变频泵与风机.doc

变频泵与风机1、 变频泵在空调系统能耗中，水泵的能耗占空调总能耗的20%以上，因此，探讨研究空调系统中水泵的节能是十分必要的。由于房间负荷不均匀的特点，全年运行的空调系统满负荷运行的时间不到1/5，因此系统需要进行不断的调节，常用系统的能量的调节方式是设置大量的阀门对系统中的水量进行调节，其调节原理是加大系统的阻力，以消耗水泵的富裕压头为代价；还有采用旁路调节的，即增加旁路或分流回路，使富裕的流量短路返回，白白浪费循环水泵的功率。如果采用变频技术，使系统按照动态符合变化规律进行变水量适时调节，便可以大大降低水泵的能耗。1.1 水泵的变速调节原理根据相似原理，水泵在相似工况下，水泵功率与转速成3次方比，流量与转速成1次方比，如采用调速技术，当流量为原来70%时，功率只是原来的34%，其节能效果显著。1.2 水泵变频调速系统的控制方法变频调速器全称为变频变压调速器，它采用大功率晶体管GTR作为功率元件，以单片机为核心进行控制，采用SPWN正弦脉宽调制方式，是电力电子技术与计算机控制相结合的几点一体化产品。它实现了在线无极调速，没有滑差损耗，可以数字显示，精确可调。变频调速器可以手动控制也可以自动控制，根据不同的要求，它可以采用流量控制、压力控制或温度控制，及各种信号综合控制。为了减少变频器投资，在工程中常用两种做法：一种是采用二级泵系统，一级泵采用定水量系统，二级泵采用变频调速技术；另一种做法是采用以一施多的方式，即多台泵并联，共用一台变频器。这种系统是在多台泵系统的基础上增加了变速调节功能，其优点是采用一台变频器来进行多台泵的控制，既减小了变频器的投资，又保证了水泵在工作过程中能满足在其全部工作负荷变化范围内进行无极变流量调节的要求。在整个过程中只有一台泵在变频工作，而其他泵都在满负荷运行或停止运行。1.3 变频泵在空调系统中的应用分析对于变水量调节的空调系统，仅仅把水泵节省的能耗作为水泵变频运行后所节约的能耗是不准确的，因为这没有考虑冷水或冷却水量的变化对冷水机组运行能耗的影响。在部分负荷时，如果采用变水量调节，便会影响换热器的效率，从而会使冷凝温度升高。对于采用水冷式冷凝器的制冷装置，当蒸发温度不变，冷凝温度升高时，制冷循环的压缩比增大，COP降低，压缩机的功率会增加。这样看来，水泵节约的能耗与冷水机组增加的能耗之差才是加装变频器后的实际节能数。根据以上分析，冷冻水泵采用变频调节，水泵的能耗降低，冷水机组的COP却是下降的。故对系统而言，采用变频技术后是否带来空调系统整体上的节能，还与冷冻水泵占空调系统总能耗的比例以及冷水机组的部分负荷性能有关，在实际工程中应进行具体分析计算。一般来说，冷冻水泵在空调系统中所占的能耗比例越高，采用变频技术后的节能率越高；空调系统运行时段的负荷率越低，冷水水泵采用变频技术后的节能率越高。总的来说，采用变频技术后空调系统整体上是节能的。投资回收期一般在1年左右。1.4 结论空调冷冻水泵采用变频技术进行变水量运行调节有利于降低整个空调系统的运行能耗，虽然会增加一次性投资，但从长期运行的能耗分析来看，是有节能效益的。冷冻水泵采用变频技术后，其具体节能优势的大小与空调系统的特性有关：冷冻水泵在空调系统中所占能耗比例越高，采用变频技术后的节能率越高，投资回收期越短；空调系统运行时段的负荷率越低，冷冻水泵采用变频技术后的节能空间越大。2、 变频风机随着高层建筑的不断增加，中央空调的使用量也不断增加，在整个建筑能耗中的比重越来越大，其送风机经常运行在设计容量下，而在日常运行中的实际负荷大部分时间只是设计负荷的70%，因此节能运行就显得格外重要。商场、办公楼等区域的空调负荷随着时间变化会有较大不同，如晚间由于人员离开，需要实际风量远小于白天人员高峰期的风量。基于对实时的风量需要，应对风机进行控制管理，用改变送风机转速来改变送风量，使送风量能随着空调负荷变化而变化，达到节能效果，即采用变风量系统，变频调速节电效果明显，因此在中央空调中越来越多地使用变频技术，采用变风量系统节电率可达到50%以上。2.1 变频调速节能原理变频风机的节能原理就是用调速控制代替挡风板或节流阀控制风量，这是一个节电的有效途径。从流体力学的理论也可知：风机轴功率与转速的3次方成正比。因此采用变频器控制其转速可实现节电目的。实际应用中是通过调节供电频率改变送风风机和回风风机转速，从而调整送风量，改变风机功率。变频后的风机转速可在很大范围内变化，实现无级变速，风机运行根据不同时刻所需不同风量而适时改变其转速，最大限度工作在所需功率上；同时可降低空调机组噪声，变频器的软启动和平稳调速减少了对电网的冲击。变频技术和控制技术的结合是空调系统运行稳定的关键，变频技术的不断发展成熟以及控制技术的进步解决了控制领域的大部分问题。2.2变频控制技术全新风量系统的风机出口温度控制的具体做法是在风机出口安装温度变送器用来检测其温度，并与温度设定值作比较；然后以该温度变化量作为调节参数，送入调节器，调节器给出控制信号送给变频器，变频器根据此信号给出电源频率调节风机的速度，改变送风量，从而使风口处温度稳定在设定值上。2.3变频风机的特点（1）应用变频器后，电机的电压、电流明显下降，电机的输入功率明显减少。（2）风机转速调速范围不宜太大，通常应不低于额定转速的50%，最好在70%-100%之间。（3）当转速低于额定转速的40%-50%时，风机本身的效率明显下降，不经济。同时，应避免开机时机组的机械临界点，否则会损坏机组。（4）运行工况点明显改善，风门可以全部打开，完全由转速调节流量，对生产操作极为方便，而且有利于风机的维护保养，延长使用寿命。（5）变频器直接控制电机，通过调速来驱动风机工作，从而提高了风机的传动效率。（6）由于变频器加减速时间可以任意设定，避免了风机全负荷启动时的大电流冲击，有利于延长设备使用寿命。（7）操作方便，控制精度高，响应速度快，使整个系统工作平稳。（8）节电率在20%-70%之间，具有巨大的节能效益，设备投