中央空調系統變頻節能改造方案

3.2.3 系統主電路的控制設計

根據具體情況，同時考慮到成本控制，盡可能地利用原有的電器設備。冷凍水泵及冷卻水泵均采用一用一備的運行方式，因備用泵轉換時間與空調主機轉換時間一致，切換頻率不高，所以冷凍水泵和冷卻水泵電機的主備切換控制利用原有電器設備，通過接觸器、啟停按鈕、轉換開關進行電氣和機械互鎖。確保每臺水泵只能由一臺變頻器拖動，避免兩臺變頻器同時拖動同一臺水泵造成交流短路事故;并且每臺變頻器任何時間只能拖動一臺水泵，以免一臺變頻器同時拖動兩臺水泵而過載。

3.2.4 系統功能控制方式

上位機監控系統主要通過人機界面完成對工藝參數的檢測，各機組的協調控制以及數據的處理、分析等任務;下位機PLC主要完成數據采集，現場設備的控制及聯鎖等功能。具體工作過程中，開機時，開啟冷水及冷卻水泵，由PLC控制冷水及冷卻水泵的啟停，由控制冷水及冷卻水泵的接觸器向制冷機發出聯鎖信號，開啟制冷機，由變頻器、溫度傳感器、溫度模塊組成的溫差閉環控制電路對水泵進行調速以控制工作流量，同時PLC控制冷卻塔根據溫度傳感

器信號自動選擇開啟臺數;當過濾網前后壓差超出設定值時，PLC發出過濾堵塞報警信號;送風機轉速的快慢是由回風溫度與系統設定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調節風機的轉速，達到調節回風溫度的目的。停機時，關閉制冷機，冷水及冷卻水泵以及冷卻塔延時15 min 后自動關閉。保護時，由壓力傳感器控制冷水及冷卻水的缺水保護，壓力偏低時自動開啟補水泵補水。

3.3 系統節能改造原理

變頻節能系統示意圖如圖4所示。

1)對冷凍泵進行變頻改造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存，并計算出溫差值;然后根據冷凍機的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉速，調

節出水的流量，控制熱交換的速度。溫差大，說明室內溫度高系統負荷大，應提高冷凍泵的轉速，加快冷凍水的循環速度，加大流量，加快熱交換的速度;反之溫差小，則說明室內溫度低，系統負荷小，可降低冷凍泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度，減小流量，

降低熱交換的速度以節約電能。

2)對冷卻泵進行變頻改造由于冷凍機組運行時，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進行不斷循環的。冷卻水進水出水溫差大，說明冷凍機負荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，加大冷卻水的循環量;溫差小，則說明，冷凍機負荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉速，減小冷卻水的循環量，以節約電能。

3)冷卻塔風機變頻控制通過檢測冷卻塔水的溫度對冷卻塔風機進行變頻調速閉環控制，使冷卻塔水溫恒定在設定溫度，可以有效地節省風機的電能額外損耗，能達到最佳節電效果。

4)室內風機組變頻控制通過檢測冷房溫度對變風機組的風機進行變頻調速閉環控制，實現冷房溫度恒定在設定溫度。室內風機組變頻控制后可達到理想的節電效果，并且使空調效果更佳。

3.4 系統流量、壓力保障

本方案的調節方式采用閉環自動調節控制，冷卻水泵系統和冷凍水泵系統的調節方式基本相同，用溫度傳感器對冷卻(冷凍)水在主機上的出口水溫進行采樣，轉換成電量信號后送至溫控器將該信號

與設定值進行比較運算后輸出一模擬信號(一般為4~20 mA、0~10 V等)給PLC，由PLC、D/A轉換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進行溫差閉環控制，手動/自動切換和手動頻率上升、下降由PLC控制，最后把數據傳送到上位機人機界面實行監視控制。變頻器根據PLC 發出的模擬信號決定其輸出頻率，以達到改變水泵轉速并調節流量的目的。

冷卻(冷凍)水系統的變頻節能系統在實際使用中要考慮水泵的轉速與揚程的平方成正比的關系，以及水泵的轉速與管損平方成正比的關系。在水泵的揚程隨轉速的降低而降低的同時管道損失也在降

低，因此，系統對水泵揚程的實際需求一樣要降低;

而通過設定變頻器下限頻率的方法又可保證系統對水泵揚程的最低需求。供水壓力的穩定和調節量可以通過PID參數的調整。當供水需求量減少時，管道壓力逐漸升高，內部PID調節器輸出頻率降低，當變頻器輸出頻率低至0 Hz時，而管道在一設定時間內還高于設定壓力，變頻器切斷當前變頻控制泵，轉而控制下一個原工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉換過程中，逐漸輪換使用水泵，使每個水泵的利用率均等，增加系統、管道壓力的穩定性和可靠性。

4 中央空調系統進行變頻改造的優點

變頻節能改造后除了可以節省大量的電能外還具有以下優點：

1)電機起動是軟起動，電流從0 A到額定電流變化，減小了大電流對電機的沖擊;

2)電機軟起動轉速從0 開始緩慢升速，可以有效減少水泵或風機的機械磨損;

3)變頻器是高性能的電力電子設備，具有較強的電機保護功能，能延長系統各部件的使用壽命;

4)使室溫維持恒定，讓人感到舒適;

5)經過改造后，可以使系統具有較高的可靠性，減少了環境噪音，減少了維修維護工作量。

5 傳動之星SD-YP系列一體化變頻器的優點

1)采用獨特的空間矢量(SVPWM)調制方式;

2)操作簡單，具有鍵盤鎖定功能，防止誤操作;

3)內置PID功能，可接受多種給定、反饋信號;

4)具有節電、市電和停止三位鎖定開關，便于轉換及管理;

5)保護功能完善，可遠程控制;

6)超靜音優化設計，降低電機噪聲;

7)安裝比較方便，不用改變原有的配電設施及環境;

8)穩定整個系統的正常運行，抗干擾能力強;

9)具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能及聲光報警功能。

6 結語

在科技日新月異的今天，積極推廣變頻調速節能技術的應用，使其轉化為社會生產力，是我們工程技術人員應盡的社會責任。對落后的設備生產工藝進行技術革新，不僅可以提高生產質量、生產效率，創造可觀的經濟效益，對節能、環保等社會效益同樣有著重要的意義。隨著變頻器應用普及時代的來臨，不僅擴大了變頻器的應用市場，而且為中央空調應用也提出了新的課題。預計在不久的將來，由于變頻調速技術的介入，中央空調系統將真正地進入經濟

運行時代，希望上述工作對于同仁們在傳統的電氣傳動設備技術改造和推進高新技術產品的普及應用工作中能有所啟示和借鑒。