變頻控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用 洪善祥 |
應(yīng)寧波某家三星級賓館的邀請 , 我們對該賓館的用能狀況進(jìn)行了全面分析測試。測試情況如下 : 水、電、汽、煤等能耗總費(fèi)用約占賓館全年?duì)I業(yè)總收入的 10 % , 在賓館的成本開支中列第 2 位 ( 人員工資居第 1 位 ) 。其中電能約占總能耗的 66 % , 其次是煤和油 , 約占 34 % 。在總用電量中 ,空調(diào)系統(tǒng)耗電量占 45 % , 其中 , 空調(diào)系統(tǒng)冷卻水與冷 ( 熱 ) 媒水循環(huán)泵的耗電量約占 30 % 。通過測試發(fā)現(xiàn) , 耗電量占 30 % 的冷卻水與冷媒水循環(huán)泵存在較大的節(jié)能潛力。這是因?yàn)?, 泵的配置容量是按夏季最大流量來確定的 , 但在實(shí)際使用中 , 由于天氣情況、客人數(shù)量、活動(dòng)內(nèi)容的變化所需負(fù)荷是不斷變化的 , 負(fù)荷一般不會達(dá)到最大值 ; 再則 , 空調(diào)系統(tǒng)的冷 ( 熱 ) 媒水循環(huán)泵冬夏合用 , 而且為簡化設(shè)計(jì)與方便安裝 , 循環(huán)泵采用同一規(guī)格型號。但是在實(shí)際運(yùn)行中 , 夏季與冬季的工況是不同的 , 在空調(diào)水循環(huán)中使用同一型號規(guī)格的水泵顯然是不經(jīng)濟(jì)的。冷媒水泵型號為 Y225 + n - 4 , 壓力 5kg , 流量 200m 3 P h 配用功率 45kW 采用變頻控制裝置 , 節(jié)能 30 % ～ 50 %; 另一個(gè)效果是 , 客房溫度不會因負(fù)荷變化而大幅度變化 , 比較穩(wěn)定。
控制模式的選擇
變頻控制裝置的控制有兩種方式 : 一種是無反饋控制 , 一種是有反饋控制。無反饋控制安裝簡單 , 但由于沒有考慮設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中 , 負(fù)荷是隨天氣情況、客人數(shù)量、活動(dòng)內(nèi)容等變動(dòng)因素的變化而變化的 , 因而控制較單一 , 沒有實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制 , 須輔以人工調(diào)節(jié) , 節(jié)能及客房溫度控制效果較
差 ; 而采用反饋模式 , 實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)跟蹤控制 , 可較好解決以上問題。反饋控制也有 3 種模式 , 下面就 3 種控制模式進(jìn)行比較。
• 壓力反饋控制模式 ( 見圖 1)
以壓力作為反饋控制信號 , 一般以壓力最低點(diǎn)處安裝信號反饋裝置。缺點(diǎn)是無法反映溫度變化情況。
• 流量反饋控制模式 ( 見圖 2)
該模式同樣不能反映溫度變化情況。
• 溫度反饋控制模式 ( 見圖 3)
以回水溫度作為溫度傳感器信號 , 設(shè)置 PID 控制 , 能較好反映整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)溫度情況 , 隨天氣情
況、客人數(shù)量、活動(dòng)內(nèi)容的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié) , 實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)跟蹤控制。通過以上比較 , 應(yīng)采用溫度反饋控制模式。
測試數(shù)據(jù)及分析
1999 年初 , 該賓館中央空調(diào)冷媒水泵安裝了溫度反饋?zhàn)冾l控制裝置 , 安裝變頻控制裝置前后
的測試數(shù)據(jù)見表 1 。
表 1 測試數(shù)據(jù)匯總
從表 1 可以看出 :
(1) 循環(huán)泵安裝變頻控制裝置后 , 功率因數(shù)明顯提高 , 從 0. 92 提高到 0. 99 。節(jié)電效果明顯 , 按月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)節(jié)電率達(dá) 54. 72 % 。
(2) 循環(huán)泵電機(jī)運(yùn)行頻率在 30 ～ 42Hz 之間 , 客房溫度較穩(wěn)定。這說明整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷隨天氣情況、客人數(shù)量、活動(dòng)內(nèi)容的變化在不斷變化 , 而變頻控制裝置通過 PID 控制跟隨著這種變化 , 使客房溫度基本保持穩(wěn)定。
其 它
(1) 空調(diào)系統(tǒng)在夏季和冬季分別用于供冷和供熱 , 變頻控制裝置控制參數(shù)在夏季和冬季要調(diào)整。
(2) 由于采用了變頻技術(shù) , 電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng) , 起動(dòng)沖擊電流減小 ; 電機(jī)軸承潤滑有所改善 , 磨損減少 ; 電機(jī)溫升降低 ; 電機(jī)噪聲降低。
(3) 冷卻水泵也可采用變頻控制裝置控制 , 使用 PLC 技術(shù) , 使整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化控制。