變頻調(diào)速節(jié)能裝置在冷凍水泵中的應(yīng)用

凌恒宇

【摘 要】 論文闡述了節(jié)能裝置在動(dòng)力中心冷凍水泵上的節(jié)能應(yīng)用，其具有節(jié)能效果明顯，操作簡單，維護(hù)方便等特點(diǎn)，最主要的是不改變?cè)O(shè)備原來的操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的節(jié)能改造。

【關(guān)鍵詞】 變頻調(diào)速節(jié)能裝置 功率 水泵 電機(jī)

引 言

隨著科技的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保備受大家的關(guān)注，經(jīng)過分析，動(dòng)力車間的制冷站多臺(tái)冷凍水泵都具備很大的節(jié)能空間，對(duì)冷凍水泵設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行分析和研究后，決定采用變頻調(diào)頻裝置進(jìn)行變頻節(jié)能改造，改造后能節(jié)約大量電能，通過調(diào)查后了解，變頻調(diào)速節(jié)能裝置使用壽命周期一般在十到十五年，變頻節(jié)能改造可以創(chuàng)造非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。下面結(jié)合動(dòng)力中心中央空調(diào)系統(tǒng)中3臺(tái)110kW和1臺(tái)200KW冷凍水泵改造情況，談一下變頻調(diào)速節(jié)能裝置在動(dòng)力中心的應(yīng)用。

1.水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分改造方案

按下圖安裝SPS節(jié)能裝置，直接用節(jié)能裝置接入電源控制設(shè)備電機(jī)。

原系統(tǒng)水泵驅(qū)動(dòng)方式為變頻控制，為了方便進(jìn)行節(jié)能效果對(duì)比并簡化改造施工的工作量，因此采用增加一組節(jié)能控柜，使新的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制電機(jī)。

將原變頻器到電機(jī)的電纜增加一條給節(jié)能柜，改由節(jié)電裝置機(jī)柜輸出到4臺(tái)電機(jī)，原啟動(dòng)裝置還可使用。節(jié)電裝置的輸出接到節(jié)電柜。節(jié)能柜與原系統(tǒng)保持互鎖。由SPS節(jié)電裝置控制電機(jī)，節(jié)能路閉合時(shí)電機(jī)正常運(yùn)行。需要轉(zhuǎn)換時(shí)，可斷開節(jié)能路，閉合原系統(tǒng)，由原系統(tǒng)裝置控制電機(jī)。

2.閉環(huán)控制系統(tǒng)

<1>對(duì)冷凍泵進(jìn)行節(jié)能改造控制原理說明如下：PLC控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值;然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來控制冷凍泵的轉(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(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，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(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能;

<2>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(dòng)調(diào)節(jié)控制，用溫度傳感器對(duì)冷凍水在主機(jī)上的出口水溫進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)后送至溫控器將該信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出一類比信號(hào)（一般為4-20MA、0-10V等）給PLC，由PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進(jìn)行溫差閉環(huán)控制，手動(dòng)/自動(dòng)切換和手動(dòng)頻率上升、下降由PLC控制，最后把數(shù)據(jù)傳關(guān)到上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)行監(jiān)視控制。SPS主機(jī)根據(jù)PLC發(fā)出的類比信號(hào)決定其輸出頻率，以達(dá)到改變水泵轉(zhuǎn)速并調(diào)節(jié)流量的目的。

冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能系統(tǒng)在實(shí)際使用中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)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(yáng)程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時(shí)管道損失也在降低，因此，系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的實(shí)際需求一樣要降低;而通過設(shè)定主機(jī)下限頻率的方法又可保證系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的最低需求。當(dāng)冷冷凍水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時(shí)，頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率，保證管道內(nèi)的壓力和流量;當(dāng)冷凍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(shí)，通過對(duì)冷凍水出水溫度及溫度上、下限設(shè)定值進(jìn)行PID計(jì)算，從而達(dá)到對(duì)頻率進(jìn)行無極調(diào)速，閉環(huán)控制迅速準(zhǔn)確。

使用變頻器過程中，如果VF曲線設(shè)備不當(dāng)，輕則造成電機(jī)溫度升高，重則燒毀電機(jī)，SPS節(jié)電裝置具有獨(dú)特“負(fù)載跟蹤技術(shù)”，可以根據(jù)負(fù)載的變化實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的電壓和電流，優(yōu)化電機(jī)效率同時(shí)使電機(jī)溫度降低。

總之，在工業(yè)領(lǐng)域中，變頻調(diào)速裝置具有精確，高效的特點(diǎn)，可滿足用戶的不同要求。從動(dòng)力中心所取得的節(jié)能量來看，任何負(fù)載變化較大的水泵都應(yīng)該考慮使用變頻節(jié)能調(diào)速裝置，且該裝置對(duì)電機(jī)進(jìn)行了軟啟動(dòng)，減輕了對(duì)系統(tǒng)的沖擊，從而延長了系統(tǒng)的壽命，降低了維修費(fèi)用。

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