變頻控制技術在中央空調系統中的應用 洪善祥 |
應寧波某家三星級賓館的邀請 , 我們對該賓館的用能狀況進行了全面分析測試。測試情況如下 : 水、電、汽、煤等能耗總費用約占賓館全年營業總收入的 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 ,空調系統耗電量占 45 % , 其中 , 空調系統冷卻水與冷 ( 熱 ) 媒水循環泵的耗電量約占 30 % 。通過測試發現 , 耗電量占 30 % 的冷卻水與冷媒水循環泵存在較大的節能潛力。這是因為 , 泵的配置容量是按夏季最大流量來確定的 , 但在實際使用中 , 由于天氣情況、客人數量、活動內容的變化所需負荷是不斷變化的 , 負荷一般不會達到最大值 ; 再則 , 空調系統的冷 ( 熱 ) 媒水循環泵冬夏合用 , 而且為簡化設計與方便安裝 , 循環泵采用同一規格型號。但是在實際運行中 , 夏季與冬季的工況是不同的 , 在空調水循環中使用同一型號規格的水泵顯然是不經濟的。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 , 節能 30 % ～ 50 %; 另一個效果是 , 客房溫度不會因負荷變化而大幅度變化 , 比較穩定。
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 , 但由于沒有考慮設備在實際運行中 , 負荷是隨天氣情況、客人數量、活動內容等變動因素的變化而變化的 , 因而控制較單一 , 沒有實現動態控制 , 須輔以人工調節 , 節能及客房溫度控制效果較
差 ; 而采用反饋模式 , 實現的閉環跟蹤控制 , 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 , 一般以壓力最低點處安裝信號反饋裝置。缺點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 , 設置 PID 控制 , 能較好反映整個空調系統溫度情況 , 隨天氣情
況、客人數量、活動內容的變化而自動調節 , 實現了閉環跟蹤控制。通過以上比較 , 應采用溫度反饋控制模式。
測試數據及分析
1999 年初 , 該賓館中央空調冷媒水泵安裝了溫度反饋變頻控制裝置 , 安裝變頻控制裝置前后
的測試數據見表 1 。
表 1 測試數據匯總
從表 1 可以看出 :
(1) 循環泵安裝變頻控制裝置后 , 功率因數明顯提高 , 從 0. 92 提高到 0. 99 。節電效果明顯 , 按月統計數據節電率達 54. 72 % 。
(2) 循環泵電機運行頻率在 30 ～ 42Hz 之間 , 客房溫度較穩定。這說明整個空調系統的負荷隨天氣情況、客人數量、活動內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定。
其 它
(1) 空調系統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在夏季和冬季要調整。
(2) 由于采用了變頻技術 , 電機實現軟啟動 , 起動沖擊電流減小 ; 電機軸承潤滑有所改善 , 磨損減少 ; 電機溫升降低 ; 電機噪聲降低。
(3) 冷卻水泵也可采用變頻控制裝置控制 , 使用 PLC 技術 , 使整個中央空調系統實現智能化控制。