节能改造方案---空调.doc

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1随着我国国民经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，中央空调已进入宾馆、饭店、工矿企业、办公楼等各领域。常规中央空调系统是按照最大冷热负荷进行选型设计。而全年最热及最冷的天气只有几天，因而中央空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行，造成了电能极大的浪费，随着科技的发展，变频器已广泛应用于各行各业，其价格便宜，技术成熟，特别是对风机、水泵的节能改造目前已在工业领域中广泛推广，其平均节电在30%以上。一、中央空调节能最佳方法由于中央空调主要设备是风机水泵，所以节能最佳方法就是采用变频器。目前大多数中间空调还采用以往旧的控制方式，即：通过改变压缩机机组、水泵、风机启停台数，以达到调节温度的目的。该调节方式缺点集中表现为如下几点：设备长时间全开或全闭，轮流运行，浪费电能惊人。电机直接工频启动，冲击电流大，严重影响设备使用寿命。温控效果不佳。当环境或冷热负荷发生变化时，只能通过增减冷热水泵的数量或使用挡风板来调节室内温度，温度波动大，舒适感差。中央空调采用变频器后有如下优点：变频器可软启动电机，大大减小冲击电流，降低电机轴承磨损，延长轴承寿命。调节水泵风机流量、压力可直接通过更改变频器的运行频率来完成，可减少或取消挡板、阀门。系统耗电大大下降，噪声减小。若采用温度闭环控制方式，系统可通过检测环境温度，自动调节风量，随天气、热负荷的变化自动调节，温度变化小，调节迅速。系统可通过现场总线与中央控制室联网，实现集中远程监控。二、供水系统变频节能改造无论是溴化锂机组或电制冷（氟利昂）机组的中央空调系统，主机自身的能量消耗有机组控制，机外的电力消耗组不能控制，而这部分的成本是相当高的，却通常被人忽视了。尤其是溴化锂机组，在额定状态制冷运用行时，机外水泵、冷却塔的电机耗电量约占总体能源消耗成本的30%（以每公斤油2元、每度电1元计算）。无论从环境保护角度还是用户切身利益角度，都应将中央空调系统设计成最节能的系统。采用变频器来控制机外水泵电机、冷却塔电机是最简单、最有效的节能措施。一般情况节电20%50%，每年可节省机组及系统总运行费用的12%20%，十分惊人。1、冷却水泵变频控制中央空调的冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的，当环境温度及各种外界因素，冷冻机组不需要开启全部压缩机组，此时空调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小，这时就可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速，降低冷却水的循环速度及流量，使冷却水的冷负荷被冷凝系统充分利用，从而达到节能目的。从我公司对中央空调的变频节能改造得出以下的数据，其冷却水泵、冷温水泵在低流量运行时，可以大幅度节省电力，尤其针对直燃机冷却水流量曲线的特点，采用变频控制，意义更大，从远大BZ型直燃机中央空调系统采用海利普变频器控制水泵测试数据为例：当制冷量75%时，机组所需冷却水流量34%，水泵电耗约20%；当制冷量50%时，机组所需冷却水流量22%，水泵电耗约15%。2、冷温水泵变频控制中央空调的冷媒水泵的功率是根据空调满负荷工作设计的，当宾馆、酒店、大厦需要的冷量或热量没有达到空调的满负荷，这时就可以通过变频器调速器来调节冷媒水泵的转速，降低冷媒水的循环速度，使冷量和热量得到充分利用，从而达到节能目的。如果制冷、采暖共用一台水泵，则冬季水泵流量只需50%，自然可大大节省电力；即使是冬夏分泵运行，也可在低负荷季节适当降低流量，如90%流量时，电耗约75%。3、冷却塔风机变频控制风机功率一般都较小，节电不如水泵明显。但风机采取变频控制能极大地有助于冷却水恒温，这对于机组制冷恒温极为关键；且能使机组溶液循环稳定，获得最大限度的节省燃料。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水，节省水源、延缓水质劣化、减少水雾对周围的影响。4、采用变频器的其他益处由于变频器的启动、停止过程是渐强、渐弱式，能消除电机启动对电网的冲击。并可避免电机因过载而引起的故障。由于电机经常处于低负荷运行，能大幅度延长电机及水泵、风机的寿命，同时因没有启动、停止的冲击，加上流量的减少，管路承压及所受冲击力减小，故对管道、阀门、末端设备也起到了保护作用。另一方面，设备噪音、震动均减小，保护了环境。5、中央空调机组外变频器的控制方式根据冷却水出/入口的温度改变水泵转速，调整流量；根据冷却水入口温度改变冷却塔风机转速，调整水温；根据冷温水出/入口的温差改变水泵转速，调整流量；根据冷却水出水的温度改变水泵转速，调整流量；根据冷媒水的回水温度改变水泵转速，调节税流量；三、中央空调末端设备变风量机组变频控制变风量机组也是中央空调系统重要的组成部分，其性能指标（风量、冷量、噪音、用电量）的优劣，除了变风量机组本身的性能外，更重要的还取决于控制的模式、控制器的性能、品质。随着中央空调的不断普及，变风量机组调节控制器已经经历了三个发展阶段：第一阶段：风阀调节。能起到调节风量的作用，但电能量消耗大、噪音大。第二阶段：可控硅调压调速。能起到调节风量、冷量、节能的作用，对变风量机组的噪音有一定的改良作用，其缺点是体积大、可靠性稳定性低、故障率高。第三阶段：变频调节。能最大限度的满足变风量机组对风量、冷量、噪音的调节要求，节能效果更明显，体积小，可靠性稳定性高。目前，变频控制器以其特有的优势，正被中央空调业内人士所青睐。中央空调变频节能的改造方案 2一、概述 在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行，只好采用节流或回流的方式来调节流量，产生大量的节流或回流损失，且对水泵电机而言，由于它是在工频下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。由于四季的变化，阴晴雨雪及白天与黑夜时，外界温度不同，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。据统计，67%的工程设计热负荷值为94-165W/m2，而实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m2，满负荷运行时间每年不超过10-20小时。实践证明，在中央空调的循环系统(冷却泵和冷冻泵)中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力的变化用来取代阀门控制流量，能取得明显的节能效果。二、节能原理 由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低水泵、风机的转速就，水泵、风机的功率可以下降得更多。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=(45/50)3=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。由以上内容可以看出，用变频器进行流量（风量）控制时，可节约大量电能。中央空调系统在设计时是按现场最大冷量需求量来考虑的，其冷却泵，冷冻泵按单台设备的最大工况来考虑的，在实际使用中有90%多的时间，冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下。而用阀门、自动阀调节不仅增大了系统节流损失，而且由于对空调的调节是阶段性的，造成整个空调系统工作在波动状态；而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制，并可通过变频节能收回投资。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节，使系统工作状态稳定，并延长机组及网管的使用寿命。因此，随热负荷而改变水量的变流量空调水系统显示了巨大的优越性，因而得到越来越广泛的应用，采用SPWM变频器调节泵的转速，可以方便地调节水的流量，根据负荷变化的反馈信号经PID调节与变频器组成闭环控制系统，使泵的转速随负荷变化，这样就可以实现节能，其节能率通常都在20%以上。改造的节电率与用户的使用情况密切相关，一般情况下，春、秋两季运行节电率较高，可达40%以上，夏季由于用户本身需要的电能就大，可节省的空间有限，一般在20%左右。三、节能方案1、整体说明贵司中央空调系统目前有六套机组，每套机组有1台90KW冷却泵，1台75KW冷冻泵。我们可对冷却系统和冷冻系统进行节能改造。中央空调实际运行时，冷却系统和冷冻系统的进、出水温差（T）约为2oC，根据：冷冻水、冷却水带走的热量（r）_= 流量(Q)温差（T）我们可以适当提高温差（T），降低流量(Q)，也即降低转速，即可达到节能的目的。中央空调系统变频改造的原理示意图如下：2、冷冻水系统对于冷冻水系统，由于低温冷冻水温度取决于蒸发器的运行参数（贵司冷冻水出水温度为12），只需控制高温冷冻水（回水）的温度，即可控制温差，现采用温度传感器、PID调节器和变频器组成闭环控制系统，冷冻水回水温度控制在T1（例如17），使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变化。 3、冷却水系统对于冷却水系统，取冷凝器两侧冷却水的温度作为控制参数，采用温度传感器、PID温差调节器和变频器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），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化，而冷却水的温差保持在设定值不变，使系统在满足主机工况不变条件下，冷却水泵系统节能最大。4、控制方式本方案在保留原工频系统的基础上加装，与原工频系统之间仅设置连锁以确保系统工作安全。四、系统报价1、 器件选型从性价比的角度出发，主要器件变频器和温度传感器选用进口名牌部件国内组装的产品。低压电器部份选用法国施耐德系列产品。变频器选用英威腾INVT-G9系列产品，因水泵负载不重，按1：1的比例配置即可。温度传感器选用秦仪公司生产的管道式温度变送器。另外根据贵司要求提供用进口变频器取代国产变频器进行改造的报价。2、 系统综合报价贵司目前的中央空调系统变频改造工程费用如下：（含控制柜体，工/变频转换电路，温度传感器，PID等及安装调试费用，不含变频器本身价格，该项单列）序号 变频改造设备 配套电机功率 数量(台) 单价(元/台) 小计(元)1 冷冻泵 75KW 1 2 冷却泵 90KW 1 合计 2 英威腾公司变频器相应型号报价Invt-P9-075T4 75KWInvt-P9-090T4 90KW工程总造价： 3、 付款方式签订合同后预付30定金，余款70在安装调试完3天内付清。五、中央空调系统经变频改造后的性能（1）采用变频器闭环控制，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的节能。（2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。（3）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。（4）变频调速闭环控制系统与原工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。中央空调系统变频节能改造方案 3一、概述 中央空调系统在现代企业及生活环境改善方面极为普遍，而且某此生活环境或生产工序中是属必须的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有湿度、洁净度等。至所以要中央空调系统，目的是提高产品质量，提高人的舒适度，集中供冷供热效率高，便管理，节省投资等原因，为此几乎企业、高层商厦、商务大楼、会场、剧场、办公室、图书馆、宾馆、商场、超市、酒店、娱乐场、体育馆等中大型建筑上都采用中央空调的，它是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常之大，是用电大户，几乎占了用电量50%以上，日常开支费用很大。 由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量；采用变频调速技术不仅能使商场室温维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能效果高达30%以上，能带来很好的经济效益。二、中央空调系统构成及工作原理 中央空调系统主要由以下几个部分组成，如图一所示：1、冷冻机组：通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”作用，使冷冻水降温为57 。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。内部热交换产生的热量，通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是中央空调的“制冷源”。2、冷冻水塔：用于为冷冻机组提供“冷却水”。 3、“外部热交换”系统：由两个循环水系统组成： 、冷冻水循环系统 由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。 、冷却水循环系统 由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入水塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷冻机组，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。 4、冷却风机 、室内风机：安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换； 、冷却塔风机 用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。 中央空调系统的四个部分都可以实施节电改造。但冷冻水机组和冷却水机组的改造改造后节电效果最为理想，文章中我们将重点阐述对冷冻机组和冷却机组的变频调速技术改造。次要说明冷却风机的变频调速技术改造。 三、中央空调变频系统具体改造方案 现将淅江省嘉兴市某集团公司办公楼的中央空调系统的变频节能改造方案做一具体介绍。1中央空调原系统简介：1.1该集团中央空调系统改造前的主要设备和控制方式：450冷吨冷气主机2台，型号为特灵二极式离心机，两台并联运行；冷冻水泵2台，扬程28米配有功率45KW，冷却水泵有2台，扬程35米，配用功率75KW。均采用两用一备的方式运行。冷却塔2台，风扇电机11KW，并联运行。室内风机4台，5.5KW，并联运行。1.2原系统的运行及存在问题：该集团是一家合资企业，为了给员工营造一个良好的工作环境，办公楼大部空间采用全封密的，且公司大部分空间自然通风效果不好，所以对夏季冷气质量的要求较高。所以除了一些节假日外，其它时间中央空调都是全开的。由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设计余量。其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。而且冷冻、冷却水泵采用的均是Y起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的34倍，在如此大的电流冲击下，接触器的使用寿命大大下降；同时，启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械器件、轴承、阀门和管道等造成破坏，从而增加维修工作量、维修费用、设备也容易老化。另外由于冷冻泵轴输送的冷量不能跟随系统实际负荷的变化，其热力工况的平衡只能由人工调整冷冻主机出水温度，以及大流量小温差来掩盖。这样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环境、运行质量。特别是在环境温度偏低、某些末端设备温控稍有失灵或灵敏度不高时，将会导致大面积空调室温偏冷，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。因为空调偏冷的问题经常接到员工的投诉，处理这些投诉造成不少人力资源的浪费。根据实际情况，我们向该集团负责人提出：利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度模块、温度传感器等构成的温差闭环自动调速系统。对冷冻、冷却水泵进行改造，以节约电能、稳定系统、延长设备寿命。2中央空调系统节能改造的具体方案21该中央空调节能系统具体装机清单如表二：22介绍变频节电原理： 变频节能原理： 由流体传输设备（水泵、风机）的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）。变频器节能的效果是十分显著的，这种节能回报是看到见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通过图三可以直观的看出在流量变化时只要对转速（频率）稍作改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变，就因此特点使得变频调速装置成为一种趋势，而且不断深入并应用于各行各业的调速领域。 欢迎访根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的输出功率。 图中阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与变频运行状态在随着流量变化所耗功率差。 23介绍系统电路设计和控制方式 根据中央空调系统冷却水系统的一般装机，建议在冷却水系统和冷冻水系统各装两套传动之星SD-YP系列一体化变频调速控制柜，其中冷却变频调速控制柜供两台冷却水泵切换（循环）使用，冷冻变频调速控制柜供两台冷冻水泵切换（循环）使用。变频节能调速系统是在保留原工频系统的基础上加装改装的，变频节能系统的联动控制功能与原工频系统的联动控制功能相同，变频节能系统与原工频系统之间设置了联锁保护，以确保系统工作安全。利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，为了达到节能目的提供了可靠的技术条件。如图四所示： 1系统主电路的控制设计 根据具体情况，同时考虑到成本控制，原有的电器设备尽可能的利用。冷冻水泵及冷却水泵均采用一用一备的方式运行，因备用泵转换时间与空调主机转换时间一致，均为一个月转换一次，切换频率不高，决定将冷冻水泵和冷却水泵电机的主备切换控制利用原有电器设备，通过接触器、启停按钮、转换开关进行电气和机械互锁。确保每台水泵只能由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交流短路事故；并且每台变频器任何时间只能拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。2系统功能控制方式 上位机监控系统主要通过人机界面完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务，下位机PLC主要完成数据采集，现场设备的控制及连锁等功能。具体工作流程： 开机：开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由冷水及冷却水泵的接触器向制冷机发出联锁信号，开启制冷机，由变频器、温度传感器、温度模块组成的温差闭环控制电路对水泵进行调速以控制工作流量，同时PLC控制冷却塔根据温度传感器信号自动选择开启台数。当过滤网前后压差超出设定值时，PLC发出过滤堵塞报警信号。送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后，用PID方式控制变频器，从而调节风机的转速，达到调节回风温度的目的。停机：关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时十五分钟后自动关闭。 保护：由压力传感器控制冷水及冷却水的缺水保护，压力偏低时自动开启补水泵补水。24介绍系统节能改造原理 下图为变频节能系统示意图图五 1、对冷冻泵进行变频改造控制原理说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能； 2、对冷却泵进行变频改造由于冷冻机组运行时，其冷凝器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。冷却水进水出水温差大，说明冷冻机负荷大，需冷却水带走的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环量；温差小，则说明，冷冻机负荷小，需带走的热量小，可降低冷却泵的转速，减小冷却水的循环量，以节约电能。3、冷却塔风机变频控制 通过检测冷却塔水温度对冷却塔风机进行变频调速闭环控制，使冷却塔水温度恒定在设定温度，可以有效地节省风机的电能额外损耗，能达到最佳节电效果。 4、室内风机组变频控制 通过检测冷房温度对变风机组的风机进行变频调速闭环控制，实现冷房温度恒定在设定温度。室内风机组变频控制后可达到理想的节电效果，并且空调效果较佳。25系统流量、压力保障 本方案的调节方式采用闭环自动调节控制，冷却水泵系统和冷冻水泵系统的调节方式基本相同，用温度传感器对冷却（冷冻）水在主机上的出口水温进行采样，转换成电量信号后送至温控器将该信号与设定值进行比较运算后输出一类比信号（一般为420MA、010V等）给PLC，由PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块进行温差闭环控制，手动/自动切换和手动频率上升、下降由PLC控制，最后把数据传关到上位机人机界面实行监视控制。变频器根据PLC发出的类比信号决定其输出频率，以达到改变水泵转速并调节流量的目的。冷却（冷冻）水系统的变频节能系统在实际使用中要考虑水泵的转速与扬程的平方成正比的关系，以及水泵的转速与管损平方成正比的关系；在水泵的扬程随转速的降低而降低的同时管道损失也在降低，因此，系统对水泵扬程的实际需求一样要降低；而通过设定变频器下限频率的方法又可保证系统对水泵扬程的最低需求。供水压力的稳定和调节量可以通过PID参数的调整。当供水需求量减少时，管道压力逐渐升高，内部PID调节器输出频率降低，当变频器输出频率低至0HZ时，而管道在一设定时间内还高于设定压力，变频器切断当前变频控制泵，转而控制下一个原工频控制泵，变频器在水泵控制转换过程中，逐渐轮换使用水泵，使每个水泵的利用率均等，增加系统、管道压力的稳定性和可靠性。四、中央空调系统进行变频改造的优点 变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还具有以下优点： （1）、电机起动是软起动，电流从OA到额定电流变化，减小了大电流对电机的冲击； （2）、电机软起动转速从0开始缓慢升速，可以有效减少水泵或风机的机械磨损； （3）、变频器是高性能的电力电子设备，具有较强的电机保护功能，能延长系统的各部件使用寿命； （4）、使室温维持恒定，让人感到舒适；（5）、经过改造后，可以使系统具有较高的可靠性，减少了环境噪音，减少了维修维护工作量。 五、传动之星SD-YP系列一体化变频器的优点1.采用独特的空间矢量（SVPWM）调制方式；2.操作简单，具有键盘锁定功能，防止误操作；3.内置PID功能，可接受多种给定、反遗信号； 4.具有节电、市电和停止三位锁定开关，便于转换及管理；5.保护功能完善，可远程控制；6.超静音优化设计，降低电机噪声；7.安装比较方便，不用破坏原有的配电设施及环境；8.稳定整个系统的正常运行，抗干扰能力强；9.具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能。六、结束语 在科技日新月异的今天，积极推广变频调速节能技术的应用，使其转化为社会生产力，是我们工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。随着变频器应用普及时代的来临，我公司已将变频器的应用扩展到传统中央空调改造的领域，不仅扩大了变频器的应用市场，而且为中央空调应用也提出了新的课题。预计在不久的将来，由于变频调速技术的介入，中央空调系统将真正地进入经济运行时代，希望上述工作对于同仁们在传统的电气传动设备技术改造和推进高新技术产品的普及应用工作中能有所启示和借鉴。中央空调系统变频节能改造方案 4一、变频器工作原理及技术规范 1、变频器原理介绍变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。低压变频器主要采用交直交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。通过变频器可以自由调节电机的速度。如图1为变频器内的控制电路框图。图1变频器内的控制电路框图2、变频器技术规范 二、节能分析变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Qn，Hn2，Pn3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。如下图示为压力H-流量Q曲线特性图:风机、泵类在管路特性曲线R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机、泵类所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小流量到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机、泵类的工作点移到R2上的B点，压力增大到H2，这时风机、泵类所需的功率正比于H2与Q2的乘积，即正比于BH2OQ2的面积。显然风机、泵类所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。n1-代表电机在额定转速运行时的特性；n2-代表电机降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机、泵类管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机、泵类管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。 若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算：若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。三、改造前设备工况贵公司设备是通过调节阀门的开启角度的机械调节方法来满足不同的水流量，这种操作方式的缺点是:（1）电机及风机的转速高，负荷强度重，电能浪费严重；（2）电气控制直接起动，启动时电流对电网冲击大，需要的电源（电网）容量大，功率因素较低；（3）起动时机械冲击大,设备使用寿命低；（4）电气保护特性差，当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备等。采用变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。四、变频改造方案贵公司二车间冷水泵系统为一用一备，变频控制柜具有切换功能，可以选择1#或2#启动，并且在变频器出现故障时可选择1#工频启动，以保证生产的连续性。变频根据压力信号自动调节电机的转速。变频柜控制电气图如下：中央空调系统冷却水和冷冻水循环系统节能改造 5德力西（杭州）变频器有限公司一、前言 作为建筑内部重点耗能设备，中央空调系统的耗电一般要占整座建筑电耗的 40% 以上。而中央空调机组是以满足使用场所的最大冷热量来进行设计的，而在实际应用中绝大多数用户在使用时，冷热负荷是变化的，一般与最大设计供冷热量存在着很大的差异，系统各部分 90% 以上运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式来调节水量和风量，这种调节方式的缺点不仅是消耗大量能量，而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不良。 利用变频器通过对中央空调的末端空调风机箱、冷冻水 / 冷却水水泵、冷却塔风机、甚至主机驱动电机转速等进行控制调节，从而使空调各子系统风量、水流量等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节，不但能改善系统的调节品质，达到阀门、风门节 / 回流调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节性能，改善空调的舒适性；还能节省大量电能。二、中央空调系统的构成及工作原理 制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带有热量的冷却水送到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去，如下图所示： 冷冻水循环系统：由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，通过各房间的盘管，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。同时，房间内的热量被冷冻水吸收，使冷冻水的温度升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水，如此循环不已。从冷冻主机流出，进入房间的冷冻水简称为“出水”，流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。 冷却水循环系统 ：由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降温了的冷却水，送回到冷冻机组。如此不断循环，带走了冷冻主机释放的热量。流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”，从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样，回水的温度将高于进水的温度形成温差。三、中央空调变频器节能改造 由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20设计余量，然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以节能的潜力就较大，其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。水泵系统的流量与压差以前是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。再因水泵采用的是Y起动方式，电机的起动电流平均为其额定电流的34倍，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械零件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。 1.冷冻系统的改造 冷冻系统进行恒温控制。以回水温度信号作为目标信号，使压差的目标值可以在一定范围内根据回水温度进行适当调整。就是说，当房间温度较低时，使压差的目标值适当下降一些，减小冷冻泵的平均转速，提高节能效果。这样一来，既考虑到了环境温度的因素，又改善了节能效果。具体方法是：在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，可将其设定为下限频率。水泵电机频率调节是通过安装在系统管道上温度传感器测回水温度。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时，变频器输出上限频率，水泵电机高速运转；当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率工作。 2.冷却系统的改造 冷却系统变频改造采用两个温度传感器检测冷却水的进水温度和回水温度, 当进水和回水温差大时, 冷却水泵及冷却风机加速运行, 使进水和回水温差保持在5左右; 当进水和回水温差偏小时, 降低冷却水泵和冷却风机的速度, 以达到节能的目的。 四、