變頻技術在冷凍站控制中的應用分析

曹英俊

摘 要：隨著現代電子技術的發展，變頻控制技術已經發展到相當成熟的階段。國內很多品牌的變頻器已經可以達到性能穩定，價格不高。由于市場競爭激烈，國外品牌的變頻器的價格也不再是可望不可及的天價產品。變頻調速技術是一種高效節能技術，對于可調速的電機拖動系統，有明顯的節能降耗的效果。如今變頻器已經被廣泛應用于各行各業。

關鍵詞：變頻技術；冷凍站控制；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.202

南京東創系統工程有限公司承接的各大冷凍站的控制均采用了變頻調速系統對冷凍泵，冷卻泵，熱水泵，以及補水泵進行調節，以達到對能量的高效利用的效果。從客戶使用的效果上看，應用變頻控制技術的項目均取得了運行穩定，控制精準，節能效果明顯的顯著效果。因此采用變頻器進行控制已經成為公司的主打產品。日益受到客戶的歡迎和認可。

1 變頻工作原理

可見降低轉速能大大降低軸功率達到節能目的。

據統計電機軸轉速每升高10%，可以使電機小高功率增加33.1%。轉速沒降低10%，可以使電機消耗功率減少27.1%。通過頻率的降低，電機的轉速降低，就可以有效的降低電機消耗的功率。具有明顯的節能效果。

2 變頻器

變頻器是變頻調速節能技術的核心器件，其主要電路由整流器、濾波器和逆變器三部分組成。原理圖如圖1：

整流器的作用是將恒頻、恒壓的交流電變換為直流電，起變壓的作用。濾波器則是對經過整流后的直流電進行濾波。而逆變器是將直流電調制成頻率電壓可以變化的交流電，是變頻器的主要部分。50HZ、380V 電源經過整流器、濾波器后成為直流電，在經過逆變器轉換成頻率電壓都可以調節的交流電。在變頻器主回路中，電能經過了交流-直流-交流的變換。例如，水泵電動機轉速是1450rpm，由變頻器提供30～50HZ任一頻率電源，則電動機可以運行在870～1450rpm之間的任一速度。

在中央空調冷凍站的控制當中，主機啟動后，水泵是不能停止的，如果沒有變頻器，水泵電機在工頻下運行，通常情況下水泵的選型的保有余量的，水泵在額定功率下運行，壓力過高，不但易造成水泵泵體及管道閥門的損壞，而且造成電能的浪費。當采用變頻器時，冷凍泵用來保持供回水壓差的恒定。以保證最不利端的供水。選用變頻器的同時，選用PID調節不僅能夠保證水壓，同時可以最大效果的節能。

3 實際應用中的經濟技術分析

（1）經濟分析。實際應用中，根據剪輯實際運行中的頻率變化值，可概算出實際用電量，與額定功率比較，近似得出節電量。

以頻率變化概算。以地鐵項目中的一個車站為例，冷凍泵22KW*2臺 冷卻泵15KW*2臺 每天工作12小時算.預測節電情況如下。

電機在變頻控制下，頻率保持在30～50HZ之間波動，非過渡季節負荷穩定，基本保持在43～47HZ之間。取其平均值f1=45HZ。

（2）技術分析。變頻調速具有如下優點：1）高效節能：變頻控制節能效果明顯，變頻控制節電效果可達到20%～60%；2）降低噪音：變頻控制下，水泵噪音明顯減輕，改善環境質量；3）降低損耗：變頻控制下，電機為軟啟動，轉速逐漸增加，避免工頻啟動下對設備的沖擊，水泵運行中轉速一般小于額定轉速，減少是磨損，對管道和閥門亦起到保護作用。降低了維修量和材料費用；4）保護功能完善：變頻器對水泵的電機提供全方位的保護，包括過流、過壓、過熱、短路和缺相等保護功能。能有效的防止電機故障損壞，延長設備的使用壽命。

4 總結

變頻調速控制系統通過改變電動機電源的頻率，來改變電動機的轉速，從而改變電動機的軸功率，以達到控制水泵出水量和節能的目的。四臺變頻器的應用，每年可節約電量可觀。不僅節約了成本，更加保護的環境，達到了節能減排的效果。隨著變頻器技術的飛速發展和成熟，目前國內生產的變頻器的價格較低，性能良好，變頻技術在冷凍站的控制中已經越來越多的應用于實際案例中。