變頻器在暖通空調系統中的應用探討

謝偉強

廣東省工業設備安裝有限公司

變頻器在暖通空調系統中的應用探討

謝偉強

廣東省工業設備安裝有限公司

隨著社會的進步，現在我們在城市中隨手可見暖通空調設備，并且暖通空調所使用的電量也在逐年增加，在不影響平時工作的條件下，如何針對暖通空調進行適當的改造使其節能環保已成人們的關注焦點，諸多研究發現在暖通空調中安裝變頻器產生的節能效果明顯，本文重點敘述了變頻器在空調設備中的應用。

變頻器；暖通空調系統；應用

1 引言

高能耗已嚴重制約著暖通空調行業的進步，怎樣改進水泵類電機的可靠使用性及能量節約，對當今社會中的建筑節能降耗起著明顯的作用。所以，怎么依照電機調節運行控制的基理，采取必要的工藝改造手段，怎樣使水泵電機的電量消耗下降就成為建筑節能立即處理的問題。從現在國內外研究看，比較實用的節能工藝措施就是運用變頻工藝進行技術改造。

2 水泵電機變頻基理

建筑空調系統中水泵電機拖動系統，由于受當時資金及技術的限制，其存在電耗電量大等問題。運用基于變頻器與PLC的變頻技術改造，可以達到節能要求。電機拖動系統的節能有兩種模式，一是直接使用節能電機，二則是采用變頻控制設備來調控電機輸入電源頻率，使得電機系統輸入與輸出間的動態平衡。

在變頻調速系統中，配電網輸出頻率為50Hz的交流電給水泵電機控制設備，其通過PLC控制器發出調配指令，經變頻器內濾波電流等電路轉變直流電后，再通過變頻器控制單元的直流逆變系統轉換為電壓與頻率均符合電機實時控制要求的交流電，直接傳輸給電機拖動系統，經電機拖動系統轉換為相應的轉矩，實現對空調設備的動態變頻調控。使用PLC和變頻設備對空調系統進行工藝升級后，可以依據用戶用水量的變化狀況，實時調控水泵電機的輸入電源頻率來控制空調轉速。建筑空調系統中水泵電機進行改造后，暖通空調系統的電量節約顯著，系統平滑調節良好。

3 建筑空調系統節能工藝升級改造要求

節能控制系統中安設有消除電磁影響的設備原件，能夠消除非正弦波對水泵控制系統中的計算機主機、傳感器、計時器等精密設備的正常穩定工作的影響，也就是運用變頻控制設備進行工藝升級改造中，不能使水泵控制系統的其它功能原件及器件設備的正常運行性能數據產生不利影響。

在空調變頻調速使用當中，當水量檢測設備不能正常工作時，變頻控制系統將以電機拖動系統最大安全頻率進行系統運行工作，以保證系統所需最大的水量。當變頻調速控制系統不能正常運行時，系統應發出報警聲響，伴隨著指示燈亮起，達到對運行監控人員進行提醒目的，相關人員必須馬上對故障設備進行查看，并且起動原控制設備，比方說：繼電器直接起動、軟起動等。水泵電機拖動設備進行變頻工藝升級改造后，能夠產生明顯的節能收益、使用年限延長等功能效果，主要特征是速度控制范圍較大。運用PLC與變頻器原理的變頻控制系統，其控制穩定性和精準度較高，且其速率控制范圍廣，原理上能夠實現在1%～99%之間的連續動態節能調節監控；其次，調節控制誤差較小，準確性較高。其可以把誤差控制在0.5%范圍內；再者，電能使用率提升明顯。電機轉換效率值可以達到不低于95%，并且電機拖動系統運行功率因素可以達到95%，減少了許多無功功率消耗，使配電網變壓器的無功調控負擔降低，改進供電網絡供電安全性；再者，其擁有軟起動特性。能夠明顯降低電機開始運作時，出現的沖擊電流，保證電機開始運作具備較高可靠性，可以使電機拖動系統的使用年限增長；最后，電量節約效果十分突出。使用變頻調速設備進行工藝升級后，與普通繼電器直接起動系統相比較，其節能比一般可以達到25%以上。

4 風機電機變頻節能工藝改造應用效果研究

4.1 電機變頻節能改造設計方案

一中型建筑暖通空調系統中共安設有3臺風機，風機采用兩臺使用一臺備用方式，進口溫度為25℃，升壓數值為70KPa，進口壓力為98.25KPa，軸功率數值為165KW，安裝有異步電動機，其型號為Y315L2-2-200KW/380V F級IP52，功率數為200kW。為了改進其使用的經濟穩定性，依據曝氣通風設備的實際運行條件，依照“較少改動量、最大穩定性、最優性價比”等電機拖動系統工藝改造基本要求，決定采取基于PLC與變頻器的變頻調速技術對暖通空調設備進行改造升級，1號風機使用變頻運行模式，2號風機使用工頻運行模式。

4.2 電機改造節能比較

在各項運行指標和條件均一樣的情況下，1號設備相比2號設備其調節運行狀況更加安全平穩，平均運行電流下降到218.2A，比工頻運行額定電流的305A，要直接下降86.8A，理論節電比為：1-（218/305）2=38.6%，實際節電效率為35%，節能節電效果非常不錯。

5 結語

使用基于PLC與變頻器的變頻控制工藝，能有效監督空調系統的工作效率，使電機運行耗能下降，達到經濟增收的目的。并且，能夠實現電機的軟起動及軟運行，并實現了電機拖動系統過流、缺相等多種功能，降低了電機起動、電弧沖擊現象的出現，消除了運行工況突然改變水錘問題的發生，可以大大延長通風系統中的軸承、管道等機械系統的綜合使用年限。建筑空調系統在使用基于PLC與變頻器的變頻技術改造后，肯定會帶來明顯的經濟效益及社會效益，在實際建筑工程中擁有廣闊的應用市場。

[1]李躍.變頻器在暖通空調系統中的應用探討[J].節能,2016,(8):73～76.

[2]黃明清.淺談變頻器在建筑暖通空調節能工程中的應用[J].企業導報,2012(12):263～264.

[3]宋曉卓,吳志湘,岳斌佑.變頻器在暖通空調系統中的應用分析[J].潔凈與空調技術,2014(1):74～76.

[4]何金剛,王磊,吳楊.節能環保技術在暖通空調系統中的應用[J].建筑節能,2008(7):6～9.