中央空调冷冻水泵及冷却水泵变频调速闭环节能控制系统.doc

德州六顺电气自动化设备有限公司 导入ISO9001企业 通过3C认证企业中央空调冷冻水泵及冷却水泵变频调速闭环节能控制系统一、原理概述在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是按最大设计热负载（即最高气温时）选定的，且留有10左右的余量。在一年四季中，水泵系统长期在固定的最大水流量下工作。由于季节、昼夜的温度变化及用户负荷的变化，空调实际的热负载在绝大部分时间内远比设计负载低。如图1所示是一建筑物的实测热负载变化的情况。由图1可见，与决定水泵流量和压力的最大设计负载（负载率为100）相比，一年中负载率在50以下的运行小时数约占全部运行时间的50以上。一般冷冻水设计温差为5，冷却水的设计温差5-7最为理想，而事实上全年绝大部分运行时间里，冷冻水，冷却水的温差仅为2-4，水泵系统长期在低温差、大流量情况下工作，即长期处在大马拉小车的状态下从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。概括来说，由于设计的余量需要气温的变化及用户使用冷气面积的变化等因素营造了节能的空间。因此，采用本节能控制系统后，可使水泵的转速随室外温度的变化而自动调整转速（或自动停止、启动水泵）使水泵全年平均节能率保证达到40-70。 二、水泵转速与节能率的关系对于水泵来说，流量q与转速n成正比，温差t与转速n成反比，杨程h与转速n的二次方成正比，而轴功率与p与转速n的三次方成正比，下表告诉我们上述几量的关系变化：地址：德州市经济开发区 电话传真址： E-mail:LSQCM 即水泵平均转速下降10，水泵节能率为27.1，水泵平均转速下降20，水泵节能率为48.8，水泵平均转速下降30，水泵节能率为65.7，如此类推。显然，变流量控制系统的节能效果十分突出的，请见图2的比较曲线。 三、控制原理（a）对于恒流量的冷冻水系统，由于冷冻水进、出水温差取决于制冷主机的运行参数，它将随主机制冷量的变化而变化。在温差过小时，将会造成水泵能量的大量浪费。在节能控制的变流量冷冻水系统，为保持冷水温差使主机和冷冻泵系统始终运行在最佳的节能状态，我们取冷冻水进、出水温度作为控制参数。采用温度传感器、PID温差调节器、节能监控系统及冷冻水泵组成闭环控制系统，冷冻水温差控制在T1（例如4.5）。使冷冻水泵的转速随热负载的变化而变化，冷冻水的温差始终保持不变（如图3）。令中央空调水泵系统在不影响空调使用效果的前提下，最大限度地提高节能效果。 （b）同样，对于冷却水系统，我们取冷凝器两侧冷却水的温差，作为控制参数，采用温度传感器、PID温度调节器、节能监控系统及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在T2（例如：5，使冷却水泵的转速随热负载的变化而变化，而冷却水的温差保持在设定值不变）。（如图4） 四、本系统六大特点采用P.W.M节能闭环控电机，可按需要进行软件组态并设定温度进行PID调节，使电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度节能。地址：德州市经济开发区 电话传真址： E-mail:LSQCM 采用先进的PLC控制系统（可编程序控制）。使冷冻水泵组及冷却水泵组跟外界温度的变化对工频运行的水泵实行“自动停止、自动启动”功能，改变常规由人工控制的模式，大大地提高节能效果（软启动电机的最高启动电流仅为额定电流的1.5倍，而一般电机启动电流为4-7倍）。由于降速运行和软启动，减少设备振动、噪音和磨擦，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF值（平均故障维修时间），并减少电机启动时对电网冲击，提高了系统可靠性。先进的设置监控及调节功能改善了系统运行特性使系统更方便使用。系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。保留原控制系统，如节能装置需要检修，可立即切换到原市电方式动作，不影响设备的正常使用。五、关于冷冻水末端压力问题冷冻水泵降低流量降低转速运行，人们担心会不会出现供水末端压力不足而导致缺水现象，实际上，由于转速降低虽然会使水泵供水压力降低，然后管道特性的压力损失也会随流量减少而减少，即需要的压力也会减少，供水压力与转速的二次方成比例降低需要压力（管道损失）则与流量的二次方成比例减少，二者可以相互补偿。此外，由于冷冻水系统是一个闭环的水系统，当冷冻水静止时，水泵两端的压力是一样的，水泵只是对冷冻水的流动提供动力，即水泵转速下降对冷冻水系统的压力几乎是没有影响，这与普通的供水系统有所区别。此外，为保障主机对流量的要求在设备调试阶段将根据用户的设备状况对变频系统设定转速“下限设定”避免出现气温不断下降导致转速无止境降低的情况。六、方案设计1、对于冷冻水泵组（管道并联），安装1套相应功率的节能控制系统，该节能系统可在2-3台冷冻水泵之间切换。2、对于冷却水泵组（管道并联），安装1套相应功率的节能控制系统，该节能系统可在2-3台冷却水泵之间切换。3、对冷冻泵组及冷却组采用PLC控制系统，使水泵根据外界温度的变化及用户使用空调的状况，在不影响冷气效果的前提下实现对工频运行水泵“自动停止、自动启动”控制，最大限度地提高节能效果及有效地降低值班人员的工作强度。七、技术承诺使用本公司变频调速闭环控制节能系统后，我司特作以下承诺：1、保证该两套节能系统全年平均节电率达到35-65；2、保证该系统不影响主机系统及其它设备正常的运作；3、保证水泵系统的流量及压力在合理范围值以内；4、如该节能系统需检修或出现故障时，可以立即切换到原市电工作方式，不影响中央空调的正常工作。如以上承诺不能兑现，由双方共同聘请权威机构进行签定。或证实该节能系统确实不能达到以上要求，用户有权提出退货，并无须支付任何费用。地址：德州市经济开发区 电话传真址： E-mail:LSQCM 八、完善的售后服务1、免费提供叁年保养、维修服务；2、叁年免费保修期满后，从第四年开始，用户可选择在每年的首月按节能款的5向本公司支付当年设备维修保养服务费，本公司定期对该设备进行维护、保养，若需要进行维修或更换零部件，本公司不再收取任何费用（保养时间为10年）；反之，若用户不选择此项服务，本公司将根据具体的维修项目按当地市场价收取零件费。3、如该节能设备出现故障，用户可立即切换到原系统工作，不影响设备正常使用，我司在接到通知的24小时内进行处理（省外地区除外）。举例：如深圳市木棉花大酒店冷却水泵：45KW 3台 并联 负荷率96.8冷冻水泵：30KW 3台 并联 负荷率97.6全年运行时间：7920小时（按每年运行11个月、30天/月、24小时/天计算）电价：￥0.87元/度安装本公司节能控制系统后，每年可节省电费为：电机容量负荷率节能率全年运行时间电价冷却水泵：45kw96.8%54.3%7920小时0.87元/度=￥162，979元冷却水泵：30kw97.6%52.8%7920小时0.87元/度=￥106，524元则每年可节省电费为：162,979+106,