大功率水泵變頻聯動在制冷空調系統中的應用

李桃源

摘 要：在對工業企業使用的制冷空調系統進行初始設計時，往往考慮現場不利的因素較多;特別是企業在公用工程設備的投入上常常是一步到位的，而產能的提高及投入往往是分步進行的。這對公用工程設備的運行來說，經常會出現“大馬拉小車”的現象。對相關公用工程設備進行變頻系統的改善，往往能達到非常好的效果。

關鍵詞：大功率水泵 ?變頻聯動 ?節能

中圖分類號：TU831 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0055-01

為了工藝生產及員工生活的需要，公司安裝了3臺1300RT的溴化鋰吸收式制冷機組（其中1臺為備用機組，實際運行為2臺）和多臺空調送風機組。與之相配套，單臺制冷機組對應了2臺132 kW的冷凍機用冷卻水泵以及兩臺90 kW中央空調用冷凍水水泵;水泵采用的是一用一備的工作方式，由于設計時電機容量選擇過大，導致這幾臺水泵的實際運行負荷率均低于60%，屬于典型的“大馬拉小車”，運行時造成了能源的很大浪費。

為了節約能源，創造綠色的輪胎工廠，因此，有必要對這幾臺水泵及冷凍空調系統進行一些節能改造，其中主要的是在水泵的電氣控制系統中增加變頻調速裝置，從而使水泵處于最經濟的運行狀態。

1 水泵變頻節能原理

由流體輸送設備（水泵）的工作原理可知：水泵的流量與其的轉速成正比，水泵的壓力（揚程）與其的轉速平方成正比，而水泵的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。

變頻調節就是利用改變性能曲線的方法來改變工作點，變速調節中沒有附加的阻力，是較為理想的一種調節方式。通過變頻器來改變電源的工作頻率，從而實現對交流電機的無極調速。水泵及風機采用變速調節時，其效率基本保持不變，流量隨轉速按一次方規律變化，而軸功率按三次方規律變化。同時采用變頻調節，可以降低水泵機風機的噪聲，減輕磨損，延長設備的使用壽命。所以變頻調節的節能潛力很大，特別是它的調節范圍很寬，啟動電流大的系統及設備，節能效果會更加的明顯。

使用變頻調速控制可以實現以下目標：（1）節省能源，使能源能得到充分合理的使用，節省不必要的能源消耗。（2）具有超強的保護功能-具有過電流，過電壓，短路，接地，欠壓，過載，過熱，缺相及外部報警等保護。（3）實現對大功率電機的軟停機軟啟動，避免啟動時對電網的沖擊，從而降低對電網的容量要求，同時軟啟動減少了機械沖擊對設備的損傷。

2 改善方式

在原冷凍機設備系統中，增加了4個PT100溫度傳感器，用來檢測冷凍水及冷卻水的進，出口溫度，將回水溫度信號和出水溫度信號送入溫差控制器，并計算出溫差值。

通過冷凍水的回水與出水的溫差值來控制水泵的轉速，調節出水的流量，控制冷凍機熱交換的速度。溫差大，說明空調使用場所室內溫度高，系統負荷大，應提高冷凍水泵的轉速，加快冷凍水的循環速度和流量，加快制冷機熱交換的速度。反之溫差小，就說明空調使用場所室內溫度較低或比較合適，系統負荷小，可降低冷凍水泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度和流量，減緩冷凍機熱交換的速度以節約電能。

通過冷卻水的回水與出水的溫差值來控制冷卻水泵的轉速，進，出水溫差大，說明空調機組負荷大，需要帶走的熱量多，應提高冷卻水泵的轉速，加大冷卻水的循環量;溫差小，則說明冷凍機組負荷小，需要帶走的熱量少，可降低冷卻水泵的轉速，減小冷卻水的循環量，以節約電能。

通過對冷凍空調機組的變頻改造，可以在確保空調系統滿足現場需要的前提下，大幅度的降低系統能源的消耗，達到節能降耗的目的。

3 經濟性分析及投資費關聯

（1）變頻控制分為手動控制和自動控制，手動控制時可根據需要的溫度差通過電位器調節變頻器頻率來控制，自動時通過現場傳感器將實際的溫度傳給儀表，再通過溫差比例運算后將信號傳送給變頻器控制其頻率，進而自動控制水泵來滿足生產的要求。（見表1）

空調系統按每年使用6個月計算，每年每臺節約能源費用為：（26088+17788）×6=263256元，兩臺冷凍機組分工段，分工程同時使用，每年總共節約費用約50萬元。

（2）投資費的支出：主要投入：冷卻水泵用變頻器1臺（含特別制作的控制柜），冷凍水泵用變頻器1臺（含特別制作的控制柜）。溫差傳感器4只，相關表計，電纜等，總費用約170000元（2臺約投入34萬元）。

4 結語

在中央空調系統中，往往運行的都是一些大功率的水泵及風機，而變頻聯動的使用，使溫度的控制變得簡單且有效，而節能的收益更是毋庸置疑的。建議各行各業的相關設備進行相關改善的參考。endprint

摘 要：在對工業企業使用的制冷空調系統進行初始設計時，往往考慮現場不利的因素較多;特別是企業在公用工程設備的投入上常常是一步到位的，而產能的提高及投入往往是分步進行的。這對公用工程設備的運行來說，經常會出現“大馬拉小車”的現象。對相關公用工程設備進行變頻系統的改善，往往能達到非常好的效果。

關鍵詞：大功率水泵 ?變頻聯動 ?節能

中圖分類號：TU831 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0055-01

為了工藝生產及員工生活的需要，公司安裝了3臺1300RT的溴化鋰吸收式制冷機組（其中1臺為備用機組，實際運行為2臺）和多臺空調送風機組。與之相配套，單臺制冷機組對應了2臺132 kW的冷凍機用冷卻水泵以及兩臺90 kW中央空調用冷凍水水泵;水泵采用的是一用一備的工作方式，由于設計時電機容量選擇過大，導致這幾臺水泵的實際運行負荷率均低于60%，屬于典型的“大馬拉小車”，運行時造成了能源的很大浪費。

為了節約能源，創造綠色的輪胎工廠，因此，有必要對這幾臺水泵及冷凍空調系統進行一些節能改造，其中主要的是在水泵的電氣控制系統中增加變頻調速裝置，從而使水泵處于最經濟的運行狀態。

1 水泵變頻節能原理

由流體輸送設備（水泵）的工作原理可知：水泵的流量與其的轉速成正比，水泵的壓力（揚程）與其的轉速平方成正比，而水泵的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。

變頻調節就是利用改變性能曲線的方法來改變工作點，變速調節中沒有附加的阻力，是較為理想的一種調節方式。通過變頻器來改變電源的工作頻率，從而實現對交流電機的無極調速。水泵及風機采用變速調節時，其效率基本保持不變，流量隨轉速按一次方規律變化，而軸功率按三次方規律變化。同時采用變頻調節，可以降低水泵機風機的噪聲，減輕磨損，延長設備的使用壽命。所以變頻調節的節能潛力很大，特別是它的調節范圍很寬，啟動電流大的系統及設備，節能效果會更加的明顯。

使用變頻調速控制可以實現以下目標：（1）節省能源，使能源能得到充分合理的使用，節省不必要的能源消耗。（2）具有超強的保護功能-具有過電流，過電壓，短路，接地，欠壓，過載，過熱，缺相及外部報警等保護。（3）實現對大功率電機的軟停機軟啟動，避免啟動時對電網的沖擊，從而降低對電網的容量要求，同時軟啟動減少了機械沖擊對設備的損傷。

2 改善方式

在原冷凍機設備系統中，增加了4個PT100溫度傳感器，用來檢測冷凍水及冷卻水的進，出口溫度，將回水溫度信號和出水溫度信號送入溫差控制器，并計算出溫差值。

通過冷凍水的回水與出水的溫差值來控制水泵的轉速，調節出水的流量，控制冷凍機熱交換的速度。溫差大，說明空調使用場所室內溫度高，系統負荷大，應提高冷凍水泵的轉速，加快冷凍水的循環速度和流量，加快制冷機熱交換的速度。反之溫差小，就說明空調使用場所室內溫度較低或比較合適，系統負荷小，可降低冷凍水泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度和流量，減緩冷凍機熱交換的速度以節約電能。

通過冷卻水的回水與出水的溫差值來控制冷卻水泵的轉速，進，出水溫差大，說明空調機組負荷大，需要帶走的熱量多，應提高冷卻水泵的轉速，加大冷卻水的循環量;溫差小，則說明冷凍機組負荷小，需要帶走的熱量少，可降低冷卻水泵的轉速，減小冷卻水的循環量，以節約電能。

通過對冷凍空調機組的變頻改造，可以在確保空調系統滿足現場需要的前提下，大幅度的降低系統能源的消耗，達到節能降耗的目的。

3 經濟性分析及投資費關聯

（1）變頻控制分為手動控制和自動控制，手動控制時可根據需要的溫度差通過電位器調節變頻器頻率來控制，自動時通過現場傳感器將實際的溫度傳給儀表，再通過溫差比例運算后將信號傳送給變頻器控制其頻率，進而自動控制水泵來滿足生產的要求。（見表1）

空調系統按每年使用6個月計算，每年每臺節約能源費用為：（26088+17788）×6=263256元，兩臺冷凍機組分工段，分工程同時使用，每年總共節約費用約50萬元。

（2）投資費的支出：主要投入：冷卻水泵用變頻器1臺（含特別制作的控制柜），冷凍水泵用變頻器1臺（含特別制作的控制柜）。溫差傳感器4只，相關表計，電纜等，總費用約170000元（2臺約投入34萬元）。

4 結語

在中央空調系統中，往往運行的都是一些大功率的水泵及風機，而變頻聯動的使用，使溫度的控制變得簡單且有效，而節能的收益更是毋庸置疑的。建議各行各業的相關設備進行相關改善的參考。endprint

摘 要：在對工業企業使用的制冷空調系統進行初始設計時，往往考慮現場不利的因素較多;特別是企業在公用工程設備的投入上常常是一步到位的，而產能的提高及投入往往是分步進行的。這對公用工程設備的運行來說，經常會出現“大馬拉小車”的現象。對相關公用工程設備進行變頻系統的改善，往往能達到非常好的效果。

關鍵詞：大功率水泵 ?變頻聯動 ?節能

中圖分類號：TU831 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0055-01

為了工藝生產及員工生活的需要，公司安裝了3臺1300RT的溴化鋰吸收式制冷機組（其中1臺為備用機組，實際運行為2臺）和多臺空調送風機組。與之相配套，單臺制冷機組對應了2臺132 kW的冷凍機用冷卻水泵以及兩臺90 kW中央空調用冷凍水水泵;水泵采用的是一用一備的工作方式，由于設計時電機容量選擇過大，導致這幾臺水泵的實際運行負荷率均低于60%，屬于典型的“大馬拉小車”，運行時造成了能源的很大浪費。

為了節約能源，創造綠色的輪胎工廠，因此，有必要對這幾臺水泵及冷凍空調系統進行一些節能改造，其中主要的是在水泵的電氣控制系統中增加變頻調速裝置，從而使水泵處于最經濟的運行狀態。

1 水泵變頻節能原理

由流體輸送設備（水泵）的工作原理可知：水泵的流量與其的轉速成正比，水泵的壓力（揚程）與其的轉速平方成正比，而水泵的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。

變頻調節就是利用改變性能曲線的方法來改變工作點，變速調節中沒有附加的阻力，是較為理想的一種調節方式。通過變頻器來改變電源的工作頻率，從而實現對交流電機的無極調速。水泵及風機采用變速調節時，其效率基本保持不變，流量隨轉速按一次方規律變化，而軸功率按三次方規律變化。同時采用變頻調節，可以降低水泵機風機的噪聲，減輕磨損，延長設備的使用壽命。所以變頻調節的節能潛力很大，特別是它的調節范圍很寬，啟動電流大的系統及設備，節能效果會更加的明顯。

使用變頻調速控制可以實現以下目標：（1）節省能源，使能源能得到充分合理的使用，節省不必要的能源消耗。（2）具有超強的保護功能-具有過電流，過電壓，短路，接地，欠壓，過載，過熱，缺相及外部報警等保護。（3）實現對大功率電機的軟停機軟啟動，避免啟動時對電網的沖擊，從而降低對電網的容量要求，同時軟啟動減少了機械沖擊對設備的損傷。

2 改善方式

在原冷凍機設備系統中，增加了4個PT100溫度傳感器，用來檢測冷凍水及冷卻水的進，出口溫度，將回水溫度信號和出水溫度信號送入溫差控制器，并計算出溫差值。

通過冷凍水的回水與出水的溫差值來控制水泵的轉速，調節出水的流量，控制冷凍機熱交換的速度。溫差大，說明空調使用場所室內溫度高，系統負荷大，應提高冷凍水泵的轉速，加快冷凍水的循環速度和流量，加快制冷機熱交換的速度。反之溫差小，就說明空調使用場所室內溫度較低或比較合適，系統負荷小，可降低冷凍水泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度和流量，減緩冷凍機熱交換的速度以節約電能。

通過冷卻水的回水與出水的溫差值來控制冷卻水泵的轉速，進，出水溫差大，說明空調機組負荷大，需要帶走的熱量多，應提高冷卻水泵的轉速，加大冷卻水的循環量;溫差小，則說明冷凍機組負荷小，需要帶走的熱量少，可降低冷卻水泵的轉速，減小冷卻水的循環量，以節約電能。

通過對冷凍空調機組的變頻改造，可以在確保空調系統滿足現場需要的前提下，大幅度的降低系統能源的消耗，達到節能降耗的目的。

3 經濟性分析及投資費關聯

（1）變頻控制分為手動控制和自動控制，手動控制時可根據需要的溫度差通過電位器調節變頻器頻率來控制，自動時通過現場傳感器將實際的溫度傳給儀表，再通過溫差比例運算后將信號傳送給變頻器控制其頻率，進而自動控制水泵來滿足生產的要求。（見表1）

空調系統按每年使用6個月計算，每年每臺節約能源費用為：（26088+17788）×6=263256元，兩臺冷凍機組分工段，分工程同時使用，每年總共節約費用約50萬元。

（2）投資費的支出：主要投入：冷卻水泵用變頻器1臺（含特別制作的控制柜），冷凍水泵用變頻器1臺（含特別制作的控制柜）。溫差傳感器4只，相關表計，電纜等，總費用約170000元（2臺約投入34萬元）。

4 結語

在中央空調系統中，往往運行的都是一些大功率的水泵及風機，而變頻聯動的使用，使溫度的控制變得簡單且有效，而節能的收益更是毋庸置疑的。建議各行各業的相關設備進行相關改善的參考。endprint