變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應用

馬 林,宣 峰

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系,河南南陽473009)

1 概言

中央空調(diào)中泵運行時冷卻水泵系統(tǒng)的控制,在保證末端設(shè)備冷卻水流量供給的情況下,確定一個冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率,將其設(shè)定為下限頻率并鎖定,變頻冷卻水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷卻水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷卻水回水溫度,再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減。

2 中央空調(diào)控制系統(tǒng)

中央空調(diào)變頻控制系統(tǒng)通過安裝在冷卻水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器來檢測冷卻水的回水溫度,并可直接通過設(shè)定變頻器參數(shù)使系統(tǒng)溫度調(diào)控在需要的范圍內(nèi)。變頻器控制系統(tǒng)可增加首次起動全速運行功能,通過設(shè)定變頻器參數(shù)可使冷卻水系統(tǒng)充分交換一段時間,然后再根據(jù)冷卻回水溫度對頻率進行無級調(diào)速,并且變頻器輸出頻率是通過檢測回水溫度信號及溫度設(shè)定值經(jīng)PID運算而得出的。

2.1 變頻冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制

變頻冷卻水系統(tǒng)節(jié)電效果較為顯著。在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下,通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量,當中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時,減少冷卻水流量;當中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時,加大冷卻水流量,從而達到在保證中央空調(diào)機組正常工作的前提下達到節(jié)能增效的目的。冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)控制可采用冷卻水泵系統(tǒng)一樣的控制方式,即檢測冷卻水回水溫度組成閉環(huán)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。與采用冷卻管進、出水溫度差和出水溫度信號來調(diào)節(jié)方式比較,這種控制方式的優(yōu)點有:只需在中中央空調(diào)冷卻管出水端安裝一個溫度傳感器,簡單可靠。當冷卻水出水溫度高于溫度上限設(shè)定值時,頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率。當冷卻水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時,頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率。而采用冷卻管進、出水溫度差來調(diào)節(jié)很難達到這點。當冷卻水出水溫度介于溫度下限設(shè)定值與溫度上限設(shè)定值時,通過對冷卻水出水溫度及溫度上、下限設(shè)定值進行PID計算,從而達到對頻率進行無級調(diào)速,閉環(huán)控制迅速準確。節(jié)能效果更為明顯。當冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值時,采用冷卻管進、出水溫度差來調(diào)節(jié)方式?jīng)]有將出水溫度低這一因素加入節(jié)能考慮范圍,而僅僅由溫度差來對頻率進行無級調(diào)速,而采用上、下限溫度來調(diào)節(jié)方式充分考慮這一因素,因而節(jié)能效果更為明顯,平均節(jié)電率要提高5%以上,節(jié)電率達到20%～40%。具有首次起動全速運行功能。通過設(shè)定變頻器參數(shù)中的數(shù)值可使水系統(tǒng)充分交換一段時間,避免由于剛起動運行時熱交換不充分而引起的系統(tǒng)水流量過小。

PID調(diào)節(jié):在回水管道處分別安裝兩個熱電阻,以檢測回水溫度,由溫度傳感器轉(zhuǎn)換成與溫度大小成正比的電流信號,作為變頻器的反饋信號,接至反饋信號輸入端。目標信號是根據(jù)實際測試而確定的一個溫度設(shè)定值,可通過操作面板設(shè)置。目標信號和反饋信號進行比較后,送入變頻器內(nèi)的PID調(diào)節(jié)器變頻器輸出的頻率,當冷卻水出水溫度高于溫度上限設(shè)定值時,頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率。當冷卻水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時,頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率。

2.2 節(jié)能分析

經(jīng)變頻調(diào)速后,水泵電機轉(zhuǎn)速下降,電機從電網(wǎng)吸收的電能就會大大減少。減少的功耗為

減少的流量為

由兩式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比,但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。假設(shè)原流量為100個單位,耗能也為100個單位,如果轉(zhuǎn)速降低10個單位,由

可得出流量改變了10個單位。但功耗由

可以得出,功率將減少27.1個單位。

2.3 SB60森蘭變頻器有關(guān)參數(shù)整定 (見表1)

表1 SB60森蘭變頻器主要參數(shù)設(shè)定

續(xù)表1

3 結(jié)束語

變頻冷卻水系統(tǒng)節(jié)電效果顯著,在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下,通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量,當中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時,減少冷卻水流量;當中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時,加大冷卻水流量,從而達到在保證中央空調(diào)機組正常工作的前提下達到節(jié)能增效的目的。變頻器是軟啟動方式,采用變頻器控制電機后,電機在起動時及運轉(zhuǎn)過程中均無沖擊電流,而沖擊電流是影響接觸器、電機使用壽命最主要、最直接的因素,還可避免水垂現(xiàn)象,因此可大大延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。

[1] 王廷才.變頻原理技術(shù)及應用 [M].北京:機械工業(yè)出版社,2009:176-178

[2] 王煜東.傳感器及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008:139-150

[3] 陳玉林,徐飛,楊永梅,張雅男,葉影.新型熱電偶溫度測量儀的研制 [J].實驗室研究與探索,2009,28(4):31-33

(1)石秋潔.變頻器應用基礎(chǔ) [M]高等職業(yè)技術(shù)教育,2003:91-110

(2)森蘭SB60變頻器使用手冊[S].成都:P6.1-6.8;P6.45-6.47