变频调速器空调系统管理论文_优秀论文

1、 变频调速器空调系统管理论文1引言在工农业行产各人们的日常生活中, 经常需要对一些物理量进行控制, 如空调系统的温度、供水系统的水压、通风系统的风量等, 这些系统绝大多数是用交流电机驱动的。以前由于电机的转速无法方便调节, 为了达到对上述物理量的控制, 人们只好采用一些简单的方法, 如用档板调节风量, 用阀门来调节流量压力等, 致使这些系统不仅达不到很好的调节效果, 而且大量的电能被档板和阀门白白浪费。据统计, 我国目前使用的风机、水泵大约有25%的能量是无谓消耗。因此, 国家经贸委于1994年下发了763号文件关于加强风机、水泵节能改造的意见, 鼓励支持变频节能技术在各行各业推广使用。另外,

2、 根据交流电机的特性, 要实现连续平滑的速度调节, 最佳的方法就是采用变频调速器, 变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电, 供给电机并能对电机转速成进行调节的装置。采用变频器进行风机、水泵的节能改造, 不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费, 而且还会极大提高控制和调节的精度, 我们可以真正方便地实现恒温空凋系统和恒压供水系统。2中央空调系统大、中型中央空调由3部分组成:(1)制冷、制热站(2)空调水管网系统(3)空调末端装置(空调机组, 风机盘管和新风机组等)大、中型中央空调系统框图如图1所示。工作原理:采用设备中的风扇使室内空气循环, 并通过设备中的冷、温水盘管来冷却和加热

3、, 以达到空调的目的。盘管中的冷、温水由机房中的制冷设备和锅炉提供。该系统的缺点是:设备配置较大, 风机噪音大。当环境温度变化或冷、热负荷变化时, 只能通过增减冷、温水循环泵数量或使用挡风板的方法来调节室内温度, 既耗费能源又造成环境温度波动。3负载与节能关系(1)负载类型与节能关系,生产机械各式各样, 种类繁多, 但负载类型主要分3类, 它们与节能的关系见表1(2)几种典型负载与节能关系由于中央空调系统中都是各种风机、泵类负载, 根据流体学原理可知, Pn3, 故应用变频器后, 节能效果显著。表2列出风机、泵类负载应用变频器后, 在不同流量Q、转速n、由功率P(额定值的相对百分数)在某频率值

4、时的节能率。4中央空调变频调速系统的控制依据中央空调系统的外部热交换由2个循环水系统来完成。循环水系统的回水与进(出)水温度之差, 反映了需要进行热交换的热量。因此, 根据回水与进(出)水温度之差来控制循环水的流动速度, 从而控制了热交换的速度, 是比较合理的控制方法。(1)冷冻水循环系统的控制由于冷冻水的出水温度是冷冻机组“冷冻”的结果, 常常是比较稳定的。因此, 单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以, 冷冻泵变频调速系统, 可以简单地根据回水温度进行如下控制:回水温度高, 说明房间温度高, 应提高冷冻泵的循环速度, 以节约能源。反之则反。总之, 对于冷冻水循环系统, 控制依据是回

5、水温度, 即通过变频调速, 实现回水的恒温控制。原理图见图2。(2)冷却水循环系统的控制由于冷却塔的水温是随环境温度而变的, 其单测水温不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。所以, 对于冷却泵, 以进水和回水间的温差作为控制依据, 实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。温差大, 说明冷冻机组产生的热量大, 应提高冷却泵的转速, 增大冷却水的循环速度;温差小, 说明冷冻机组产生的热量小, 可以降低冷却泵的转速, 减缓冷却水的循环速度, 以节约能源。冷却水循环系统的控制原理图见图3。5中央空调末端送风机的变频控制随着生活水平的提高, 人们已开始关注生活与工作环境的舒适性。大型公共建筑(如商场

6、、宾馆、影剧院等)均设置有中央空调系统, 而大多数中央空调的运行, 绝大部分末端机采用开/关控制方式, 难以满足人们对舒适感的要求。变频技术的飞速发展, 成本进一步下降, 使得这一要求成为现实。5.1调节风量在中央空调系统中, 冷、暖的输送介质通常是水, 在末端将与热交换器充分接触的清洁空气由风机直接送入室内, 从而达到调节室温的目的。在输送介质(水)温度恒定的情况下, 改变送风量可以改变带入室内的制冷(热)量, 从而较方便地调节室内温度。这样, 便可以根据自己的要求来设定需要的室温。调整风机的转速可以控制送风量。使用变频器对风机实现无级变速, 在变频的同时, 输出端的电压亦随之改变, 从而节

7、约了能源, 降低了系统噪音, 其经济性和舒适性是不言而喻的。5.2控制方式的确立(1)在室内适当的位置, 安装手动调节控制终端, 如图4所示, 调速电位器VR和运行开关KK置于控制终端盒内, 变频器的集中供电由空气开关控制, 需要送电时在配电控制室直接操作。调整频率设定电位器VR, 可以改变变频器的输出频率, 从而控制风机的送风量, 关闭时断开KK即可, 此方式成本低廉, 随意性强。(2)当室外温度变化, 或者冷/暖输送介质温度发生改变时, 将可能造成室温随之改变, 对环境舒适要求较高的消费群体, 则可以采用自动恒温运行方式, 如图5所示。选择内置PID软件模块的变频器。控制终端的方式同手动方

8、式。电位器用来设定温度(而不是调整频率)。变频器通过采集来自反馈端VPF/IPF的温度测量值, 与给定值作比较, 送入PID模块运算事自动改变U、V、W端子的输出频率, 调整送风量, 达到自动恒温运行。(3)送风机的分布可能不是均匀的, 对于稍大的室内空间, 则可以采用“区域温度平均法”策略调节送风量, 以满足特殊需要量场所。(4)为降低成本, 个别的变频器可能没有内置PID软件模块, 选用外加PID调节器即可。5.3应用方案的系统考虑(1)共振(动):选择末端送风机时, 应考虑测试其在全转速范围的共振转速点, 应避免电机工作于这样的转速区, 通过设定变频器的回避频率及其宽度值, 则可以避免电

9、机运行于该转速区域。(2)节能:风机属于平方转矩负载, 应用时, 选择风机、泵类专用变频器(亦称为节能型变频器)较好, 并将其转矩曲线(V/F)设定为“平方转矩”, 这样可以达到较好的节能效果。(3)安装:变频器应装于末端机的“隔离室”内, 除保证良好的散热外, 还应让其不置身于潮湿环境下。亦需考虑中央空调在制冷或制热时末端机自身的温度影响。(4)频率限制:电机转速较低时, 散热效果较差:转速过大, 则会引起因风速过高而造成的不适当状态, 如制冷时, 可能因风速过大, 致辞使冷凝水不能被吸水盘完全接收, 造成外漏。应选择适宜的上、下限频率, 下限频率以不小于15Hz为宜, 上限频率不要超过60Hz, 根据最大风速确定。(5)载波频率:将变频器的载波频率适当提高, 则可以降低电机运行噪音, 提高环境质量。(6)多机并联运行时, 若电机距离变频器较远, 则需调整载波频率, 以避免引起电机电流振荡。6机组台数控制(1)某大厦基本工况:3台机组, 一用两备, 根据大厦的热负荷量自动控制机组运行台数, 自动保持各机组运行时间基本一致, 达到最低能耗, 达到最低的主机折旧。(2)解决方案基本思路:根据回流量, 供/回水温度来调节机组运行台数, 负荷计算根据:Q=Cm|T1-T2|注:C常数;m回