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中遠(yuǎn)變頻器在酒店賓館中央空調(diào)智能控制中的節(jié)能應(yīng)用 |
在傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)中，其制冷壓縮機(jī)組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制熱負(fù)荷選定的，且再留有充足余量。在沒(méi)有使用具備負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)特性的控制系統(tǒng)中，無(wú)論季節(jié)、晝夜和用戶(hù)負(fù)荷的怎樣變化，各電機(jī)都長(zhǎng)期固定在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，造成了能量的巨大浪費(fèi)。近年來(lái)由于電價(jià)的不斷上漲，使得中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用急劇上升，致使它在整個(gè)營(yíng)運(yùn)成本費(fèi)用中占據(jù)越來(lái)越大的比例，加之目前各生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，多數(shù)企業(yè)利潤(rùn)空間不夠理想。因此電能費(fèi)用的控制顯然已經(jīng)成為經(jīng)營(yíng)管理者所關(guān)注的問(wèn)題所在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)的用電量占酒店賓館總用電量的70%以上，故節(jié)約低負(fù)荷時(shí)壓縮機(jī)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的消耗的能量，具有很重要的意義。所以，隨著負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)變化的變頻空調(diào)水系統(tǒng)和自適應(yīng)智能負(fù)荷調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸顯示其巨大的優(yōu)越性，而且得到越來(lái)越多的被廣泛推廣與應(yīng)用。采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮更加理想的工作狀態(tài)，更重要的是通常其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
中央空調(diào)系統(tǒng)一般主要由制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷媒循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤(pán)管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等組成。冷凍循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)冷凍水泵將常溫水泵入蒸發(fā)器盤(pán)管中與冷媒進(jìn)行間接熱交換，這樣原來(lái)的冷媒水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤(pán)管中吸收盤(pán)管周?chē)目諝鉄崃�，產(chǎn)生的低溫空氣由盤(pán)管風(fēng)機(jī)吹送到各個(gè)房間，從而達(dá)到降溫的目的。冷媒在蒸發(fā)器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過(guò)程完成后，再被送到冷凝器中去恢復(fù)常壓狀態(tài)，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過(guò)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水帶走。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將冷卻水通過(guò)冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤(pán)管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對(duì)其進(jìn)行自然冷卻或通過(guò)冷卻塔風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行噴淋式強(qiáng)迫風(fēng)冷。
在冬季需要制熱時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)僅需要通過(guò)冷熱水泵(在夏季稱(chēng)為冷凍水泵)將常溫水泵入蒸汽熱交換器的盤(pán)管，通過(guò)與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風(fēng)機(jī)盤(pán)管中，即可實(shí)現(xiàn)向用戶(hù)提供供暖熱風(fēng)。
由于不具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，空調(diào)溫度很難達(dá)到穩(wěn)定舒適，同時(shí)還會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。
一、變頻器中央空調(diào)智能控制
根據(jù)酒店賓館對(duì)溫度的控制要求，把中央空調(diào)系統(tǒng)的冷媒水回水管路中的回水溫度作為檢測(cè)對(duì)象，通過(guò)溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給中遠(yuǎn)變頻器智能接口，與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較產(chǎn)生差值信號(hào)，變頻器根據(jù)差值信號(hào)來(lái)控制水泵的工作頻率和轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)冷媒水的溫度可根據(jù)設(shè)定要求保持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免了人工控制而導(dǎo)致空調(diào)溫度忽高忽低的現(xiàn)象，提高了人體舒適度。系統(tǒng)圖如圖1所示。
〔1〕、制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)。
〔2〕、制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
該模式是在中央空調(diào)中熱泵運(yùn)行（即制熱）時(shí)水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)，當(dāng)溫度傳感檢測(cè)到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。
〔3〕、冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制
目前，在冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案最為常見(jiàn)，節(jié)電效果也較為顯著。該方案同樣在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過(guò)安裝在冷卻水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷卻水回水溫度來(lái)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水流量，當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，從而達(dá)到在保證中中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。
〔4〕、中遠(yuǎn)PLC控制
中央空調(diào)系統(tǒng)在變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)上通過(guò)PLC控制，可根據(jù)不同的時(shí)間段、不同的季節(jié)來(lái)進(jìn)行設(shè)置，控制更加合理，操作更加簡(jiǎn)單，節(jié)能效果更加明顯。系統(tǒng)圖如圖2所示。
二、變頻器節(jié)能分析
1. 從流體力學(xué)原理得知，水泵流量與電機(jī)轉(zhuǎn)速功率相關(guān)：水泵的流量（流量）與水泵（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速成正比，水泵的壓力與水泵（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速的平方成正比，水泵的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵的軸功率與水泵（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即水泵的軸功率與供電頻率的三次方成正比）：
眾所周知，在水系統(tǒng)中，對(duì)于水泵，其壓力（H）、流量（Q）、轉(zhuǎn)速（n）和軸功率（P）之間存在如下關(guān)系：
Q=K1×n
H=K2×n2
P=K3×H×Q=K1×K2×K3×n3=K×n3
由此可見(jiàn)，如果水泵的功率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速n可成比例下降，而此時(shí)的軸輸出功率P則成立方比關(guān)系下降，即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速n近似立方比關(guān)系，例如：一臺(tái)水泵電機(jī)功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原來(lái)轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16KW,省電為48.8%,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí),其耗電量為6.88KW,省電87%,風(fēng)機(jī)節(jié)能原理同理。
2. 功率因素補(bǔ)償節(jié)能,無(wú)功功率不但增加線(xiàn)損和設(shè)備的發(fā)熱,更主要的是功率因素的降低會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的無(wú)功電能消耗在線(xiàn)路當(dāng)中,設(shè)備使用效率低,浪費(fèi)嚴(yán)重,普通水泵、風(fēng)機(jī)電機(jī)的功率因素在0.6~0.7之間,使用中遠(yuǎn)變頻器后,由于變頻器的內(nèi)部渺茫波電容的作用,功率因素近似等于1,從而減少了無(wú)功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。
3. 軟啟動(dòng)節(jié)約維修費(fèi)用,由于電機(jī)為直接啟動(dòng)或降壓?jiǎn)?dòng),啟動(dòng)電流為4~7倍,額定電流,這樣會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊,同時(shí)啟動(dòng)時(shí)的沖擊會(huì)對(duì)檔板或閥門(mén)、管道等相關(guān)設(shè)備造成損害，而使用變頻器后，使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，減輕發(fā)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備的維修費(fèi)用。
三、應(yīng)用效果
無(wú)論是空調(diào)系統(tǒng)還是末端設(shè)備應(yīng)用中遠(yuǎn)變頻器實(shí)現(xiàn)智能控制后，輸出的空調(diào)溫度穩(wěn)定舒適，并且節(jié)能效果顯著，經(jīng)測(cè)試，節(jié)電率大于25%，同時(shí)還能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、減少故障率、節(jié)省維修費(fèi)用。
四、中遠(yuǎn)變頻器的技術(shù)特點(diǎn)
1、采用美國(guó)TI公司32位DSP芯片CPU，精度高，速度快。
2、選用德國(guó)及日本著名品牌的IGBT功率模塊。
3、采用獨(dú)特的空間矢量控制技術(shù)（已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利）
4、具有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償，電壓自動(dòng)調(diào)整功能。
5、具有過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱、接地等多重保護(hù)。
6、內(nèi)置RS485通訊接口，可計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程維護(hù)。
7、內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
8、載波頻率2－10KHz，靈活可調(diào),實(shí)現(xiàn)靜音運(yùn)行。 |
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