變頻技術在AP1000通風系統中的運用

摘 要：對變頻技術的優缺點、風機變頻控制原理進行了介紹，并詳細介紹了AP1000核島非放射性通風系統主控室/技術支持中心空氣處理機組的變頻控制。

關鍵詞：變頻；風機；節能

1 采用變頻技術的優缺點

變頻技術是通過改變交流電頻率的方式實現交流電控制的技術。變頻技術最明顯的優點在于節約電能，同時實現了電動機的軟起軟停，能消除電機啟動電流對電網的沖擊，減少了啟動電流的線路損耗，并可避免電機因過載而引起的故障，強有效的保護功能可保護電機正常工作。消除了電動機因啟停所產生的慣動量對設備的機械沖擊，大大降低了機械磨損，減少了設備的維修，延長了設備的使用壽命。變頻技術也有一定的缺點，首先性價比不穩定，變頻技術的應用往往使得應用系統的費用上漲，一般價位較高；其次低壓變頻器輸出波形為脈沖形式，會產生一些干擾，而高壓變頻設備干擾性很小，輸出電壓波形近似正弦波形，但是設備體積較大，安裝調試比較復雜；變頻技術的閉環控制方法，為了避免系統不穩定，犧牲了一定的響應速度，當負荷變化較大時，會造成調節的滯后。

2 風機變頻控制原理

由上述公式可知，當電源頻率f降低時，電動機轉速也降低，所需的功率就隨轉速的三次方迅速降低。所以，當負荷變化時，調節帶動風機的電動機，轉速隨之變化，可降低功耗，節約電能。

3 變頻技術在AP1000通風系統中的運用

變頻技術在AP1000通風系統中應用廣泛，核島非放射性通風系統的空氣處理機組（AHU）都有變頻器。主控室/技術支持中心HVAC（供熱通風與空氣調節）子系統包括兩臺100%容量的空氣處理機組，向主控室區域、技術支持中心區域、運行值班室、隔離辦公室、計算機間A/B、餐廳提供通風，為運行人員提供合適的工作環境。

1E級電氣間HVAC子系統共包括四臺100%容量的空氣處理機組，為1E級電氣設備區域服務，為蓄電池提供合適的工作環境。

在此，以主控室/技術支持中心空氣處理機組為例，其空氣處理機組包括變頻柜、機組送風口、冷卻盤管、送風機、加濕器（歧管）、加熱盤管、高效過濾器、低效過濾器、新風入口、平衡風閥、機組排風口、回風機和機組回風口。其中冷卻盤管位于送風機下游，由小容量冷凍水系統提供冷卻，冷卻盤管分為上下兩部分，冷凍水從下部接管進入，經過盤管冷卻送風后由上部接管返回至冷凍水系統。加熱盤管由熱水加熱系統提供熱水。

對圖1分別介紹如下：（1）附加過濾器回路：從輔助廠房進風口吸入空氣，經輔助過濾器過濾后，送往AHU入口；（2）直接進風回路：從輔助廠房進風口吸入空氣后，直接送往AHU入口；（3）MCR/CSA進風回路：AHU送風機將空氣分配至MCR/CSA的相應房間；（4） MCR/CSA排風回路：排風機將MCR/CSA對應房間內的空氣排至汽輪機廠房排風口；（5） MCR/CSA回風回路：回風機將MCR/CSA對應房間內的空氣吸入至AHU入口；（6）回風過濾回路：回風經回風機驅動后送往附加過濾器入口；（7）回風排風回路：回風經回風機驅動后排至汽輪機廠房排風口。

變頻器的輸入輸出連接簡圖（見圖2），從MCC引出的380V電源經過空氣開關MCCB1后被送入到驅動柜，連接到接觸器MC1，從MC1下端輸出，一端連接到變頻器的電源輸入端，一端連接到接觸器MC2，變頻器的輸出端連接到接觸器MC3，接觸器MC2和MC3的輸出連到共同的輸出端子送到風機電源輸入端。在合上空氣開關MCCB1時，通過接觸器MC1、MC2和MC3的選擇接通就可以實現工頻與變頻的轉換。

工頻輸出有兩種情況：一種是手動工頻輸出。通過觸摸屏選擇手動模式，再在驅動柜將變頻旁通后即可工頻輸出。另一種情況是當變頻器出現故障時，采用工頻輸出。變頻器的輸出頻率控制是通過向變頻器的模擬量端子輸入4-20mA的電流信號，實現輸出頻率0-50Hz之間調節。我廠空氣處理機組的控制終端是通過數字化儀控系統（DCS）輸入設定值，經過計算，向DCS反饋數據。可以選擇需要反饋的數據，通過變頻器來設定。

對于通風系統的送風機和回風機，控制系統根據風管壓力調節送風機變頻器頻率，根據房間與外界壓差信號調節回風機變頻器頻率。使用變頻器可以有效的改變風機的轉速，變頻風機穩定運行，節能效果明顯、控制靈活。作為AP1000運行人員，在進行就地變頻啟動注意事項：（1）嚴禁將目標頻率設定在45Hz，因為此頻率下為變頻器諧波區，變頻器運行不穩定；（2）嚴禁在風機運行時直接從變頻模式切換至工頻模式；（3）風機啟動前，確認人員已從空氣處理機組內部撤離；（4）嚴禁在檢修門開啟時啟動風機，嚴禁空氣處理機組運行時開啟檢修門。

4 結束語

采用變頻控制，能有效控制通風系統的工作效率，降低能耗，達到增收節支、降低運營成本的目的。同時，實現設備軟啟動，并實現了過流、過壓、缺相等多種保護功能，消除了電流、電弧沖擊，避免水錘現象，大幅減少了設備的損耗，降低了溫升及噪聲，因此可以大大延長設備、閥門、管道的使用壽命。

參考文獻

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