大功率水泵變頻聯(lián)動(dòng)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

李桃源

摘 要：在對(duì)工業(yè)企業(yè)使用的制冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行初始設(shè)計(jì)時(shí)，往往考慮現(xiàn)場(chǎng)不利的因素較多;特別是企業(yè)在公用工程設(shè)備的投入上常常是一步到位的，而產(chǎn)能的提高及投入往往是分步進(jìn)行的。這對(duì)公用工程設(shè)備的運(yùn)行來說，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。對(duì)相關(guān)公用工程設(shè)備進(jìn)行變頻系統(tǒng)的改善，往往能達(dá)到非常好的效果。

關(guān)鍵詞：大功率水泵 ?變頻聯(lián)動(dòng) ?節(jié)能

中圖分類號(hào)：TU831 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0055-01

為了工藝生產(chǎn)及員工生活的需要，公司安裝了3臺(tái)1300RT的溴化鋰吸收式制冷機(jī)組（其中1臺(tái)為備用機(jī)組，實(shí)際運(yùn)行為2臺(tái)）和多臺(tái)空調(diào)送風(fēng)機(jī)組。與之相配套，單臺(tái)制冷機(jī)組對(duì)應(yīng)了2臺(tái)132 kW的冷凍機(jī)用冷卻水泵以及兩臺(tái)90 kW中央空調(diào)用冷凍水水泵;水泵采用的是一用一備的工作方式，由于設(shè)計(jì)時(shí)電機(jī)容量選擇過大，導(dǎo)致這幾臺(tái)水泵的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷率均低于60%，屬于典型的“大馬拉小車”，運(yùn)行時(shí)造成了能源的很大浪費(fèi)。

為了節(jié)約能源，創(chuàng)造綠色的輪胎工廠，因此，有必要對(duì)這幾臺(tái)水泵及冷凍空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行一些節(jié)能改造，其中主要的是在水泵的電氣控制系統(tǒng)中增加變頻調(diào)速裝置，從而使水泵處于最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 水泵變頻節(jié)能原理

由流體輸送設(shè)備（水泵）的工作原理可知：水泵的流量與其的轉(zhuǎn)速成正比，水泵的壓力（揚(yáng)程）與其的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。

變頻調(diào)節(jié)就是利用改變性能曲線的方法來改變工作點(diǎn)，變速調(diào)節(jié)中沒有附加的阻力，是較為理想的一種調(diào)節(jié)方式。通過變頻器來改變電源的工作頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的無極調(diào)速。水泵及風(fēng)機(jī)采用變速調(diào)節(jié)時(shí)，其效率基本保持不變，流量隨轉(zhuǎn)速按一次方規(guī)律變化，而軸功率按三次方規(guī)律變化。同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)，可以降低水泵機(jī)風(fēng)機(jī)的噪聲，減輕磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。所以變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能潛力很大，特別是它的調(diào)節(jié)范圍很寬，啟動(dòng)電流大的系統(tǒng)及設(shè)備，節(jié)能效果會(huì)更加的明顯。

使用變頻調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）節(jié)省能源，使能源能得到充分合理的使用，節(jié)省不必要的能源消耗。（2）具有超強(qiáng)的保護(hù)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(bào)警等保護(hù)。（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率電機(jī)的軟停機(jī)軟啟動(dòng)，避免啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而降低對(duì)電網(wǎng)的容量要求，同時(shí)軟啟動(dòng)減少了機(jī)械沖擊對(duì)設(shè)備的損傷。

2 改善方式

在原冷凍機(jī)設(shè)備系統(tǒng)中，增加了4個(gè)PT100溫度傳感器，用來檢測(cè)冷凍水及冷卻水的進(jìn)，出口溫度，將回水溫度信號(hào)和出水溫度信號(hào)送入溫差控制器，并計(jì)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(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制冷凍機(jī)熱交換的速度。溫差大，說明空調(diào)使用場(chǎng)所室內(nèi)溫度高，系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快制冷機(jī)熱交換的速度。反之溫差小，就說明空調(diào)使用場(chǎng)所室內(nèi)溫度較低或比較合適，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩冷凍機(jī)熱交換的速度以節(jié)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(zhuǎn)速，進(jìn)，出水溫差大，說明空調(diào)機(jī)組負(fù)荷大，需要帶走的熱量多，應(yīng)提高冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量;溫差小，則說明冷凍機(jī)組負(fù)荷小，需要帶走的熱量少，可降低冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

通過對(duì)冷凍空調(diào)機(jī)組的變頻改造，可以在確保空調(diào)系統(tǒng)滿足現(xiàn)場(chǎng)需要的前提下，大幅度的降低系統(tǒng)能源的消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 經(jīng)濟(jì)性分析及投資費(fèi)關(guān)聯(lián)

（1）變頻控制分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，手動(dòng)控制時(shí)可根據(jù)需要的溫度差通過電位器調(diào)節(jié)變頻器頻率來控制，自動(dòng)時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器將實(shí)際的溫度傳給儀表，再通過溫差比例運(yùn)算后將信號(hào)傳送給變頻器控制其頻率，進(jìn)而自動(dòng)控制水泵來滿足生產(chǎn)的要求。（見表1）

空調(diào)系統(tǒng)按每年使用6個(gè)月計(jì)算，每年每臺(tái)節(jié)約能源費(fèi)用為：（26088+17788）×6=263256元，兩臺(tái)冷凍機(jī)組分工段，分工程同時(shí)使用，每年總共節(jié)約費(fèi)用約50萬元。

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

4 結(jié)語

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，往往運(yùn)行的都是一些大功率的水泵及風(fēng)機(jī)，而變頻聯(lián)動(dòng)的使用，使溫度的控制變得簡(jiǎn)單且有效，而節(jié)能的收益更是毋庸置疑的。建議各行各業(yè)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)改善的參考。endprint

摘 要：在對(duì)工業(yè)企業(yè)使用的制冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行初始設(shè)計(jì)時(shí)，往往考慮現(xiàn)場(chǎng)不利的因素較多;特別是企業(yè)在公用工程設(shè)備的投入上常常是一步到位的，而產(chǎn)能的提高及投入往往是分步進(jìn)行的。這對(duì)公用工程設(shè)備的運(yùn)行來說，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。對(duì)相關(guān)公用工程設(shè)備進(jìn)行變頻系統(tǒng)的改善，往往能達(dá)到非常好的效果。

關(guān)鍵詞：大功率水泵 ?變頻聯(lián)動(dòng) ?節(jié)能

中圖分類號(hào)：TU831 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0055-01

為了工藝生產(chǎn)及員工生活的需要，公司安裝了3臺(tái)1300RT的溴化鋰吸收式制冷機(jī)組（其中1臺(tái)為備用機(jī)組，實(shí)際運(yùn)行為2臺(tái)）和多臺(tái)空調(diào)送風(fēng)機(jī)組。與之相配套，單臺(tái)制冷機(jī)組對(duì)應(yīng)了2臺(tái)132 kW的冷凍機(jī)用冷卻水泵以及兩臺(tái)90 kW中央空調(diào)用冷凍水水泵;水泵采用的是一用一備的工作方式，由于設(shè)計(jì)時(shí)電機(jī)容量選擇過大，導(dǎo)致這幾臺(tái)水泵的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷率均低于60%，屬于典型的“大馬拉小車”，運(yùn)行時(shí)造成了能源的很大浪費(fèi)。

為了節(jié)約能源，創(chuàng)造綠色的輪胎工廠，因此，有必要對(duì)這幾臺(tái)水泵及冷凍空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行一些節(jié)能改造，其中主要的是在水泵的電氣控制系統(tǒng)中增加變頻調(diào)速裝置，從而使水泵處于最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 水泵變頻節(jié)能原理

由流體輸送設(shè)備（水泵）的工作原理可知：水泵的流量與其的轉(zhuǎn)速成正比，水泵的壓力（揚(yáng)程）與其的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。

變頻調(diào)節(jié)就是利用改變性能曲線的方法來改變工作點(diǎn)，變速調(diào)節(jié)中沒有附加的阻力，是較為理想的一種調(diào)節(jié)方式。通過變頻器來改變電源的工作頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的無極調(diào)速。水泵及風(fēng)機(jī)采用變速調(diào)節(jié)時(shí)，其效率基本保持不變，流量隨轉(zhuǎn)速按一次方規(guī)律變化，而軸功率按三次方規(guī)律變化。同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)，可以降低水泵機(jī)風(fēng)機(jī)的噪聲，減輕磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。所以變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能潛力很大，特別是它的調(diào)節(jié)范圍很寬，啟動(dòng)電流大的系統(tǒng)及設(shè)備，節(jié)能效果會(huì)更加的明顯。

使用變頻調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）節(jié)省能源，使能源能得到充分合理的使用，節(jié)省不必要的能源消耗。（2）具有超強(qiáng)的保護(hù)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(bào)警等保護(hù)。（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率電機(jī)的軟停機(jī)軟啟動(dòng)，避免啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而降低對(duì)電網(wǎng)的容量要求，同時(shí)軟啟動(dòng)減少了機(jī)械沖擊對(duì)設(shè)備的損傷。

2 改善方式

在原冷凍機(jī)設(shè)備系統(tǒng)中，增加了4個(gè)PT100溫度傳感器，用來檢測(cè)冷凍水及冷卻水的進(jìn)，出口溫度，將回水溫度信號(hào)和出水溫度信號(hào)送入溫差控制器，并計(jì)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(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制冷凍機(jī)熱交換的速度。溫差大，說明空調(diào)使用場(chǎng)所室內(nèi)溫度高，系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快制冷機(jī)熱交換的速度。反之溫差小，就說明空調(diào)使用場(chǎng)所室內(nèi)溫度較低或比較合適，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩冷凍機(jī)熱交換的速度以節(jié)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(zhuǎn)速，進(jìn)，出水溫差大，說明空調(diào)機(jī)組負(fù)荷大，需要帶走的熱量多，應(yīng)提高冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量;溫差小，則說明冷凍機(jī)組負(fù)荷小，需要帶走的熱量少，可降低冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

通過對(duì)冷凍空調(diào)機(jī)組的變頻改造，可以在確保空調(diào)系統(tǒng)滿足現(xiàn)場(chǎng)需要的前提下，大幅度的降低系統(tǒng)能源的消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 經(jīng)濟(jì)性分析及投資費(fèi)關(guān)聯(lián)

（1）變頻控制分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，手動(dòng)控制時(shí)可根據(jù)需要的溫度差通過電位器調(diào)節(jié)變頻器頻率來控制，自動(dòng)時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器將實(shí)際的溫度傳給儀表，再通過溫差比例運(yùn)算后將信號(hào)傳送給變頻器控制其頻率，進(jìn)而自動(dòng)控制水泵來滿足生產(chǎn)的要求。（見表1）

空調(diào)系統(tǒng)按每年使用6個(gè)月計(jì)算，每年每臺(tái)節(jié)約能源費(fèi)用為：（26088+17788）×6=263256元，兩臺(tái)冷凍機(jī)組分工段，分工程同時(shí)使用，每年總共節(jié)約費(fèi)用約50萬元。

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

4 結(jié)語

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，往往運(yùn)行的都是一些大功率的水泵及風(fēng)機(jī)，而變頻聯(lián)動(dòng)的使用，使溫度的控制變得簡(jiǎn)單且有效，而節(jié)能的收益更是毋庸置疑的。建議各行各業(yè)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)改善的參考。endprint

摘 要：在對(duì)工業(yè)企業(yè)使用的制冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行初始設(shè)計(jì)時(shí)，往往考慮現(xiàn)場(chǎng)不利的因素較多;特別是企業(yè)在公用工程設(shè)備的投入上常常是一步到位的，而產(chǎn)能的提高及投入往往是分步進(jìn)行的。這對(duì)公用工程設(shè)備的運(yùn)行來說，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。對(duì)相關(guān)公用工程設(shè)備進(jìn)行變頻系統(tǒng)的改善，往往能達(dá)到非常好的效果。

關(guān)鍵詞：大功率水泵 ?變頻聯(lián)動(dòng) ?節(jié)能

中圖分類號(hào)：TU831 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0055-01

為了工藝生產(chǎn)及員工生活的需要，公司安裝了3臺(tái)1300RT的溴化鋰吸收式制冷機(jī)組（其中1臺(tái)為備用機(jī)組，實(shí)際運(yùn)行為2臺(tái)）和多臺(tái)空調(diào)送風(fēng)機(jī)組。與之相配套，單臺(tái)制冷機(jī)組對(duì)應(yīng)了2臺(tái)132 kW的冷凍機(jī)用冷卻水泵以及兩臺(tái)90 kW中央空調(diào)用冷凍水水泵;水泵采用的是一用一備的工作方式，由于設(shè)計(jì)時(shí)電機(jī)容量選擇過大，導(dǎo)致這幾臺(tái)水泵的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷率均低于60%，屬于典型的“大馬拉小車”，運(yùn)行時(shí)造成了能源的很大浪費(fèi)。

為了節(jié)約能源，創(chuàng)造綠色的輪胎工廠，因此，有必要對(duì)這幾臺(tái)水泵及冷凍空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行一些節(jié)能改造，其中主要的是在水泵的電氣控制系統(tǒng)中增加變頻調(diào)速裝置，從而使水泵處于最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 水泵變頻節(jié)能原理

由流體輸送設(shè)備（水泵）的工作原理可知：水泵的流量與其的轉(zhuǎn)速成正比，水泵的壓力（揚(yáng)程）與其的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。

變頻調(diào)節(jié)就是利用改變性能曲線的方法來改變工作點(diǎn)，變速調(diào)節(jié)中沒有附加的阻力，是較為理想的一種調(diào)節(jié)方式。通過變頻器來改變電源的工作頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的無極調(diào)速。水泵及風(fēng)機(jī)采用變速調(diào)節(jié)時(shí)，其效率基本保持不變，流量隨轉(zhuǎn)速按一次方規(guī)律變化，而軸功率按三次方規(guī)律變化。同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)，可以降低水泵機(jī)風(fēng)機(jī)的噪聲，減輕磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。所以變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能潛力很大，特別是它的調(diào)節(jié)范圍很寬，啟動(dòng)電流大的系統(tǒng)及設(shè)備，節(jié)能效果會(huì)更加的明顯。

使用變頻調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）節(jié)省能源，使能源能得到充分合理的使用，節(jié)省不必要的能源消耗。（2）具有超強(qiáng)的保護(hù)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(bào)警等保護(hù)。（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率電機(jī)的軟停機(jī)軟啟動(dòng)，避免啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而降低對(duì)電網(wǎng)的容量要求，同時(shí)軟啟動(dòng)減少了機(jī)械沖擊對(duì)設(shè)備的損傷。

2 改善方式

在原冷凍機(jī)設(shè)備系統(tǒng)中，增加了4個(gè)PT100溫度傳感器，用來檢測(cè)冷凍水及冷卻水的進(jìn)，出口溫度，將回水溫度信號(hào)和出水溫度信號(hào)送入溫差控制器，并計(jì)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(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制冷凍機(jī)熱交換的速度。溫差大，說明空調(diào)使用場(chǎng)所室內(nèi)溫度高，系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快制冷機(jī)熱交換的速度。反之溫差小，就說明空調(diào)使用場(chǎng)所室內(nèi)溫度較低或比較合適，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩冷凍機(jī)熱交換的速度以節(jié)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(zhuǎn)速，進(jìn)，出水溫差大，說明空調(diào)機(jī)組負(fù)荷大，需要帶走的熱量多，應(yīng)提高冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量;溫差小，則說明冷凍機(jī)組負(fù)荷小，需要帶走的熱量少，可降低冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

通過對(duì)冷凍空調(diào)機(jī)組的變頻改造，可以在確保空調(diào)系統(tǒng)滿足現(xiàn)場(chǎng)需要的前提下，大幅度的降低系統(tǒng)能源的消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 經(jīng)濟(jì)性分析及投資費(fèi)關(guān)聯(lián)

（1）變頻控制分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，手動(dòng)控制時(shí)可根據(jù)需要的溫度差通過電位器調(diào)節(jié)變頻器頻率來控制，自動(dòng)時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器將實(shí)際的溫度傳給儀表，再通過溫差比例運(yùn)算后將信號(hào)傳送給變頻器控制其頻率，進(jìn)而自動(dòng)控制水泵來滿足生產(chǎn)的要求。（見表1）

空調(diào)系統(tǒng)按每年使用6個(gè)月計(jì)算，每年每臺(tái)節(jié)約能源費(fèi)用為：（26088+17788）×6=263256元，兩臺(tái)冷凍機(jī)組分工段，分工程同時(shí)使用，每年總共節(jié)約費(fèi)用約50萬元。

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

4 結(jié)語

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，往往運(yùn)行的都是一些大功率的水泵及風(fēng)機(jī)，而變頻聯(lián)動(dòng)的使用，使溫度的控制變得簡(jiǎn)單且有效，而節(jié)能的收益更是毋庸置疑的。建議各行各業(yè)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)改善的參考。endprint