创杰ACT-V6变频器在中央空调系统的节能应用

中央空调是大厦里的耗电大户,每年的电费中空调耗电占60%左右,因此中央空调的节能改造显得尤为重要.      由于设计时中央空调系统必须按天气zui热负荷zui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.     水泵风机系统的流量与压差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zui末端达不到合理效果的情况.为了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。     再因水泵风机采用的是Y- 起动方式电机的起动电流均为其额定电流的3 4 倍一台90KW 的电动机,其起动电流将达到500A .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水垂现象,容易对机械散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。     综上,为了节约能源和费用,需对水泵风机系统进行改造,经市场调查与了解,采用成熟的变频器来实现以便达到节能和延长电机接触器及机械散件轴承阀门管道的使用寿命。     这是因为变频器能根据冷冻 水泵送风机和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下，使冷冻水泵送风机和冷却水泵作出相应调节。以达到节能目的以水泵为例水泵电机转速下降电机从电网吸收的电能就会大大减少其减少的功耗P=P0 1-（N1/N0）3 1 式     减少的流量Q=Q0 1-（N1/N0） 2 式     其中N1 为改变后的转速，N0 为电机原来的转速，P0 为原电机转速下的电机消耗功率， Q0 为原电机转速下所产生的水泵流量。     由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比     如假设原流量为100 个单位耗能也为100 个单位如果转速降低10 个单位     由2式Q=Q0 1-（N1/N0） =100 1-（90/100） =10 可得出流量改变了10 个单位但功耗     由1 式P=P0[1-（N1/N0）3]=100 1-（90/100）3 =27.1 可以得出功率将减少27.1 个 单位即比原来减少27.1%     再因变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后电机在起动时及运转过程中，均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器电机使用寿命zui主要zui直接的因素同时采用变频器， 控制电机后还可避免水垂现象，因此可大大延长电机接触器及机械散件轴承阀门管道的使用寿命。 水泵节能改造的方案 中央空调系统通常分为冷冻媒水和冷却水两个系统。根据国内外zui新资料介绍并多处通过对在中央空调水泵系统进行闭环控制改造的成功范例进行考察，现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。 1 冷冻媒水泵系统的闭环控制（推荐检测回水温度）      制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制     该方案在保证zui末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的zui小工作频率，将其设定为下限频率并锁定变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减控制方式，是冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调。 2 制热模式下冷冻 水泵系统的闭环控制     该模式是在中中央空调中热泵运行即制热时冷冻水泵系统的控制方案同制冷模式控制方案一样。在保证zui末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的zui小工作频率，将其设定为下限频率并锁定变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器。检测冷冻水回水温度再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减不同的是冷冻回水温度小于设定温度时频率无极上调，当温度传感检测到的冷冻水回水温越高变频器的输出频率越低。此系统具有以上功能。通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器安装在冷冻水系统回水主管上来检测冷冻水的回水温度。并可直接通过设定变频器参数使系统温度调控在需要的范围内。     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，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。 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。 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， 选择内置PID 软件模块的变频器控制终端的方式，同手动方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集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。 3 冷却水系统的闭环控制（推荐检测进水与回水温度差调节）     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.现有的控制方式大都先确定一个冷却泵变频器工作的zui小工作频率将其设定为下限频率并锁定变频冷却水泵的频率是取冷却管进出水温度差和（出水温度）信号来调节当进出水温差大于设定值时频率无极上调当进出水温差小于设定值时频率无极下调（同时当冷却水出水温度高于设定值时频率优先无极上调当冷却水出水温度低于设定值时按温差变化来调节频率进出水温差越大变频器的输出频率越高进出水温差越小变频器的输出频率越低） 其优点有 1 只需在中中央空调冷却管出水端安装一个温差传感器如上图安装在冷却水系统中中央空调冷却水出水主管上的AB 处简单可靠 2 当冷却水出水温度高于温度上限设定值时频率直接优先上调至上限频率 3 当冷却水出水温度低于温度下限设定值时频率直接优先下调至下限频率而采用冷却管进出水温度差来调节很难达到这点 4 当冷却水出水温度介于温度下限设定值与温度上限设定值时通过对冷却水出水温度及温度上下限设定值进行计算从而达到对频率进行无极调速闭环控制迅速准确 5 节能效果更为明显当冷却水出水温度低于温度上限设定值时采用冷却管进出水温度差来调节方式没有将出水温度低这一因素加入节能考虑范围而仅仅由温度差来对频率进行无极调速而采用上下限温度来调节方式充分考虑这一因素因而节能效果更为明显通过对多家用户市场调查平均节电率要提高5 以上节电率达到20 40 6 具有起动全速运行功能通过设定变频器参数中的数值可使水系统充分交换一段时间避免由于刚起动运行时热交换不充分而引起的系统水流量过小