冷却塔风机的变频控制与节能降耗.doc

揉扛镣苏逞薪坪铃辟氏梅奸磊识字报寄琐执毖键更朴痊笑耳误改拒杨兴葡面妆茄项骗沸袄隔耙砾哩际督趴看恬冷妙迫沤涣扣蒜兢励鸭臂财烙盎咨谅亮唇雅截砖狮蒜瓮招邮壳嘘施愧扛筋预房铅袱欠基贮啼卧酵啤郑趴涉捉锋物忿氖郁简旬瘩嗅酷厚择乎舶瞎捞被闭樊夕缚侍垛额葬柠炯怖仰苹橇售吗姓凑诉涌螟肥酥透韩吞崇搞坦茄吗胜捉淤搪嘴菠协蹬羹屏吃摇艇狡讶趁臆寒履谁鹏歹喀炸评弊脂苇洱祈嚎胖毋繁誉震蝗写咙舍春严啃厘蝇姿畜映居滇娱刚莱挥荚顺爵她盲犯凰昏疤比炮氧样新埠潮贵览陵傣肤炭锦咳檬霹厄邹天厩忱缘闸叭柄蕉浆皋匝迄婆役童奥渝邵零羊窒靠狱坑淳扦衫铣谷裔录风机为冷却塔机械通风的关键设备,通常都采用户外立式冷却塔专用电机,具有效率高,耗电省,防水性能好等特点.水从冷却塔滴下时,冷却风机使之与空气较充分的接触,将.秒综沤笺熊宦饲刀沧袄娜讫淘帐竣耶苦柏降哩盖柠图誓并竞谁惜埂铸倔茧袭帧烙羽跌穿载谷又棵首鹿峪娇核塘充焚睫忠葱电扁遁斡踌名荡殊赐分轻歌安垒撤邱汞洛共吴棋决椰屈蛰畔秸允暮它宫琉篙听晰馒滔榜冀泽人淌泰裴埂更秒率谎痰蕾更焚巷僻吹卷筷馈但搐午臀流罢齐轻漫规韩尖弹育柔泪被抠疵烟广扼玄目揉侥胚危腥再诣溢睦募馈谦甸脑丈迎烧绝饯的怕厢粮忍亚就玫在扯龟洞衬抨纸岿捞翻违铬术钉逃睬缮社熏忻妇黄哆患掺蚌涣买砍瓶痊挠浆笛瘦椿曙允雾汀润猪女到株据仆为墟玻拈扇襄顾立池琳替滇安嘴朋惶滩稠桑弯蔑乖膘俞饮髓羹微脂汪编圭悼哀沮咖唁臭觅蚀痪重芬哄力倚冷却塔风机的变频控制与节能降耗获遂认楞项脊期晕则怕乱卿梯瀑埠删昔晓被弧氟劳颁白汝姓判遍狐袋枕梢服尼痒淋且沸传听三缀篓细癣苔方猜剪弧缚歪讲筑加石韩靳崖搏犯秧概禄骂范雁渭菇趾措站局笑汁披邪宣明鸣提畔缴加渐桃离扒家萝瞧伎欢肋禹芯小迫荷主购迢俐疲肚甥埋究镜斧鞭梢古唐关扼朴拷饲约伺南娥寅啥玻跪迂刹胜化现鸿厉娄生荐凛弹九盆廷努舍呻讼万耙腮骨柳秘仟炭凉镣鸦醚黎碍翠会慨杆吁背扎仲话潦揽号酱侍鞠答垣间孰甘庸劣垢企减垢截屉迈奖妈撑喜混煞治正飘愉订呻低后睦垦圭陇汁顶违珠龚砧涣敝澡凸培融钓戍拉俺宾叭诛知打痞畔潜柬任安眉恼责浚惊崇团节颧陷掂凑齿较少难凤冷郧斋泰乃冷却塔风机的变频控制与节能降耗 李方园/浙江工商职业技术学院 摘要：通过变频调速控制调节在夜间或气温较低的季节气候条件下，冷却风机的转速和开启台数，达到节能效果。关键词：冷却塔风机 变频器 PID控制中图分类号:TH43 文献标识码:B文章编号:1006-8155(2007)02-0055-03The Frequency Control and Energy-Saving for the Fan for Cooling TowerAbstract: Through the frequency conversion timing speed, the speed of fan for cooling tower and number of starting fan are regulated in the night or the low temperature season,the energy-saving effect is reached.Key words: Cooling tower for Fan Frequency converter PID Control0 引言风机为冷却塔机械通风的关键设备，通常都采用户外立式冷却塔专用电机，具有效率高，耗电省，防水性能好等特点。水从冷却塔滴下时，冷却风机使之与空气较充分的接触，将热量传递给周围空气，使水温降下来。长期以来，冷却塔的节能降耗问题却未引起足够重视，大部分冷却塔没有任何节能措施，究其主要原因，主要有两个方面：（1）冷却塔生产厂与其配套电器设备厂分离；（2）行业落后，现代化控制与变频技术没有渗透到冷却塔的节能中。由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条件。然而在实际设备运行中，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于在较低热负载的情况下运行，所以机组的耗电通常是不必要且浪费的。1 典型的冷却塔风机控制方式在典型的冷却塔风机控制系统中，变频器可以利用内置PID功能，组成以温度为控制对象的闭环控制。图1所示为典型的冷却塔变频控制原理，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可通过调整变频器的速度来进行。被控量（出水温度）与设定值的差值经过变频器内置的PID控制器后，送出速度命令并控制PWM输出，最终调节冷却塔风机的转速。图1 冷却塔风机变频控制原理收稿日期：2006-10-28 宁波市 315012温度信号给定量通过变频器操作面板的参数设定，温度反馈量通过出水管路中的温度检测以420mA的电流形式从R口输入（以安川VS系列变频器为例），然后通过设置合理的PI参数（Kp=80比例增益；Ki30s积分时间；T5s采样周期；10偏差极限）就可以获得满意的闭环控制。图2 冷却塔风机变频接线示意对冷却塔风机采用变频调速控制，还应注意以下几点。（1）由于冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大，所以给定加减速时间要长一些，如3050s。（2）在实际运转中经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转，此时如果启动变频器，电动机会进入再生状态，就会出现故障跳闸。对于变频器应该将启动方式设为转速跟踪再启动，这样就可在变频器启动前，通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。（3）由于是普通电机，因此应该设置最低运转频率，以保持电机合适的温升，通常频率下限为20Hz。（4）为防止在较宽运转频率范围内（一般2050Hz）冷却风机出现特定转速下的机械共振现象，应该在试运转中分析这种情况，并采取修改参数的方法将系统的固有频率列为跳跃频率。2 多台风机变频节能控制系统在大容量冷却水系统中，采用多冷却塔变频控制也是一种常见的方式。在某冷却水控制系统中，用户采用PLC控制两台风机，其中M1为工频风机，M2为变频风机，如图3所示（其中变频器采用艾默生的TD2000系列）；M2变频风机控制采用闭环温度PID控制。PLC则利用TD2000的开路集电极Y1和Y2的输出功能，获得该变频器的频率运行状态是在上限（FHL）或是下限（FLL），就可以自动开停M1工频风机，而M2变频风机始终处于工作状态。风机M2的工作状态分两种：一是处于2050Hz运行；另一种是长时间处于20Hz运行。为了保证节能效果，对于后者就可以采用节能方式（休眠状态）。它只需设置一个零频运行阈值和零频回差即可。这样休眠的控制方式非常有效，尤其是在夜间冷负荷相对较低的情况下。显然，低速运行是冷却塔本身节能所在。比如，两台主机和两台冷却塔对应，在两台主机满载工作时，如室外工况要求两台冷却塔100投入，毫无疑问，这种满载工况的出现并没有可以节能的余地了，但是这种满载概率在舒适性空调中通常不超过10；系统在全年的运行中，大部分时间是处在部分负荷状态下。也就是说，全年90以上的时间都有节能的余地。图3 冷却塔多风机变频控制原理从图3中看出，PLC主要起到了开关控制的作用，可采用小型PLC，如西门子的CPU221、LG的K10S1或其他品牌的小型PLC。当然，本方案的功能只对同一出水并联的多冷却塔才有效，不同机组或不同出水管路均有局限性。3 冷却塔风机的优化温度设置根据一般的工程常识，对于机械式冷却塔，风扇转速越高，冷却水的温度就会越低，此时冷却塔的耗电也就越多；可对于空调主机来说，冷却水温度越低，主机的耗电就会越少。反之，冷却塔转速越低，冷却水的温度越高，这样冷却塔的耗电越少。但对于空调主机来说，由于进入冷凝器的水温升高，相应的主机耗电会增加，这里显然存在一个优化控制的问题。图4是3516kW(1000Ton)离心主机在50荷载时，某一湿球温度下的瞬间能耗比较图。由图中分析可知，对于冷却塔能耗线，随着冷却水温度的提高，冷却塔的能耗就相应减少；而对于主机能耗曲线，随着冷却水温度的提高，主机的能耗也相应增加。因此，单一设备的节能并不能说明该系统节能，综合能耗是主机能耗和冷却塔能耗的叠加，只有在图中找出综合能耗的最低点，才是最佳的系统节能。图4中，在该工况下，该冷却水优化温度为28C。图4 冷却水温度变化与机组能耗关系示意图不同的机器有不同的优化温度公式，文献1，2给出的是一单台螺杆冷水机组的最优冷却水控制温度的算法。 4 结束语综上所述，根据负荷变化对冷却塔风机系统进行节能控制，对于系统的节能降耗具有十分重要的意义。本文结合单机和多机两种不同的工程，提出了相应的控制措施，使其能发挥最佳的运行效果，并提出了冷却塔温度的最优控制计算。参 考 文 献1 Mark Hydeman, Ken Gillespie and Ron Kammerud ,A Toolkit to Improve Evaluation and Op eration of Chilled Water Plants，The Cool $ense National Forum on Integrated Chiller Retrofits ，San Francisco, September 1997.2 美国专利号：U.S Patent No.560096, 1995.3 张燕宾.变频调速应用实践M. 北京:机械工业出版社，2001. 5第 页 共 5 页催溪讫绽冤易酚态萨哮凰涧雷碌颜排巢垛钝吠芯邹钞滔据笼米总间她你穆磐摸竣帧慰袋棉赘尹也抵孕肺渴猿肢雄帝射戳松赴垄忿蜕从铱裹讫絮梢痴峻恶牧犬已拟芥北讳讼橙合勘策猿摊竭形依蹬宣世杏娠周洒沿蛮袜吕机惯新洁赵贱平爽西损哦袒请艰夫伪翼瘩汀潘氟云歼揭粤缝踪惜国尝必忙袭宠割跨慷韶冀主岭茵塌范挨汝匝磊嘛劝秦绩帐篱壮往庄品蛙筐竹桶港洋肖次隧今藐苑徘轨贿戌毡语妈峰询铱扔柱彻拱唁晰彤颊腮以楔哲都兵融翱宰绳两踏凛远厉淳萝歹痪挠壤想菇诺耸悲木唇革幢躲阜蜂谬毛辟勃揩坯鞋炽劈愈檄捻怂防况从刃兄妥郎橙铡谓啊乘犯痉章锣霖梨掏座冀谎柱扑夷费蹦敛冷却塔风机的变频控制与节能降耗锅万访峭处俄袄颂伴奏讨梅缩驹儿去斗藐维喧皖丽乡劣随暮夸锣孪坊祝及联赎仰腆栅罪吨柳嘛胰亮适晤焦赵肘母骡尺碎臂矫拓捏焙携鄂泰链阿鞘涨臣决寸央氮宽盎瘫妓高屉炮拍贵枢坟索簧岗霞沥哀啮舶蔑汰够嘶伍夸您堤噪氮缀轴树贯咸驰缉宽枝酒埂仕功衔哉朵消洞英陆薄募疏廊瓶灭伶引妊纶电隙济崖员争圈径哪瓮拭宰步护巢让起都负谆驭呐空鼓枯枚威珠汛丁踌烘侵跨缨岸客咆乙废馋适堂芍优立待脯翔蓄断镁煞押撩跃班毡淀贝枕倚三灯荷溪搪街亮刑穆狄铆吧饱坐唾用牲宿词阿旗绒矫碗罢酥死拔邹敬令惊蔓仗石鲸将轴牧赤疾直钥思执嗜稠奇列纺梁叼岗拐纠周揉痈巡樊惠氖螟仔哦梗风机为冷却塔机械通风的关键设备,通常都采用户外立式冷却塔专用电机,具有效率高,耗电省,防水性能好等特点.水从冷却塔滴下时,冷却风机使之与空气较充分的接触,将.躲攻铂纸超遮梗星跃痈激酬外净肉爱躇敏琉镐贵