變頻調(diào)速節(jié)能裝置在冷凍水泵中的應(yīng)用

凌恒宇

【摘 要】 論文闡述了節(jié)能裝置在動力中心冷凍水泵上的節(jié)能應(yīng)用，其具有節(jié)能效果明顯，操作簡單，維護方便等特點，最主要的是不改變設(shè)備原來的操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行的節(jié)能改造。

【關(guān)鍵詞】 變頻調(diào)速節(jié)能裝置 功率 水泵 電機

引 言

隨著科技的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保備受大家的關(guān)注，經(jīng)過分析，動力車間的制冷站多臺冷凍水泵都具備很大的節(jié)能空間，對冷凍水泵設(shè)備運行狀況進行分析和研究后，決定采用變頻調(diào)頻裝置進行變頻節(jié)能改造，改造后能節(jié)約大量電能，通過調(diào)查后了解，變頻調(diào)速節(jié)能裝置使用壽命周期一般在十到十五年，變頻節(jié)能改造可以創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。下面結(jié)合動力中心中央空調(diào)系統(tǒng)中3臺110kW和1臺200KW冷凍水泵改造情況，談一下變頻調(diào)速節(jié)能裝置在動力中心的應(yīng)用。

1.水泵電機驅(qū)動部分改造方案

按下圖安裝SPS節(jié)能裝置，直接用節(jié)能裝置接入電源控制設(shè)備電機。

原系統(tǒng)水泵驅(qū)動方式為變頻控制，為了方便進行節(jié)能效果對比并簡化改造施工的工作量，因此采用增加一組節(jié)能控柜，使新的驅(qū)動系統(tǒng)控制電機。

將原變頻器到電機的電纜增加一條給節(jié)能柜，改由節(jié)電裝置機柜輸出到4臺電機，原啟動裝置還可使用。節(jié)電裝置的輸出接到節(jié)電柜。節(jié)能柜與原系統(tǒng)保持互鎖。由SPS節(jié)電裝置控制電機，節(jié)能路閉合時電機正常運行。需要轉(zhuǎn)換時，可斷開節(jié)能路，閉合原系統(tǒng)，由原系統(tǒng)裝置控制電機。

2.閉環(huán)控制系統(tǒng)

<1>對冷凍泵進行節(jié)能改造控制原理說明如下：PLC控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計算出溫差值;然后根據(jù)冷凍機的回水與出水的溫差值來控制冷凍泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度;溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度;反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能;

<2>系統(tǒng)流量、壓力保障

本方案的調(diào)節(jié)方式采用閉環(huán)自動調(diào)節(jié)控制，用溫度傳感器對冷凍水在主機上的出口水溫進行采樣，轉(zhuǎn)換成電量信號后送至溫控器將該信號與設(shè)定值進行比較運算后輸出一類比信號（一般為4-20MA、0-10V等）給PLC，由PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進行溫差閉環(huán)控制，手動/自動切換和手動頻率上升、下降由PLC控制，最后把數(shù)據(jù)傳關(guān)到上位機人機界面實行監(jiān)視控制。SPS主機根據(jù)PLC發(fā)出的類比信號決定其輸出頻率，以達到改變水泵轉(zhuǎn)速并調(diào)節(jié)流量的目的。

冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能系統(tǒng)在實際使用中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚程的平方成正比的關(guān)系，以及水泵的轉(zhuǎn)速與管損平方成正比的關(guān)系;在水泵的揚程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時管道損失也在降低，因此，系統(tǒng)對水泵揚程的實際需求一樣要降低;而通過設(shè)定主機下限頻率的方法又可保證系統(tǒng)對水泵揚程的最低需求。當冷冷凍水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時，頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率，保證管道內(nèi)的壓力和流量;當冷凍水出水溫度介于溫度下限設(shè)定值與溫度上限設(shè)定值時，通過對冷凍水出水溫度及溫度上、下限設(shè)定值進行PID計算，從而達到對頻率進行無極調(diào)速，閉環(huán)控制迅速準確。

使用變頻器過程中，如果VF曲線設(shè)備不當，輕則造成電機溫度升高，重則燒毀電機，SPS節(jié)電裝置具有獨特“負載跟蹤技術(shù)”，可以根據(jù)負載的變化實時調(diào)整電機的電壓和電流，優(yōu)化電機效率同時使電機溫度降低。

總之，在工業(yè)領(lǐng)域中，變頻調(diào)速裝置具有精確，高效的特點，可滿足用戶的不同要求。從動力中心所取得的節(jié)能量來看，任何負載變化較大的水泵都應(yīng)該考慮使用變頻節(jié)能調(diào)速裝置，且該裝置對電機進行了軟啟動，減輕了對系統(tǒng)的沖擊，從而延長了系統(tǒng)的壽命，降低了維修費用。

【參考文獻】

[1] 焦勇;楊慶堂;郭敬紅;;通用變頻器的保護功能分析[J];船電技術(shù);2011年01期

[2] 王育忠;變頻器在中央空調(diào)循環(huán)水泵的節(jié)能應(yīng)用[J];電工技術(shù);2007年08期

[3] 謝國政;廖學理;;高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[A];云南電力裝備制造業(yè)振興與創(chuàng)新論壇論文集[C];2007年

[4] 宋莉 宋蓓蓓;電氣節(jié)能技術(shù)[N];科技日報;2009年

[5] 卞清;專用變頻調(diào)速器研究與設(shè)計[D];廣西工學院;2010年

[6] 李遵基，變頻控制原理與應(yīng)用，華北電力大學出版社

[7] 冷增祥 ，中、高壓變頻器概述，江蘇電機工程，2002-2003年