变频空调系统范文

变频空调系统范文（精选12篇）

变频空调系统 第1篇

该工程为一栋16层住院楼, 标准层为病房, 采用风机盘管加新风;部分楼层是大空间, 采用全空气系统。制冷主机、冷却塔均工频运行, 冷冻水泵变频控制, 由厂家与设计互相配合完成变频控制系统的深化方案。

1 水泵频率下限

配合初期水泵厂家提出水泵有静扬程, 变频下限应设为30~35Hz, 更低频率时水泵可能不会运转。静扬程可由水泵进出水口的落差、要求的供水压力或水泵并联运行时的出口压力等因素造成。但空调冷水系统是闭式循环, 理论上静压差为零。即便是开式膨胀水箱接入水系统也是接到水泵吸入点, 形成的压差也是推动而不是阻碍水流运行。

经与水泵厂家仔细分析, 厂家经验中频率下限的水泵是能运转的, 但管道中水不流动, 水泵短暂运转后就停机保护。水不流动应是某处阀门没开, 而水流开关未冲开可能是重要原因。为防止水流过小主机内可能结冰, 水流开关一般设置了最小流量以保护主机, 水泵频率过低冲不开水流开关就导致了水系统不运转。

本工程采用的主机最小水流量设置在额定流量的40%左右。对于给定水泵, 频率与转速成正比, 而转速和流量成正比, 按管网特性不变可估算出冲开水流开关的频率在20Hz左右。实际调试过程中, 由于水系统启动时的初始阻力要比稳定运行后的阻力稍大, 水泵启动的频率下限测试为26Hz。由于频率的可调范围直接决定了水泵功率的可调范围, 频率的变化下限应根据计算和实测结合确认。通过适当调整水系统中的静态阻力元件例如水流开关、止回阀等的开启压力, 可调整变频下限;但同时也要向主机厂家确认安全运行的流量范围, 保证主机正常工作。

2 相似律的适用

按流体力学原理, 相似律适用于符合几何、运动和动力相似的水泵[1], 单独把变频调速水泵作为研究对象是满足相似条件的。以整个水泵和管道作为研究对象, 当管网的特性发生变化如阀门的开度调节时, 相似律不再适用。图1中A点为设计工况点, 此时水系统满负荷工作, 流量压力均已知。通过管网特性曲线H0=S0Q02, 可求出管网阻抗S0。

当末端负荷变小, 比例积分阀根据回风温度调小开度, 水量减小为Q1, 管网阻力增大。节流后的工作点沿水泵性能曲线变化到B点;管网特性变化, 管网阻抗从S0变大为S1, B点是S1与水泵特性曲线的交点[2]。

若直接调频达到需要的流量Q1, 工作点沿管网特性曲线S0从A变化到C, 流量、扬程减小为Q1、H2。但实际工程中末端均设置二通阀来快速响应回风温度的变化, 二通阀的调节影响管网阻抗, 不再适用相似律。但是不同频率下的水泵性能曲线是接近平行于F0的一簇曲线, 可由厂家提供各频率下特性曲线及拟合公式。因此以末端所需流量Q1做垂线与某一频率下泵的特性曲线相交, 作为水泵调频后工作点, 工作点频率位于A、C点的频率之间。

3 定压差和定温差控制

变频水系统中定压差和定温差策略均能控制水泵按负荷变化调速, 但要采取措施保证各环路的水量分配。

定温差控制系统的温度传感器一般设置在供回水主管处, 各分支环路可设置定压差控制阀来保证末端水量。在供回水温差恒定、末端较多且负荷分散时, 个别末端关闭产生的温差变化较小, 温度传感器需要较高的精度来测量并反馈信号。以常用的二等铂电阻温度传感器精度0.3℃为例, 供回水温差5℃, 粗略估算负荷波动6%会引起传感器反馈。对于16层的住院楼, 相当于近1层末端全部关掉, 才能引起温度传感器反馈。按一等铂电阻或AA级温度传感器精度0.15/0.1℃计算, 负荷分别波动约3%、2%, 大致是标准层负荷波动48%和32%时传感器发生反馈。

温度传感器精度越高价格就越高, 校准和维护成本也较高。限于精度和成本, 定温差控制不能对较小的负荷变化反馈信号和变频调速。但层数较少、末端冷量较大时, 末端启闭的负荷波动较大, 可适用定温差控制。所以定温差控制方式的采用要综合考虑实际工程形式和经济性。

定压差控制一般采用最不利环路末端定压差控制方式。环路的二通调节阀根据回风温度的变化调节开度, 引起环路压差变化, 压差传感器采集信号传给变频控制装置, 控制装置改变水泵的运行频率, 从而改变系统流量, 并维持末端环路一定的恒压差。当控制点压差小于设定值时增频调节, 增加水泵扬程和流量;大于设定值时降频调节, 降低水泵扬程和流量。

如图2所示末端AB环路两端设置压差传感器。AB段阻抗为Sn1, 末端压差设定为H0, 管路ACB段的阻抗为Sn2, 满负荷工况点为图1中的A点, 各参数均可知。当末端AB环路负荷减小, 工作点移动到图1中B点, 水泵通过调节频率取得工作点D, 扬程、功率均比B点小。但调速后的系统扬程必须大于H0, 可见末端定压差值H0越大, 水泵的扬程和变频调节范围就越小。变流量设计时应尽量设定较小的恒压差值, 但是恒压差值比较小也会带来压差变化小、控制精度降低的问题。建议由设计提供最小恒压差值的计算值, 水泵厂家深化调试以取得较优的恒压差值。

4 结论

(1) 水泵的变频下限要根据水量开关设定值和系统实际情况计算, 既要保证主机和水系统正常运转, 也要尽可能降低频率下限, 扩大水泵的变频范围, 增大节能空间。

(2) 相似律在变频水泵沿某一固定管网特性曲线变化时成立, 位于不同管网特性曲线上的工作点不能直接使用相似律计算, 可通过先按管网特性曲线变化到中间点, 再从中间点与不同频率下水泵性能曲线的交点来确定。

(3) 最不利环路的定压差控制值越大, 水泵频率的可调范围就越小, 因此在适用定压差控制过程中, 必须要注意选取合适的末端定压差值, 建议根据设计工况下末端的最大压损来调试确认较优的定压差值。

参考文献

[1]张文钢, 黄刘琦.水泵的节能技术[M].上海交通大学出版社, 2010.

中央空调系统变频节能改造方案 第2篇

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刘佳畅

摘要 在我国经济快速发展的大背景下，能源（水、电、油）的消耗在企业中所占的比重越来越高，也受到愈来愈大的重视。同时由于房地产的快速发展需求，中央空调的市场需求呈现强劲的增长趋势。在市场容量不断增大的吸引下，越来越多的厂家加入到商用中央空调的领域。变频技术应用于中央空调系统，对提升中央空调自动化水平、降低能耗、减少对电网的冲击、延长机械及管网的使用寿命，都具有重要的意义。

关键字 中央空调系统；水泵；风机；变频器

Abstract

Keywords 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，而且是某些生活环境或生产工序中所必须配备的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有湿度、洁净度等。之所以要求配置中央空调系统，目的在于提高产品质量，提高人的舒适度，而且集中供冷供热效率高，便于管理，节省投资等。为此，几乎所有企业、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，它是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，但由于它的电能消耗非常之大，是用电大户，几乎占了用电量的50%以上，因此其日常开支费用很大。

中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计的，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，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、D/A转换模块、温度传感器、温度模块等部件的有机结合，可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，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。中央空调系统构成及工作原理

如图1所示，中央空调系统主要由以下几个部分组成。2.1 冷冻机组

通往各个房间的循环水经由冷冻机组进行“内部热交换”作用，使冷冻水降温为5~7℃。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”。2.2 冷冻水塔

用于为冷冻机组提供“冷却水”。2.3 “外部热交换”系统

此系统由两个循环水系统组成：

1）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；

2）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，促使冷却水温度升高，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，带走冷冻机组所释放的热量。

2.4 冷却风机

1）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。2）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改造后的节电效果最为理想。因此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。3 中央空调系统变频改造的具体方案

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。3.1 中央空调原系统存在的问题

该集团中央空调系统改造前的主要设备和控制方式：

1）450 t冷气主机2台，型号为特灵二极式离心机，两台并联运行； 2）冷冻水泵2台，扬程28 m，配用功率45 kW；

3）冷却水泵有2台，扬程35m，配用功率75 kW，冷冻水泵与冷却水泵均采用一用一备的方式运行； 4）冷却塔2台，风扇电机11 kW，并联运行，室内风机4台，5.5 kW，并联运行。

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，办公楼大部分空间采用全封密的模式，因此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。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按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%~20%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。原系统中冷冻、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3~4 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，容易对机械部件、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，结果只能是用大流量获得小温差。这样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环

境与运行质量。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。

针对上述实际情况，对该集团的中央空调系统实施了利用变频器、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的方案。主要对冷冻、冷却水泵进行了变频调速技术改造，达到节约电能、稳定系统、延长设备寿命，提高环境舒适度的目的。3.2 中央空调系统节能改造的具体方案

对该中央空调节能系统进行变频节能改造的具体装机清单如表1所列。

3.2.1 变频节电原理

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，这种节能回报是看得见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通过图2 可以直观地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，此特点使得使用变频器进行调速成为一种趋势，而且不断深入并应用于各行各业的调速领域。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消耗的功率差。3.2.2 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形式，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，为达到节能的目的提供了可靠的技术条件。如图3所示，给出了主电路具体的改造方案。

3.2.3 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，尽可能地利用原有的电器设备。冷冻水泵及冷却水泵均采用一用一备的运行方式，因备用泵转换时间与空调主机转换时间一致，切换频率不高，所以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。3.2.4 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，现场设备的控制及联锁等功能。具体工作过程中，开机时，开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由控制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。停机时，关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时15 min 后自动关闭。保护时，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。

3.3 系统节能改造原理

变频节能系统示意图如图4所示。

1）对冷冻泵进行变频改造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，加大流量，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，减小流量，降低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的温度对冷却塔风机进行变频调速闭环控制，使冷却塔水温恒定在设定温度，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，并且使空调效果更佳。

3.4 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模拟信号（一般为4~20 mA、0~10 V等）给PLC，由PLC、D/A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，最后把数据传送到上位机人机界面实行监视控制。变频器根据PLC 发出的模拟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0 Hz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。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0 A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，能延长系统各部件的使用寿命； 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。5 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、反馈信号；

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，不用改变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。6 结语

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，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

基于变频压缩机的空调系统分析 第3篇

关键词：变频压缩机；环境温度；空调系统

引言：为了确保家用和商用设备的高效运行，我们需要使用一套交互系统，这套系统包含自动诊断、交互控制、自动控制以及完整的暖通空调组件。近年来，随着新技术的发展，有人提出了一个更强大的诊断和监控的工具，此工具可以帮助工程师、维护管理人员和一线技术员发现暖通空调系统中的小问题并能够进行定位，从而可以在其发展为大问题前将其控制住。这种技术的发展涉及到元件、系统、信息技术服务之间通信的提高，而且受到暖通空调系统从制造到控制全方面的影响。更好的诊断和监控空气处理设备、制冷机、泵和变风量设备的结果就是能够从实质上减少成本。配合使用统计分析和系统数据库，这些诊断和监控工具可以帮助技术员分析运行偏差，并精确地找到问题根源并提供解决方案，从而管理人员可以快速实施最为恰当的解决方案。我们也可以找出更多关于权限控制、安全、闭合电路和功率监控的系统互通性。现在同一个互通动作传感器可以预警安全系统、访问控制系统和暖通空调系统。简而言之就是一个传感器可以处理六个系统的输出。这种进步为用户提供了更多的控制，为管理人员提供了更多可选择的设置以及更聪明的经营，也为供应商提供了更多的机会。

本文研究的目的是为了了解在不同功率输入和不同温度新风的情况下的空调循环效率，从而找出系统最佳运行工况以尽最大可能地节能。

一、变频压缩机

在制冷系统中越来越多的使用到变频压缩机，在逐时的容积控制中压缩机的速度的改变可能会导致运行不稳定，其原因是由于系统固有的特性。本文记录了由于系统固有的特性所导致的变频压缩机制冷系统的稳定性研究。当冷凝温度和蒸发温度改变时，压缩机性能由依据冷量、输入功率、制冷剂流量所做的图表来描述。这些图表通常只提供基础功率，制造商很少为压缩机电机电源电流不同频率的值提供工作曲线。因此，频率改变时确定压缩机性能曲线是很重要的。特别的是，变频压缩机真实的工作情况可以视为一系列频率不变的无穷个压缩机的性能。为了研究压缩机变频性能，冷量、输入功率、制冷剂流量可以由实验获得并且用蒸发和冷凝温度的二阶函数来表示。环境温度、过热度和制冷剂液体的过冷度都需要被修正。

二、实验方法

本系统采用R410a制冷剂，这种制冷剂混合了R32和R125制冷剂，他们有着几乎相同的蒸发和冷凝温度。将压缩机连到运行在60HZ的空调系统中。如果改变驱动频率，压缩机会改变转速从而作为变频驱动的输出。一般运行频率我60HZ，也可以在45HZ以下运行。从压缩机的频率范围是上升还是下降可以看出压力、电压和瓦特数的高低。在这种速度下，液体不充分流动会使压缩机损伤，变频驱动可以阻止这一情况的发生。热力膨胀阀唯一的功能是测量制冷剂流入蒸发器，其关键的是必须要在同一蒸发速率的情况下进行测量。这样做可以使其提供合适的制冷剂的量以维持离开蒸发器的气体有合适的过热。系统如图1所示。

三、结果与讨论

将不同的实验结果绘制在压焓图中，可以发现此系统中有着相同的限制。如果我们希望系统保持运转，那么室外温度要保持在某一范围内。我们可以通过为压缩机输入更多能量以提高系统性能，但是当室外温度和冷凝温度接近时，性能系数COP会增加。

参考文献：

变频门机系统 第4篇

电梯门系统起隔离轿厢与井道、层站与井道以及供乘客和物品进出轿厢的作用,电梯门机系统除了能自动开、关电梯门,还应具有自动调速的功能,以使开关门柔和以及避免在开、关门终端时发生撞击。

1 变频门机的调速控制原理

由三相交流异步电动机的转速公式可知,改变电源频率f可实现三相交流异步电动机转速n的改变,即变频调速。

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。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),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。

交流变频调速的优异特性:调速平滑性好,效率高;调速范围较大,精度高;启动电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显;变频器体积小,便于安装、调试,维修简便;易于实现过程自动化。变频器具有完备的保护功能,主要有过电压、过电流、欠电压、过载、缺相、过热、负载短路等保护功能。变频器体积小,便于安装在狭窄的工作环境。在条件比较恶劣的环境下也能正常使用,低频力矩大,耗电少。

鉴于交流变频调速的优异特性、电梯门系统的工作状况及节约能源的需要,使变频门机成为目前电梯门机的主流产品。将变频器应用在电梯门机控制系统,可以很好地控制门电动机的旋转。实拍某型号变频门机如图1所示。

变频门机系统,其结构主要由变频器、三相交流异步电动机及机械传动3大部分组成。

变频器是核心控制部件,变频器输出频率可调的交流电用于控制三相交流异步电动机的运行,三相交流异步电动机旋转后拖动机械传动系统运行,使门扇打开或关闭。

2 变频门机的机械传动系统

变频门机轿门侧机械部分的结构简图如图2所示。

注:1-门上坎;2-电动机及支架;3-驱动轮;4-皮带1;5-皮带2;6-门导轨;7-门挂轮;8-门挂板;9-轿门门扇;10-门滑块;11-轿门地坎;12-开门极限开关;13-关门极限开关;14-皮带夹板;15-速度开关1;16-速度开关2。

变频器控制门电动机按预设的速度旋转,通过皮带减速后带动驱动轮旋转,驱动轮带动皮带2运行,皮带夹板带动轿门挂板沿着门导轨水平移动,并带动轿门门扇打开或关闭。轿门上的“系合装置”使厅门上的钩子锁打开,带动厅门门扇一起运动。

门上坎的开门极限开关和关门极限开关,用于检测轿门是否运动到开门极限位置或关门极限位置,速度开关用于检测门电动机的换速位置,发出控制信号,实现开、关门过程的减速及停止。

3 变频门机的电气控制系统

对于不同厂家的电梯,变频门机控制系统的结构原理是基本一样的,图3为变频门机控制系统的硬件结构原理框图。

在图3中,变频门机输入单相220伏交流电,通过处理后分别给主控模块、驱动模块及辅助部分供电,主控模块把各种信号综合处理后控制驱动模块工作,驱动模块输出三相交变的交流电,控制电动机的运行。供电电流传感器一般设有2个,接在两相电机线上,第三相电机线的电流通过程序中的数学运算得到,编码器及其反馈信号接口电路在编码器控制方式下需要,在速度开关控制方式下不需要。

变频门机控制器(变频器)接线应该有严格的规定,图4为某型号变频门机控制器的接线图。图中接线端子名称和线号见表1。

变频门机接线时的注意事项:

(1)将电源连接到输入端子(L,N)上,电动机连接到输出端子(U,V,W)上。

(2)电源和电动机的端子请使用带套筒的圆形压紧式端子。

(3)为了适应CE标记的要求,变频器的电源输入端,必须设置过电流、短路及漏电的保护设备。

注:--*为控制内部接线,不在6芯控制电缆线内

4 变频门机两种控制方式下的控制信号分析

变频门机的运动控制方式分为速度开关控制方式和编码器控制方式2种。

当使用速度开关控制方式时,电动机转轴尾部不需安装编码器,而是依据门上坎的速度开关来检测速度切换点。这种控制方式,没有位置检测,也没有速度检测,因此只能使用位置和速度开环控制,速度开关控制方式下的控制信号构成如图5所示。

当使用编码器控制方式时,电动机转轴尾部安装有编码器,但门上坎不安装速度开关。这种控制方式,通过编码器既能检测轿门的位置,又能检测轿门的运行速度,因此可以使用位置和速度闭环控制,采用编码器控制方式的控制信号构成如图6所示。

5 变频门机的开、关门速度变化曲线分析

实测某型号变频门机(速度开关控制方式)在运行过程中,各时间段变频器输出频率值所作的速度变化曲线,横轴表示时间,纵轴表示变频器的输出频率,输出频率的大小反映门机的运动速度。

5.1 关门速度变化曲线

关门速度变化曲线如图7所示。

关门过程频率变化过程为:开门到达保持频率(1.5Hz)→关门频率1(1.5Hz)→关门频率2(3Hz)→关门频率3(17Hz)→关门频率4(16Hz)→关门频率5(15Hz)→关门频率6(2Hz)→关门到达保持频率(1.5Hz)。

从图中可看出,减速行程段(2～2.5s)比加速行程段(0～2s)要长0.5s,这是门机关门运动时的工况和安全特性所要求的。

5.2 开门速度变化曲线

开门速度变化曲线如图8所示。

开门过程频率变化过程为:关门到达保持频率(1.5Hz)→开门频率1(3Hz)→开门频率2(4Hz)→开门频率3(17Hz)→开门频率4(16Hz)→开门频率5(15Hz)→开门频率6(2Hz)→开门到达保持频率(1.5Hz)。

从图中可看出,加速行程段(0～3s)比减速行程段(3～4.5s)要长1.5s,这是门机开门运动时的工况和提高效率所要求的。

结合以上关门及开门的速度变化曲线,变频器的参数设置见表2。

6 变频门机的调试

以Panasonic专用门机变频器为例(如图9所示)。

(1)接线检查。

验证编码器接线;验证4个限位端子的接线;插紧各接插件。

(2)电动机的正、反转确认。

条件:设定频率(Fr模式下)为3 Hz左右,P09=0。

步骤:同时按▲键和RUN键,确认开动作;

同时按▼键和RUN键,确认关动作。

注:若电动机不动作,适当增大P05(力矩提升)值。

若电机运转方向不正确,交换变频器输出任意两相的接线。

(3)调整开门保持力。将电梯运行至平层位置,轿门系合装置(门刀)带上厅门,变频器面板上按键使门开至任意非闭合位置,若门机能保持不动表示开门保持力符合要求,否则调整D21和D40使之满足要求。

(4)获取门宽数据。采用编码器控制方式时,将电梯门从关门到位状态运行至开门到位状态,观察并记录编码器旋转的圈数。计算如下:

门的总脉冲数=编码器旋转的圈数×4×编码器脉冲数

(5)设定开、关门最高速度。

(6)门机运行曲线调试。

(7)试运行及异常现象调整。

(8)运行控制设定的确认(见表3)。

(9)频率控制设定的确认(见表4)。

7 结束语

交流变频调速的方法是交流异步电动机最有发展前途的调速方法。随着电力电子技术的不断发展,性能可靠、匹配完善、价格便宜的变频器不断出现,这一技术会得到更为广泛、普遍的应用。

随着变频技术的快速发展,变频门机以其可靠的性能、快捷的控制方式和超长的使用寿命,逐步替代了原来的直流门机,大大降低了门机的成本。电梯数量每年以20%的比例递增,随着变频门机的大量使用,对保证电梯安全稳定运行、节约能源、减少电梯故障率等方面必将起到巨大的作用。

摘要：电梯门系统是整梯系统中动作最频繁的部件,其性能直接影响到整梯的性能,电梯门系统又是电梯的重要安全保护装置,确保门系统安全、可靠的开闭非常必要。一直以来,电梯从业人员不断尝试各种先进的技术应用于门系统,以提高门系统运行的稳定性。介绍一种新型的门机控制系统,即变频器控制的门机系统。

关键词：门机系统,变频器,机械系统,电气控制系统,控制方式

参考文献

[1]叶安丽.电梯控制技术[M].北京:机械工业出版社,2007

[2]劳动和社会保障部教材办公室.电机与变压器[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2001

变频空调的电磁兼容 第5篇

印刷线路板的布线的好坏也会很大程度上影响电磁兼容性。

在设计时应该注意以下几点：①电源线、地线、印制版走线对高频信号保持低阻抗，而且，印制版走线尽可能的要短而粗，线条均匀;②电源线、地线、印制版上的导线在印制版上的排列要恰当，尽可能短而直，为了减小信号线与回线之间所形成的环路面积。

4.2 滤波器技术

滤波器可以把不需要的电磁能量即电磁干扰减少到满意的工作电平上，正因为如此，滤波器是防止传导干扰的主要措施，如电源滤波器解决传导干扰问题。

同时，滤波器也是解决辐射干扰的重要武器，如抑制无线电干扰，在发射机的输出端和接收端加相应的.电磁干扰滤波器，滤掉干扰的信号以达到兼容的目的。

对于普通的变频空调器而言，由于其室外机的干扰很大，通常是在室外机的电源端加上滤波器，滤波器可以是一级也可以是二级或者是多级，具体的选择还要看滤波后的实际效果。

4.3 屏蔽技术

变频空调器中智能功率模块的传导干扰强，但是其辐射干扰也不弱，在电路中虽然用到了滤波器，但在空间位置上距离智能功率模块较近，一方面，滤波器滤掉了一部分的传导干扰，但是另一方面，智能功率模块的辐射干扰又会重新祸合到滤波器上，再通过电源线反相传导到电源网络。

由此可知，虽然滤波器对传导干扰起到一定的作用，但是总的来说并没能实现抑制对外干扰的目的，这样就要用到屏蔽技术。

屏蔽也是抑制干扰源的措施之一，通常用的方法是把某些设备或电子组件所产生的电磁干扰限制在一定有限的范围内。

或者保护某些对电磁干扰易敏感的设备不受外界电磁干扰的影响。

屏蔽的方法通常是用铜或铝等低阻抗材料或磁性材料制成的容器，将需要隔离的部分全部包起来。

4.4 接地技术

接地的好坏对于整个空调器系统的电磁兼容性有着举足轻重的影响。

理想的接地面是指零阻抗和零电位的物理实体，其上各点之间不存在电位差，它可以作为系统中所有信号电平的参考点。

接地是指在系统的某个选点与接地面之间建立导电的通路。

接地的目的主要是防止电磁干扰，消除公共阻抗的祸合，也为人身和设备的安全。

接地通常可分为以下几种方法：浮点接地系统、单点接地系统、多点接地系统以及混合接地系统。

在复杂的情况下，电子设备或单元电路的接地，很难通过一个简单的接地形式来解决，这时就要采用混合的形式。

空调器中的强电器件较多(风扇电机、四通阀线圈、压缩机)，对于整个空调系统，较适合于多点接地，但是具体情况还要具体分析，美的空调在实验中发现：如果全部用多点接地效果不是很理想，强电器件用多点接地而控制板中的地线则用单点接地效果会明显比全部用多点接地好。

通过以上的处理，美的的这款变频空调器的电磁兼容性基本合乎要求。

【参考文献】

[1]吴慎山，朱明杰.电磁兼容在空调设计中的应用[J].电子质量，(05).

地铁车辆变频空调的探究 第6篇

关键词：变频空调；地铁车辆

1 地铁车辆变频空调机组系统概述

变频空调是在定速空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统，采用变频原理，利用二次逆变得到的可变化交流电源来调节压缩机转速，从而改变管路中制冷剂循环量，控制压缩机输出能力。它的基本结构和制冷原理与普通的定速空调完全相同。

变频空调在额定频率运行时，由于变频器本身需要消耗少量功率，与定速空调相比能效比稍低，此时节能性不突出，但其舒适性高。当空调运行在低制冷负荷工况时，定速空调需要通过开停压缩机来实现制冷能力调节，频繁启停压缩机导致能耗增加。而变频空调通过自动调整合适的压缩机运行频率，实现不停机运转，从而达到高效节能的目的。

1.1空调机组构成

空调机组由变频器、全封闭涡旋变频压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、节流装置、连接管路、蒸发通风机、冷凝风机等组成。机组设置了压力保护开关保护，以保证制冷系统安全可靠的运行。空调机组内的系统管路和接线完好，并进行了隔热保温处理，制冷系统进行检查及干燥，充注足够量的制冷剂。

1.2制冷系统

空调机组具有2套独立的制冷循环，采用热力膨胀阀节流，制冷剂R407 C，压缩机采用谷轮变频卧式涡旋压缩机，冷凝器和蒸发器采用导热性高的铜管套带亲水膜涂层的铝翅片组成的管翅式换热器，制冷系统原理图如图1所示。

注：1一蒸发风机；2一蒸发器；3一热力膨胀阀；4-视液镜；

5-干燥过滤器；6一冷凝器；7-压缩机；8-高压开关；

9-低压开关10一冷凝风机；11一电磁阀

图1 制冷循环原理示意图

1.3变频空调的节能控制设定

1）利用变频器提高空调能效比。

传统空调的温度控制是由不同的工况来控制的，也就是控制压缩机的启停；制冷工况主要有通风、半冷、全冷；变频器的优点是能控制着压缩机在一定范围不同功率输出，使空调能效比提高，从而达到节能效果。定频与变频控制运行示意图如图2所示。

定频

（b）变频

图2定频与变频控制运行示意

2）初始化并计算运行频率频率控制逻辑空调机组内变频器得电后，初始化处理（用于变频器启动延时和检测是否正常运行信号生效），根据获得的新风温度和回风温度，计算出当前运行频率频率控制逻辑图如图3所示。

图3 频率控制逻辑图

3）变频器运行曲线。

为了减少车厢内的温度波动和快速达到温控目的，变频器根据新风温度计算出UIC553目标温度温度Td为：

Td =22+0.25×（Tf -19） （1）

式中：Tf一新风温度。

变频器获取UIC553目标温度后，变频器按PID运算法则靠近目标温度和回风反馈趋势，输出不同频率，使压缩机在不同频率运行，使空調机组实现恒温温度控制。

2 某地铁线的车辆变频空调模拟运行的节能试验

本模拟试验在试验中心内进行，采用某地铁线的车辆定频空调机组以及在其基础上改进的变频空调机组，为了验证变频空调机组的节能率，通过模拟不同负载，对比定频空调机组和变频空调机组的能耗，验证变频机组实际能效果UIC553温度曲线和变频器PID控制曲线如图4所示。

2.1试验前提条件

1）试验条件选取

按地区各月的气温看，有制冷需求的月份主要在3月～11月（气温超过19℃）。6月～9月相对气温较高，一般空调处于全冷状态；；3月、4月、5月、10月、11月的平均温度在18 ～25℃其间空调处于启停或半载半冷状态。

（a）温度曲线

（b）控制曲线

图4 UIC553温度曲线和变频器PID控制曲线

1月、2月、12月空调主要是通风，6月—9月空调基本处于全冷，这两个阶段变频较于定频没有较大的节能性，变频的节能性主要体现在3，4，5，10，11这几个月（暂时忽略6月—9月阶段承载人员变动方面的节能性）。由此选取的外温范围21—29℃。

2）制冷目标温度值。

根据国际通用标准，制冷目标温度按UIG553曲线得出，该目标温度值限制在22—27℃，是一个舒适的范围区。空调控制柜通过感应室外温度和回风温度，根据目标温度，自动调节机组的的运行。

3）车辆载员情况。

将车辆载客量分为低峰、平峰、高峰3个时段，不同时段每辆车的载客量分别为80，220，320。

为了保证试验结果的有效性，试验过程模拟车厢内在过渡季节中的散热量和散湿量，通过计算得出过渡季节中车厢的散热量和和散湿量，即试验过程中，为空调机组提供一个等同的加热量和加湿量。

该模拟试验在空调机组性能试验室进行，试验过程中保持室外侧环境温度不变，试验开始时，室内侧与室外侧温度相同，即为27℃。根据计算所得的车厢的散热量和和散湿量，按时间为室内侧加人加热量和加湿量，模拟测试工况如表1所示。

表1 模拟测试工况

首先进行变频空调机组能耗测试，在表2条件下让机组按设计变频功能自主运行，采用电度表测量器能耗值，同时监测机组运行情况和室内侧的环境。然后进行定频空调机组测试，为确保试验的严谨，将变频机组中的变频器控制断开，压缩机定频运行，测试条件与变频机组测试环境一致，让机组自主运行，记录其能耗值，同时监测机组运行情况和室内侧的环境。

2.2试验结果

1）室内温度变化曲线（见图5）。

图5室内温度变化曲线

系列1为定频机组运行的室内温度变化曲线，系列2为变频机组运行的室内温度变化曲线。从图5可知，变频机组可有效控制室温温度的波动，保持室内的舒适性。

2）节能率。

定频机组总能耗68.6kWh，变频机组总能耗51.9kWh。

变频机组的节能率=（68.6一51.9）/68.6×100%=24.3 %。

从本模拟节能试验数据来看，变频机组的节能率在20%以上，证明了变频机组的节能且具有较好的舒适性。

3 另地铁线的车辆变频空调机组实际装车运行的节能对比试验

3.1实际装车试验改造

本地铁线列车为6辆编组，各车辆之间采用贯通道方式联通，O1和06车为带司机室的头车。列车车辆编组方式如图6所示：

图6地铁车辆编组方式

将某公司所研制地铁车辆变频空调在本地铁线上安装半列车，并与相应的半列原装车进行对比，以验证变频空调的实际节能效果。

在控制柜中加装电能表、车厢中加装温湿度仪，通过记录定频空调和变频空调机组温度、湿度、电流、电压及消耗电能等相关数据，并对相关数据进行整理及对比，验证变频空调机组的节能效果，形成最终的节能试验报告。

试验测试时间在5，6月的过渡性季节期间进行，以体现变频空调机組的最大节能效益。变频空调机组经过前期调试后开始稳定运行，从5月16日起开始记录能耗数据，试验时间具体从5月16日开始至6月25日为止，试验时间约为40d。

3.2地铁线某列车空调用电量数据分析

5月16日开始记录的数据，6月25日为最后一次记录的数据。由于3车和4车的相互影响，增加一项剔除相互影响的3和4车的节能结果，具体如表2、表3所示。

从表2、表3的数据分析结果可知，变频空调总节能比率可达35%以上。

表2 地铁线某列车空调用电量数据

表3 变频空调与定频空调相比节能率%

4 结论

中央空调系统变频节能改造分析 第7篇

中央空调是现代建筑不可缺少的重要设备之一, 因其运行时间长, 耗电多, 通常要占整座建筑总电耗的40%左右[1,2]。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, 空调系统大部分时间运行在部分负荷状态。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, 这种调节方式能耗较大[3]。空调能耗不仅给城市能源、环境保护带来巨大压力, 也给经营者带来沉重的经济负担, 如何既保障建筑内部的舒适环境, 又能降低空调的能源消耗, 是目前一个迫切需要解决的课题。

1 节能原理

采用变频技术控制水泵的运行, 是目前中央空调系统节能改造的最有效途径之一。图1所示为阀门调节控制方式的压力-流量 (H-Q) 关系。

注:1水泵在额定转速下的H-Q曲线;2水泵在某一较低速度下的H-Q曲线;3阀门开度最大时的管路H-Q曲线;4某一较小阀门开度下的管路H-Q曲线。

由图1可以看出, 当实际工况流量由Q1下降到Q2, 如果在水泵以额定转速运行的条件下调节阀门开度, 则工况点沿曲线1由A到B;如果在阀门开度最大的条件下采用变频调节水泵转速, 则工况点曲线3由A点移动至C点, 显然B点与C点的流量相同, 但B点的压力比C点的压力要高很多。

图2所示为变频调速控制方式的功率-流量 (P-Q) 关系。

注:5变频控制水泵调速运转方式下的P-Q曲线;6阀门调节方式下的P-Q曲线。

由图2可以看出, 在相同流量下, 变频控制方式比阀门调节方式能耗小。

在图1中, 运行在B点泵的轴功率PB, C点泵的轴功率Pc, 两者之差ΔP=PB-PC。也就是说, 用阀门控制流量时, 有ΔP功率被浪费掉了, 并且随着阀门不断关小, 这个损耗还要增加。由转速控制时, 由流体力学可知, 流量Q与转速N的一次方成正比, 压力H与转速N的平方成正比、功率P与转速的立方成正比, 即:

undefined

式中:Qe额定流量;

He额定压力;

Pe额定功率;

Ne额定转速。

如果泵类负载的效率一定, 当要求调节流量下降时, 转速可成正比例下降, 此时水泵的轴功率与之成三次方倍关系下降[4]。

2 系统改造方案

2.1 系统概况

某商贸大厦位于北京, 建筑总面积4218.6m2, 层高4.2m, 2004年建成。主要功能为综合性的商场, 并有少量办公室。

该商贸大厦采用全空气中央空调系统, 系统主要由制冷 (热) 系统、冷却水循环系统、冷 (热) 水循环系统组成。

(1) 制冷 (热) 系统是中央空调的心脏, 夏季由750kW的溴化锂制冷机产生7～12℃的冷水。冬季利用蒸汽通过热交换器产生50～65℃热水。

(2) 冷却水循环系统 (仅夏季使用) 由冷却水泵 (2台19kW, 1用1备) 、冷却塔、冷却塔风机 (6kW) 和冷却水管道组成。

(3) 冷 (热) 水循环系统 (夏季、冬季均使用) 由冷 (热) 水泵 (2台16kW, 1用1备) 、冷 (热) 水管道、室内风机盘管组成。

2.2 用能系统分析

该商贸大厦主要用能为电力和天然气。电力消耗除了办公照明、设备及电梯用电以外, 主要是中央空调系统耗电。天然气主要是溴化锂空调机组消耗。

通过对空调能耗的分析, 发现单位面积空调电耗逐年增加, 由2005年的196kWh/ (m2a) 增长到2009年的273kWh/ (m2a) , 年增长速度约为7%。由于气候原因, 天然气月耗量差别较大, 其中以1、8、9、12月耗量最大, 年耗量大致相等。从中可以看出, 在同样的空调运行时间下, 系统电耗增加, 说明该系统运行不节能, 需要进行优化。

通过能耗分析, 发现即使在最炎热的8月, 空调系统达到额定负荷的天数也仅有9天, 而在其他2/3以上的时间系统都处于部分负荷状态, 但由于缺乏变频控制和专业管理, 造成大量的能源浪费。

2.3 改造范围

针对以上分析, 对冷 (热) 水循环水泵 (16kW, 夏季、冬季均使用) 、冷却水循环水泵 (19kW, 仅夏季使用) 、冷却塔风机 (6kW, 仅夏季使用) 进行变频调速节电改造。冷 (热) 循环水泵 (16kW) 由于夏季、冬季均使用, 预计1.5年左右就可收回投资, 冷却水循环水泵 (19kW) 仅夏季使用, 预计2.5年左右可收回投资。因此2008年夏季对冷 (热) 循环水泵进行改造并投入使用。考虑到冷却塔风机功率只有6kW, 仅夏季使用, 而且受控于溴化锂制冷机, 可以自动根据需要进行运行和停止, 若再进行变频调速改造则节能效果有限, 因此暂时不进行改造。

2.4 变频调速改造控制方式分析

2.4.1 变频调速控制要点

中央空调系统的冷却水、冷 (热) 水进出口温差的大小反映了制冷 (热) 系统内部热交换量的大小, 通过高精度的铂热电阻温度传感器检测冷却水、冷 (热) 水进出口温度, 求出温差信号大小, 并实时运算出主机内部的热交换量和应配置的冷却水、冷 (热) 水流量, 从而自动跟踪主机热负荷的大小, 实时按比例调节冷却水、冷 (热) 水流量以匹配主机的运行[5]。

2.4.2 变频调速设计要点

溴化锂制冷机冷却水、冷水的温差一般为5℃左右, 属于微温差控制, 进、出口温差的大小反映了主机内部热量交换的大小, 也就是实时制冷 (夏季) 或制热 (冬季) 量的大小。通过热交换公式, 计算出对应需求的冷却水、冷水流量或供暖水量, 从而使微温差信号控制变频器改变冷却水、冷 (热) 水泵流量时遵循温差在5℃以内热交换平衡这一原则, 满足主机对热量的交换平衡及热交换速度的要求, 在这一主要标准条件下, 实时判断主机工作负荷, 按比例调配冷却水泵、冷 (热) 水泵的节电运行模式。

3 节能改造后节电数据统计分析

表1所示为2008年5月～2009年3月系统改造后节能情况统计。

(1) 冷 (热) 水泵循环系统。

从统计数据可知, 全年平均节电率为43.2%, 冷 (热) 水泵变频调速改造从2008年5月投入使用, 到2009年3月, 共节约电费24199元, 设备投资23200元, 不到1年就收回改造投资。

(2) 冷却水泵循环系统。

从2008年5月投入使用, 到2009年7月, 共计节约电量5897 kWh, 价值电费3713元, 节电率高达58.3%。但由于只有夏季使用, 每年实际工作时间在3.5个月左右, 预计需要1.5年收回投资。

(3) 冷却塔风机节能预测。

由于实际改造效果明显高于预测值, 虽然冷却塔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, 最大限度地节省燃料。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。因此拟于2010年对冷却塔风机进行变频调速节电改造, 以进一步提高降耗增效工作的效果。

通过以上数据的分析比对, 对现有中央空调系统进行变频调速节能改造效果明显, 而且几乎不降低空调使用效果 (经对最高、中间、最低楼层分别进行的南、北两个朝向共计6个测试点的室内温度改造前后对比测量, 室内温度仅仅上升0.5℃左右) , 仅需不到1.5年就能完全通过节约的电费收回设备投资 (电费按0.60元/kWh计算) 。

4 结论

通过分析可知, 对现有中央空调系统节能改造具有很好的市场发展空间和投资收益前景, 值得广泛推广。它不仅符合国家能源发展战略, 而且也是一项低风险、高回报率的资本投资方向。

其效益主要体现在:

(1) 由于变频器的启动、停止过程是渐强、渐弱式, 可避免电机因过载而引起的故障;而且电机经常处于低速、低负荷运行, 电机温度明显下降, 能大幅度延长电机及水泵、风机的寿命;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、末端设备也起到了一定的保护作用。

(2) 设备噪音、震动均减小, 保护了环境, 提高了业主的生活品质。

(3) 通过节能改造大幅度地降低运行成本, 给投资者带来实实在在的利益。

摘要：在阐述变频技术节能原理的基础上, 结合北京某商贸大厦中央空调系统变频节能改造的实践, 进行了效益分析。改造实践证明, 对中央空调系统进行冷 (热) 水循环水泵及冷却水循环水泵变频改造效益明显, 改造投资可以在1年左右收回, 具有投资前景。

关键词：中央空调系统,节能,改造,水泵,变频

参考文献

[1]HEISELBERG P.Energy performance of buildings-the Eu-ropean approach to sustainability[C].The InternationalConference on Asia-European Sustainable Urban Devel-opment.Chongqing, China, 2006.

[2]彭慧, 崔宝珠, 李静.建筑围护结构节能与暖通空调系统节能[J].煤气与热力, 2006, 26 (9) :66-67.

[3]杨仲文.空调水系统变频节能控制的若干问题[J].能源工程, 2005, (5) :19-21.

[4]周谟人.流体力学泵与风机[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.

变频空调器简介 第8篇

变频空调器的核心是变频器。变频器是20世纪80年代问世的一种高新技术产品, 它通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节, 把50 Hz的固定电网频率改为30～130 Hz的变化频率;同时, 还使电源电压范围达到142～270 V, 彻底解决了由于电网电压不稳而造成空调器不能运行的难题, 使空调器完成了一个划时代的变革。

变频空调器通过提高压缩机工作频率的方式, 增大了在低温时的制热能力, 最大制热量可达到同类空调器的1.5倍, 低温下仍能保持良好的制热效果。此外, 一般的分体机只有4挡风速可供调节, 而变频空调器的室内风机自动运行时, 转速会随压缩机的工作频率在12挡风速范围内变化。由于风机的转速与空调器的能力配合较为合理、细腻, 实现了低噪音安静运行, 最低噪音只有30 dB (分贝) 左右。

变频空调系统 第9篇

作为应用现代电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。目前变频恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采用PLC控制器，因PLC不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，并可完成系统的数字PID调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控，并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能。变频恒压供水系统具有标准的通讯接口，可与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。

1 控制方案

在住宅小区市政供水的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是由用户用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力最不利点的压力损失ΔP和流量Q之间存在着如下关系：

设PL为压力最不利点所需的最低压力，则泵站出口总管压力P应按下式关系供水，则可满足用户用水的要求压力值，又有最佳节能效果。

因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修正设定值，这种变频恒压供水技术称为变量变频恒压供水，即供水系统最不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。

典型的自动变频恒压供水系统的结构框图如图所示。系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器、流量传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编程控制器(PLC)的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出最佳的运行工况参数，由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵根据CPU指令实施软启动、软切换及变频运行。系统可根据用户用水量的变化，自动确定泵组的水泵的循环运行，以提高系统的稳定性及供水的质量。

2 运行特征

以三台水泵的变频恒压供水系统为例，系统在自动运行方式下，可编程控制器控制变频器软启动1#泵，此时1#泵进入变频运行状态，其转速逐渐升高，当供水量Q<1/3Qmax时(Qmax为三台水泵全部工频运行时的最大流量)，可编程控制器CPU根据供水量的变化自动调节1#泵的运行转速，以保证所需的供水压力。当用水量Q在1/3Qmax

当外供水量减少至1/3Qmax

3 系统经济效益分析及系统优点

3.1 经济效益分析

变量泵的功率N1、供水量Q1与泵转速n1三者的关系如下式：

式中Q一额定流量，Q1

因额定流量Q=100%时，n=100%，N=100%，若n1=90%n时Q1=90%Q, N1=72.9%N，即可节电27.1%;若n1=80%n时Q1=80%Q, N1=51.2%N，即可节电48.8%。

3.2 系统优点

1)变频恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。

2)由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长了泵和电动机的机械使用寿命。

3)因实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。

4)水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。

5)由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。由于其节电效果明显，所以系统收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大。

摘要：变频恒压供水控制系统的基本控制策略是采用电动机调速装置与可编程控制器 (PLC) 构成控制系统, 进行优化控制泵组的调速运行, 并自动调整泵组的运行台数, 完成供水压力的闭环控制, 在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。

中央空调系统变频节能的设计方案 第10篇

中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统 (末端用户空调设备) 、冷却塔风机系统、自动补水系统等组成。制冷机组通过压缩机将冷媒 (制冷剂R22) 压缩成液态后送蒸发器中, 冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换, 这样原来的常温水就变成了低温冷冻水, 低温冷冻水被送到各区域的风机盘管中吸收盘管周围的空气热量, 产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间, 从而达到降温的目的。在冷冻水系统压力减小的情况下将由自动补水设备来弥补压力不足的缺陷, 以保障系统末端的循环效果良好。冷媒在蒸发器中被充分压缩并完成热量吸收过程后, 再被送到冷凝器中释放热量, 其释放的热量正是通过冷却循环水系统的冷却水带走, 冷却循环水系统将冷却后的低温水通过冷却水泵泵入冷凝器盘管里进行热交换, 再将这已变热的冷却水送到冷却塔上, 通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷, 与大气之间进行充分热交换, 使冷却水变回低温状态, 再通过冷却水泵循环使用。由图1可以看出, 中央空调系统具有冷却水、冷冻水两套水循环系统和一套冷却水塔设施, 这些都使用了若干水泵和风机。通常中央空调循环水流动的速度是固定的, 即中央空调系统随时处于满负荷运转。这样, 显然效率非常低, 浪费能源, 且大多数中央空调都是采用人工控制节能。

采用智能单元, 控制循环水的流动速度, 协调各水泵风机的工作状态, 使循环水的冷热量充分被使用, 同时使空调主机始终处于最佳运行状态, 充分利用空调机组的最佳能耗比, 提高主机运行效率, 这是我们节能控制的主要目的。

2 空调系统的变频节能控制

变频调速是风机、电机、水泵节能的最佳方案。根据流体理论, 离心式风机水泵的轴功率与水泵转速是3次方函数关系 (水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比) , 当转速降低后, 其消耗的功率会大幅下降, 我们只要改变水泵的转速就可改变水泵的功率。例如:电机50%转速时, 轴机械功率仅为12.5%;将供电频率由50Hz降为45Hz时, 功率只有原来的72.9%;当供电频率为40Hz的时候, 功率只有原来的51.2%, 变频调速器效率高, 效率因数高, 而且近似不变。所以在诸多调速方案中, 变频调速节能效益最佳, 理应作为首选方案。当中央空调系统的冷却水泵或冷冻水泵的进、出水温差越来越小时, 就可以通过变频调速技术降低电动机的转速, 从而较大幅度减小电动机的运行功率, 便可以实现节能的目的。

过去, 冷却塔的控制方式一般采用直接启动方式下的工频全速运行, 系统缺少有效的冷却效果检测, 没有充分利用自然冷却状态下节约电能的机会, 导致冷却塔风机处于两种极端状态:要么全速运转, 要么人工停止, 尤其在春、秋季, 由于人工操作不能及时响应冷却塔出水温度的变化而启停风机, 造成因操作管理上存在的问题, 带来能量的极大浪费现象。在新的设计方案中, 我们对冷却塔风机选择变频、工频交替运行的控制方式, 例如, 实施以进水温度34℃为风机起始运行点, 以29℃为停止运行点, 在34℃~29℃温度区间内, 作为风机频率的调节依据, 实行温度PID变风量调节。在变风量控制方式下的能耗, 仅为工频启停控制方式的40%左右, 况且变风量控制完全规避了人工启停工频运行方式下, 因操作无实时性或管理不完善造成的能源浪费。

空调系统是由制冷主机、冷冻水循环系统、冷却水循环系统和冷却塔风机系统等部分组成, 因冷却塔风机系统与其他循环系统不在同一个位置, 为了满足空调监控系统对底层设备运行参数、数据的通信集成需要, 本方案将监控管理系统分为信息管理层和过程控制层两层结构 (见图2) , 采用DCS (分布式控制系统) 网络结构, 进行分散控制、集中管理, 任何一个节点故障都不影响该系统的正常运行和数据传输。设计中, 冷冻循环控制系统、冷却循环控制系统、冷却塔风机控制系统等三个部分的控制, 采用了相应的变频设备, 由中央控制器负责整套空调系统的运行监控及参数设置, 从而保证空调系统运行安全, 并达到节能目的。

中央空调的循环系统中的冷却水泵、冷冻水泵及水塔散热风机均采用变频技术, 以改变电机转速来调节流量和压力, 从而取代了阀门控制流量, 同时, 可根据冷却水温度的高低, 自动切投冷却塔散热风机, 以达到明显的节能效果。通过变频技术的节能运用, 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O (A) 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) 节约电能, 降低了设备的运行噪音, 延长了设备的使用寿命, 并降低了维护费用。

3 实际应用方案

某空调通风系统的节能方案包括:一个冷冻站 (5台制冷机组、5台冷冻水泵、5台冷却水泵、8台冷却水塔风机) 、100余台末端空调箱和200余台风机盘管, 其服务面积达20000余m2。最初, 中央空调机组70%的运行时间处于非满负荷运行状态, 而冷冻水泵、冷却水泵以及水塔风机又是处于100%的满负荷运行状态, 这样就导致了“大流量小温差”的现象, 大大浪费了资源, 增加到了能耗。

我们通过功能强大的自控系统的通信网络, 对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机全部采取变速控制, 将冷冻站整个系统控制在最佳能耗状态之下。在自动控制平台上我们通过变频器、核心控制设备实现自动控制调节, 可以根据热负荷的需要, 决定水泵运行的台数和水塔风机开启的台数, 自动监控系统采用回水温度监测, 来自动控制电机的转速, 随时监控回水温度的变化, 可以最大限度地保证水温、水压的恒定, 同时也保证能源的合理使用。例如:在热负荷较大的运行周期里, 开启一台空调机组时同时也会运行两台冷冻水泵和两台冷却水泵, 以保证末端的用户能达到制冷量供应的需求;这时, 系统也可手动选择切换任意一台的水泵轮流运行 (其中要保证相应的机组能运行其相对应的水泵) , 这样可以使不同的水泵有相同的磨损周期, 同时也避免了长期只开一台水泵而造成的腐蚀现象。由于交流电机转速不可调, 过去经常出现运行一台水泵不够, 而开两台水泵又多余的现象, 但是为了保证水系统循环质量, 只能运行两台水泵循环, 这样, 就产生了能量浪费的部分。我们采用变频调速技术进可使电机转速连续可调, 当开启一台水泵不够时, 要开第二台水泵时, 可以根据实际需要的量而设定其转速, 从而节约了本来多余的那部分能量。因此, 在这种系统中, 任何时候只要求有一台水泵电机处于可调状态, 就可以达到节能的目的, 而且这种方式对系统中并联运行的水泵的台数没有任何限制。如我们有多台冷却水泵和冷冻水泵分别构成管路并联的冷却水循环系统和冷冻水循环系统, 只须在冷却水和冷冻水循环系统中各采用一台变频调速器, 分别各用一台PLC控制器和切换控制器对一组冷却水泵电机和冷冻水泵电机进行切换控制, 使两个系统都有一台水泵处于可调节状态, 这种控制方式在最大程度上节约了投资, 达到节能的目的。

智能监控系统搭建远程操控扩展平台, 建立实时数据库, 以智能控制为核心, 采用工业自动化组态软件, 基于Windows操作系统, 使得空调系统的界面直观, 操作简单, 具备动态图形显示功能, 可实现中央空调系统的自动控制、联动、自动报警及故障自动切换功能, 有利于及时掌握设备的运行情况和统计负荷数量, 同时也减轻了运行及维护人员的工作强度。

4结束语

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, 构成温差自动控制系统, 自动调节水泵的输出流量, 为达到节能目的提供了可靠的技术保障。在操作上, 为了便于日常维护, 所有系统的采集程序, 都设计成Windows后台的服务程序, 采用分散控制、集中管理、实时监控的模式, 完全独立运行, 互通信息, 又互不干扰, 保证了系统的安全稳定。

摘要：本文对中央空调系统变频调速的设计方案进行了分析和阐述, 并通过具体实例介绍了设计方案在实际应用中的效果。

变频中央空调的节能分析 第11篇

摘要：以西安市某单位小区为例，根据西安地区的气候条件，提出了变频中央空调节约能源的思路和方法，在保证用户使用需求的条件下，进行了节能实验，结果表明，节能效果显著。

关键词：变频中央空调节能

1研究的意义

中央空调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大负荷，并由此确定空调主机的装机容量及空调水系统的供水流量。然而，实际上每年只有极短时间出现最大冷负荷(或最大热负荷)的情况，绝大多数中央空调系统在大部分时间是在部分(低)负荷状态下运行，实际空调负荷平均只有设备设计能力的50％左右，因此出现了“大马拉小车”的现象，不但浪费大量能源，而且还带来设备磨损，缩短寿命等一系列问题。

2西安地区空调使用条件分析

西安地处我国西北，年平均温度为16.2℃，最高的8月，月平均气温28.3℃，最低的1月份，月平均气温1.5℃，年极端最高温度38.4℃，年极端最低温度零下1 2℃，四季温差较大。在这种地理环境和气候条件下，开机时间变化等多种因素，导致中央空调负荷波动较大，如果仅依靠人工手段对空调系统进行控制和管理，不能实现空调冷量(或热量)的供应随负荷的变化而调节，就会浪费大量能源。尽管现在许多空调主机已能够根据负荷变化自动随之加载或减载，但与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能跟随负荷的变化自动调节负载，始终在额定功率下运行，仍然造成了输送能量的很大浪费。

3变频节电设备省电对比

以下是某企业对其生产的变频节电设备投运后的一组实测数据，见表1(制冷5个月，日均20小时)。

4西安某小区的使用变频节电设备前后实际测试对比

以下是西安某小区中央空调水系统变频设备投运前后的耗电数据对比，见表2(制冷5个月，日均16小时)。

5安全可靠性和节能效果

中央空调系统通过安装变频节电系统，实施节能改造后，实际运行结果表明：系统运行安全、稳定、可靠，功能指标到达设备技术要求；系统直观、自动化程度较高，能及时、准确地自动跟踪末端空调负荷运行；系统实现了空调泵组的软启动、软停止、运行平滑稳定，较大地改善了设备的启停性能和运行磨损；系统具有强大的管理功能和安全保护功能，确保整个空调系统优化、安全的运行：

6节能效果及社会效益

节能改造前，该项目年耗电62.52万kWh；实施节能改造后，每年节约电量31.71万KWh。按照现行标准折算，即每年可节约95吨标准煤。每年可减排：C02约317100×900／10⁶=285吨；SO₂约317100×11/10⁶=3.49吨；N₂O₃约317100×317100⁶=0.95吨：由此可见，本项目的实施不仅节约了大量的能源，还大大减少了煤炭燃烧所产生的废气排放和温室气体排放，对环境保护起到了巨大的作用。

基于单变频器变频调速恒压供水系统 第12篇

随着电力电子技术的飞速发展,变频器的功能越来越强,可以充分利用变频器内置的各种功能,不需外配价格昂贵的PLC控制器和PID调节器,功能强大且成本较低[4,5]。该变频调速恒压供水控制电路通过设置指令代码,可方便灵活地实现PLC、PID等控制系统的功能,简化了电路结构,提高了系统的可靠性。由于价格优势明显且工作可靠,变频调速恒压供水设备在小区二次供水及高层建筑消防供水系统中得到了广泛应用[6,7]。

1 变频调速技术分析

1.1 变频调速原理

供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子的供电频率进行调速的。异步电动机的转差率、同步转速和转速的计算公式分别为:

S=1-(n/n0) (1)

n0=60f/P (2)

n=60f(1-s)P (3)

式中 S异步电动机的转差率;

n0 异步电动机的同步转速;

n 异步电动机转子转速;

f 异步电动机的定子电源频率;

P 磁极对数。

由式(2)、(3)可知,当磁极对数不变时,电动机转速n与定子的电源频率f的变化成正比,因此只要连续改变电源频率f的数值,就可以连续平滑地调节同步转速n0的数值,从而改变转子的转速。可见变频调速是交流异步电动机比较合理的调速方法,在水泵电机的调速中应用广泛。

1.2 水泵调速节能原理

水泵扬程流量特性曲线如图1所示。

用阀门控制时,当流量要求从Q减小至Q1,必须关小阀门,这时阀门的磨擦阻力变大,阻力曲线从R移到R′,扬程则从H0上升至H1,运行工况点从A点移到B点。

用调速控制时,当流量要求从Q减小至Q1,由于阻力曲线R不变,泵的特性取决于转速。如果把速度从N100降到N80,运行工况点则从A点移到C点,扬程从H0下降到H2。

根据离心泵的特性曲线公式:

P=QHr/102η (4)

式中 P水泵使用工况轴功率,kW;

Q 使用工况点的水流量,m3/s;

H 使用工况点的扬程,m;

r 输出介质单位体积重量,kg/m3;

η 使用工况点的泵效率,%。

可以求出运行在B点泵的轴功率和C点泵的轴功率,即:

PB=Q1H1r/102η (5)

PC=Q1H2r/102η (6)

式(5)减式(6)得:

ΔP=PB-PC=Q1(H1-H2)r/102η (7)

也就是说,如果用调速控制代替阀门控制时,有ΔP功率被节省下来了,这就是水泵调速节能原理。

又由式(3)可知,均匀改变电动机定子绕组的电源频率f,就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机速度变慢,轴功率就相应减少,电动机输入功率也随之减少,这就是水泵变频调速的节能作用。依靠变频调速可以达到节能的目的,同时变频器与其它设备的配合可以实现对城市供水的恒压控制。这样不但可以节能,而且对供水系统的稳定、安全运行也有着重要的意义。

2 供水控制系统设计

2.1 系统总体设计

图2是变频调速恒压供水系统图,该系统主要包括2台55kW水泵、2台6kW辅助水泵、1台11kW补水泵、1台变频器、1个远传压力表、1个电极压力表和1个智能数显仪。整个恒压供水系统由进水和供水两部分组成。

进水部分由智能数显仪、补水泵和液位传感器组成。在智能数显仪中分别设定高低液位档,当液位传感器反馈的信号低于设定的液位下限值时补水泵启动,向蓄水池供水,直到达到设定的液位上限值时补水泵停止,只有当液位低于设定下限时补水泵才能再次启动。

供水部分由2台55kW水泵、2台6kW辅助水泵、1台变频器、1个远传压力表和1个电极压力表组成,其中变频器、压力传感器、2台55kW水泵组成闭环反馈控制系统。水泵出口处的压力信号通过远传压力表进行数据采样,并将压力信号转换为标准的直流4～20mA信号作为压力负反馈输出,并送至变频器内部进行PID运算处理,使变频器的输出频率改变,进而对水泵的转速进行调节,当用水量较小时,使两台大泵停止运行,变频器处于休眠模式,通过设定电极压力表,在水压低于一定值时启动两台辅助泵,当用水量增大时,变频器被激活,主泵再次启动,辅助小泵停止运行。

2.2 变频器选择与参数设定

变频器选用ABB公司的ACS510,该变频调速恒压供水控制电路通过设置指令代码,可方便灵活地实现PLC、PID等控制系统的功能,同时提供多种应用宏,可方便实现各种控制应用,本次设计选用SPFC控制宏,该控制宏具有以下几方面优势:

a. 一般普通水泵和风机降一级选用变频器,潜水泵同级选用变频器.而选用SPFC控制宏可省掉专用恒压基板或控制器,减少设备故障率,降低设备投资。

b. 具有自动定时切换电机、自动睡眠和自动唤醒功能。定期切换工作电机,实现循环软启动,切换时间可调;可自由选择睡眠和唤醒功能,睡眠和唤醒频率值可依现场情况任意设定。

c. 控制精度高、启动特性卓越。选择电机辨识而启用直接转矩(DTC)控制时,控制精度可达标称速度的0.1%～0.5%,电机启动转矩可达额定值的200%。

3 系统工作过程

当供水系统用水量增加时,管网压力开始下降,控制系统根据压力下降的程度,适时地提高调速泵的转速,及时增加供水量,保持管网压力不变。如果水泵已经转到它的最高速,管网压力继续下降使压力信号达到下限,而且1号变频运行泵的频率信号达到上限时,控制系统便将1号泵切换成工频运行,同时投入2号泵变频运行,2台水泵、1台工频、1台变频运行来满足管网的供水需求。水泵切换控制顺序如下所示(↑表示上升,↑↑表示上升加快;↓表示下降,↓↓表示下降加快):

用水需求↑管路水压↓PID输出↑变频器输出频率↑1号水泵电机变频运行转速↑供水流量↑管路水压趋于稳定。

用水需求↑↑管路水压↓↓PID输出↑↑压力信号达到下限且1号变频运行泵的频率信号达到上限1号泵工频运行,2号泵变频运行供水流量↑管路水压趋于稳定。

反之,当用水量减少,管网压力开始上升,根据这一变化,系统自动地降低调速泵的转速,减少供水量,保持管网压力稳定。水泵切换控制顺序如下所示:

用水需求↓管路水压↑PID输出↓变频器输出频率↓信号达到下限2号泵停止运行,1号泵变频运行供水流量管路水压趋于稳定。用水需求↓↓管路水压↑↑PID输出↓↓压力信号达到上限而且1号变频运行泵的频率信号达到下限1号泵进入睡眠模式,两台辅助泵启动管路水压趋于稳定。

4 系统功能及设定

系统充分应用变频器的完善功能,采用闭环控制,具有过电流、缺相、接地等报警功能,减少了运行中不必要的报警停运。系统控制方便、线路简单、安全可靠,可长时间地免维护运行。用户设定的压力值既可以使用变频器的键盘以数字量的形式设定,也可以采用一只电位器以模拟量(0～10V)的形式送入变频器的控制输入端子2、3和4。变频器控制面板接线如图3所示。这样,通过变频器的控制面板,在变频器的PID选项中选择合适的PID参数,设置好变频器的各种参数,经现场调试校正,设备便可正常运行。

5 结论

5.1 整个系统由水压传感器反馈信号与水压设定值在控制器内形成闭环,根据压力与流量优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,实现了不论用水量如何改变都可保持管网压力基本恒定,达到了稳压、节能的目的。

5.2 两台主水泵可实现定时倒泵功能,以保证两台泵工况均匀,有利于延长水泵的使用寿命.实现了各台水泵运行时间基本相同。

5.3 实现了用变频器对电机进行软启软停,减少了设备损耗,延长了电机寿命,同时消除了水泵启动和停止时的水锤。

综上所述,变频恒压供水方式自动化程度高、占地小、投资省、安全、节能,是值得推广的一种新方法。

参考文献

[1]葛芸萍,何瑞.变频技术在恒压供水中的应用[J].自动化与仪器仪表,2008,(3):33~34.

[2]康会峰,黄新春,王元.基于DSP的变频恒压供水模糊控制系统应用[J].电机与控制应用,2010,37(5):16~20.

[3]于进,陈巨星,钱锋.基于PIC16F877A的变频恒压供水控制器设计[J].自动化仪表,2009,30(3):55~58.

[4]李焦明.变频恒压供水循环软起动控制系统的设计与调试[J].化工自动化及仪表,2009,36(4):84~87.

[5]蔡旭庆.硝基苯二次水恒压供水系统的改造[J].化工自动化及仪表,2002,29(2):59~61.

[6]刘名军.变频恒压供水简易控制系统的应用[J].电机与控制应用,2006,33(6):56~58.