變頻器在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

謝偉強(qiáng)

廣東省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司

變頻器在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

謝偉強(qiáng)

廣東省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司

隨著社會的進(jìn)步，現(xiàn)在我們在城市中隨手可見暖通空調(diào)設(shè)備，并且暖通空調(diào)所使用的電量也在逐年增加，在不影響平時(shí)工作的條件下，如何針對暖通空調(diào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑焓蛊涔?jié)能環(huán)保已成人們的關(guān)注焦點(diǎn)，諸多研究發(fā)現(xiàn)在暖通空調(diào)中安裝變頻器產(chǎn)生的節(jié)能效果明顯，本文重點(diǎn)敘述了變頻器在空調(diào)設(shè)備中的應(yīng)用。

變頻器；暖通空調(diào)系統(tǒng)；應(yīng)用

1 引言

高能耗已嚴(yán)重制約著暖通空調(diào)行業(yè)的進(jìn)步，怎樣改進(jìn)水泵類電機(jī)的可靠使用性及能量節(jié)約，對當(dāng)今社會中的建筑節(jié)能降耗起著明顯的作用。所以，怎么依照電機(jī)調(diào)節(jié)運(yùn)行控制的基理，采取必要的工藝改造手段，怎樣使水泵電機(jī)的電量消耗下降就成為建筑節(jié)能立即處理的問題。從現(xiàn)在國內(nèi)外研究看，比較實(shí)用的節(jié)能工藝措施就是運(yùn)用變頻工藝進(jìn)行技術(shù)改造。

2 水泵電機(jī)變頻基理

建筑空調(diào)系統(tǒng)中水泵電機(jī)拖動系統(tǒng)，由于受當(dāng)時(shí)資金及技術(shù)的限制，其存在電耗電量大等問題。運(yùn)用基于變頻器與PLC的變頻技術(shù)改造，可以達(dá)到節(jié)能要求。電機(jī)拖動系統(tǒng)的節(jié)能有兩種模式，一是直接使用節(jié)能電機(jī)，二則是采用變頻控制設(shè)備來調(diào)控電機(jī)輸入電源頻率，使得電機(jī)系統(tǒng)輸入與輸出間的動態(tài)平衡。

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，配電網(wǎng)輸出頻率為50Hz的交流電給水泵電機(jī)控制設(shè)備，其通過PLC控制器發(fā)出調(diào)配指令，經(jīng)變頻器內(nèi)濾波電流等電路轉(zhuǎn)變直流電后，再通過變頻器控制單元的直流逆變系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電壓與頻率均符合電機(jī)實(shí)時(shí)控制要求的交流電，直接傳輸給電機(jī)拖動系統(tǒng)，經(jīng)電機(jī)拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對空調(diào)設(shè)備的動態(tài)變頻調(diào)控。使用PLC和變頻設(shè)備對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行工藝升級后，可以依據(jù)用戶用水量的變化狀況，實(shí)時(shí)調(diào)控水泵電機(jī)的輸入電源頻率來控制空調(diào)轉(zhuǎn)速。建筑空調(diào)系統(tǒng)中水泵電機(jī)進(jìn)行改造后，暖通空調(diào)系統(tǒng)的電量節(jié)約顯著，系統(tǒng)平滑調(diào)節(jié)良好。

3 建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能工藝升級改造要求

節(jié)能控制系統(tǒng)中安設(shè)有消除電磁影響的設(shè)備原件，能夠消除非正弦波對水泵控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)主機(jī)、傳感器、計(jì)時(shí)器等精密設(shè)備的正常穩(wěn)定工作的影響，也就是運(yùn)用變頻控制設(shè)備進(jìn)行工藝升級改造中，不能使水泵控制系統(tǒng)的其它功能原件及器件設(shè)備的正常運(yùn)行性能數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響。

在空調(diào)變頻調(diào)速使用當(dāng)中，當(dāng)水量檢測設(shè)備不能正常工作時(shí)，變頻控制系統(tǒng)將以電機(jī)拖動系統(tǒng)最大安全頻率進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行工作，以保證系統(tǒng)所需最大的水量。當(dāng)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出報(bào)警聲響，伴隨著指示燈亮起，達(dá)到對運(yùn)行監(jiān)控人員進(jìn)行提醒目的，相關(guān)人員必須馬上對故障設(shè)備進(jìn)行查看，并且起動原控制設(shè)備，比方說：繼電器直接起動、軟起動等。水泵電機(jī)拖動設(shè)備進(jìn)行變頻工藝升級改造后，能夠產(chǎn)生明顯的節(jié)能收益、使用年限延長等功能效果，主要特征是速度控制范圍較大。運(yùn)用PLC與變頻器原理的變頻控制系統(tǒng)，其控制穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度較高，且其速率控制范圍廣，原理上能夠?qū)崿F(xiàn)在1%～99%之間的連續(xù)動態(tài)節(jié)能調(diào)節(jié)監(jiān)控；其次，調(diào)節(jié)控制誤差較小，準(zhǔn)確性較高。其可以把誤差控制在0.5%范圍內(nèi)；再者，電能使用率提升明顯。電機(jī)轉(zhuǎn)換效率值可以達(dá)到不低于95%，并且電機(jī)拖動系統(tǒng)運(yùn)行功率因素可以達(dá)到95%，減少了許多無功功率消耗，使配電網(wǎng)變壓器的無功調(diào)控負(fù)擔(dān)降低，改進(jìn)供電網(wǎng)絡(luò)供電安全性；再者，其擁有軟起動特性。能夠明顯降低電機(jī)開始運(yùn)作時(shí)，出現(xiàn)的沖擊電流，保證電機(jī)開始運(yùn)作具備較高可靠性，可以使電機(jī)拖動系統(tǒng)的使用年限增長；最后，電量節(jié)約效果十分突出。使用變頻調(diào)速設(shè)備進(jìn)行工藝升級后，與普通繼電器直接起動系統(tǒng)相比較，其節(jié)能比一般可以達(dá)到25%以上。

4 風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻節(jié)能工藝改造應(yīng)用效果研究

4.1 電機(jī)變頻節(jié)能改造設(shè)計(jì)方案

一中型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中共安設(shè)有3臺風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采用兩臺使用一臺備用方式，進(jìn)口溫度為25℃，升壓數(shù)值為70KPa，進(jìn)口壓力為98.25KPa，軸功率數(shù)值為165KW，安裝有異步電動機(jī)，其型號為Y315L2-2-200KW/380V F級IP52，功率數(shù)為200kW。為了改進(jìn)其使用的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性，依據(jù)曝氣通風(fēng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行條件，依照“較少改動量、最大穩(wěn)定性、最優(yōu)性價(jià)比”等電機(jī)拖動系統(tǒng)工藝改造基本要求，決定采取基于PLC與變頻器的變頻調(diào)速技術(shù)對暖通空調(diào)設(shè)備進(jìn)行改造升級，1號風(fēng)機(jī)使用變頻運(yùn)行模式，2號風(fēng)機(jī)使用工頻運(yùn)行模式。

4.2 電機(jī)改造節(jié)能比較

在各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)和條件均一樣的情況下，1號設(shè)備相比2號設(shè)備其調(diào)節(jié)運(yùn)行狀況更加安全平穩(wěn)，平均運(yùn)行電流下降到218.2A，比工頻運(yùn)行額定電流的305A，要直接下降86.8A，理論節(jié)電比為：1-（218/305）2=38.6%，實(shí)際節(jié)電效率為35%，節(jié)能節(jié)電效果非常不錯(cuò)。

5 結(jié)語

使用基于PLC與變頻器的變頻控制工藝，能有效監(jiān)督空調(diào)系統(tǒng)的工作效率，使電機(jī)運(yùn)行耗能下降，達(dá)到經(jīng)濟(jì)增收的目的。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的軟起動及軟運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了電機(jī)拖動系統(tǒng)過流、缺相等多種功能，降低了電機(jī)起動、電弧沖擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，消除了運(yùn)行工況突然改變水錘問題的發(fā)生，可以大大延長通風(fēng)系統(tǒng)中的軸承、管道等機(jī)械系統(tǒng)的綜合使用年限。建筑空調(diào)系統(tǒng)在使用基于PLC與變頻器的變頻技術(shù)改造后，肯定會帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，在實(shí)際建筑工程中擁有廣闊的應(yīng)用市場。

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