房間的正壓與冷量的需求了，故對13臺風(fēng)機全部進(jìn)行了變頻節能改造，運用變頻器來(lái)對風(fēng)量進(jìn)行調節。

　　中央空調風(fēng)機變頻改造原理圖如圖二所示，在原有工頻控制的基礎上，增加7個(gè)變頻控制柜，采用13臺臺達VFD-P系列變頻器驅動(dòng)13臺風(fēng)機電機，變頻/工頻可以相互切換。在工頻辦法下運行時(shí)，不改變原來(lái)的操作辦法，在變頻辦法下運行時(shí)，變頻器在不同的時(shí)間段自動(dòng)輸出不同的頻率。即13臺變頻器受時(shí)控開(kāi)關(guān)的程序控制，在周一至周五的7：30-23：00設定變頻器在45HZ下運行，在周一至周五的23：00后至第二天的7：30及周六、周日設定變頻器在35HZ下運行（其運行的頻率可根據需要來(lái)設定），以改變風(fēng)機的轉速，同時(shí)13臺變頻器與中央監控室的人機界面和PLC實(shí)行聯(lián)機通訊，可以實(shí)現遠程人機監控。

　　為了能直觀(guān)體現變頻改造后的節能效果，我們做了如下的測試：以1#日立機組冷卻水泵14#（15KW）和K4風(fēng)柜4#（22KW）為對象，在它們各自的主回路上加裝電度表，先工頻運行一星期，每天定時(shí)記錄電表讀數，再變頻運行一星期，進(jìn)行同樣的工作，其數據如表1和表2所示。

　　1、表1的數據分析：在工頻運行時(shí)，水泵的負荷變化不是很大，其日用電量在298度左右。變頻運行時(shí)，由于受外界的環(huán)境溫度影響較大，故每天的用電量差別較大，但可以看出，變頻運行時(shí)的日用電量明顯要小于工頻時(shí)的數值。我們以一個(gè)星期的總用電量來(lái)計算，工頻時(shí)為2580-891=1689，變頻時(shí)為5248-4121=1127，則1#日立機組冷卻水泵的節電率為：（1689-1127）/1689=33%

　　2、表2的數據分析：由于風(fēng)機每天的負荷變化不大，故其用電量比較穩定?？梢钥闯?，工頻運行時(shí)日用電量在350度左右。變頻運行時(shí)，日用電量在220度左右。以350和220來(lái)計算，則K4風(fēng)柜電機的節電率為：（350-220）/350 = 37%

　　由上述計算可知：水泵和風(fēng)機變頻改造后平均節能率為35%，在實(shí)際使用中，節電效果會(huì )更好。