倉庫除濕機變頻節能改造研究

曾振華 寧德新能源科技有限公司

除濕機能源消耗較大，主要為電機功耗方面，因電機無調速的功能，系統節能受到限制，所以每年會消耗大量的能源，并且發生無用功耗的問題。變頻器屬于變頻技術產品，可通過轉變電機輸入頻率方式，有效調整電機轉速、獲得電機節能效果。因此，本研究對倉庫除濕機實行變頻節能改造，進而從根本上避免發生庫區能源消耗問題。

一、倉庫除濕機工作原理及無用功耗情況的分析

（一）除濕機工作的基本原理

當前，物料倉庫應用的為多功能除濕機，具有升降溫、調溫除濕等功能。經壓縮機、冷凝器，以及冷凝風機等構成。除濕機通過制冷、風送、溫濕度控制幾個系統組成。（1）溫濕度控制系統，PLC 可經溫濕度傳感器獲取回風口位置溫濕度相關數據信息，和設定溫濕度進行對比后，合理控制除濕機的運行模式。回風溫濕度的設置，除濕機需實行降溫、除濕處理。如果回風濕度不能達到設定的濕度要求（高于設定溫度），這時應對除濕機實行降溫除濕處理；回風溫濕度在設定溫濕度之下，則需立即停止使用除濕機。啟動濕度優先模式下，回風濕度在設定濕度之下建議停止使用除濕機。（2）制冷系統通過壓縮機壓縮產生高溫高壓制冷劑氣體，可借助四通閥的作用進行控制，但是如果流向冷凝器熱量則會傳于空氣，這時空氣溫度增加，從而達到最佳的升溫除濕效果。而進到冷凝器中冷風機會將熱量傳于空氣，這時利于獲得降溫除濕目的，制冷劑于冷凝器中冷凝為常溫高壓液體，使得膨脹閥節流進到蒸發器中，此時會吸收空氣中的熱量、形成低溫低壓的氣體，在此之后進到壓縮機壓縮。（3）風送系統可將潮濕空氣吸入回風口、通過蒸發器冷卻，待析出水分通過冷凝器、蒸發風機經送風口送至庫內，和其內部空氣為混合的狀態，這時則能夠吸入回風口、如此循環。

（二）除濕機無用功耗狀況

除濕機在倉庫溫濕度調節中應用，可提供物料自然醇化所需的溫濕度環境，能源消耗為電機功耗方面，電機功耗在除濕機總能源消耗95%左右，電機有用功率中P、U、I 分別為：功率、電壓、電流。需要注意的是，cosΦ 表示功率因數，經電機負載率確定即為負載率更高、功率因數更高，這時電機所致無用功率則會隨之降低。倉庫大型除濕機電機不具備調速功能，開啟后額定轉速保持不變、為最大負荷運行狀態。除濕機通過每個庫房所需最大除濕量進行配置，可留有除濕的余量，物料入庫、倉庫容量增加，所以會導致庫房空間受到影響。相同溫濕度的條件下，除濕機的除濕量降低、除濕機運行庫中空氣濕度減小，致使除濕機的除濕量隨之發生改變。因為除濕機電機轉速沒有較大變化，故而電機需要的負荷、實際負荷下降，功率因數隨之改變，電機運行所致無用功率提高。除濕機手動模式下強制除濕時庫房內濕度降低，能結合除濕機工作原理確保蒸發風機保持最大轉速，經回風口進到庫房，這時空氣流量無較大變化，但庫房內空氣濕度會隨之改變。單位時間內蒸發器所致除濕量降低、蒸發器工作負荷下降，壓縮機為全速、負載的狀態下進行運轉，會增加無用功的消耗。與此同時，電機啟動期間瞬時電流為額定電流6倍左右，這時能源消耗較大并對電機構成較大危害。當電機瞬時加速、傳動件壓力加大，對于設備的影響是非常大的。通過變頻器啟動利于處理上述問題，有助于對電流實行限制，并保證電機順利啟動、加強對電機的保護。

二、倉庫除濕機變頻節能改造狀況的研究

（一）倉庫除濕機變頻節能改造技術方案

除濕機節能改造主要目的：降低除濕機電機運行過程中無用功耗，電機功率消耗計算公式為√3UI=P，功率P*功率因數可以計算出電機的最后功率，這時能夠提高功率因數、降低無用功耗。需要注意的是，若是加大負載提高功率因數，則無法有效應用倉庫現有資源。與此同時，可通過變頻器的方式有效控制電機轉速、無用功功耗。工業三相電頻率50Hz 時經電機轉速n、供電頻率f 可明確關系，即為n/nc為f/50。其中，s 表示電機轉差率，除濕機內壓縮機和蒸發風機最大功率轉差率約為0.02，1-s 為屬于三相電機轉動同步表現，變頻器控制其變化不明顯，可將其作為定值。這時的P 為電機磁極對數、nc表示電機額定轉速，合理使用變頻器技術有助于在變電設備供電頻率發生變化時候，使得電機轉速轉變，經改變輸入電壓的方式調節電機供電頻率調速，頻率變化的范圍≥10%。通過研究明確變頻器輸出頻率、輸出電壓呈正關系。需要注意事項：電機定子阻值R 不變下，電機輸入電流I 會受到輸入電壓U 因素影響，因而在改造前需考慮到資金投入問題，經對除濕機工作原理、電機功耗比重方面的分析，預估經濟效益并對蒸發風機、壓縮機進行變頻改造，從而達到最理想的節能目的。值得一提的是，改造方案能于原有除濕機之上添加D/A 模塊、25kW 輸出變頻器。此外，能夠結合空間溫度、濕度對并聯運行蒸發風機、壓縮機變頻調速，節能效果較為理想。

（二）倉庫除濕機變頻節能改造控制方法

結合空氣溫度、濕度發現，除濕機運行過程中倉庫溫度、濕度應分別設定在25°C、55%。設置除濕機電機控制頻率時候，將溫度下線作為參照合理設定電機輸入頻率。采取編程控制器PLC 經溫濕度傳感器，可及時獲取回風口位置溫濕度數據信息，然后和之前設定的溫濕度數據實行對比處理，考慮啟動除濕機或是停止除濕機。當除濕機開啟后，PLC能夠獲取溫度濕度數據，如果需要調節電機轉速、輸出數字量，建議通過轉換D/A 變頻器方法，對變頻器頻率作以相應調整，如此一來利于確保蒸發風機、壓縮機負制冷，以及除濕量為恒定狀態，規范使用能源。

（三）倉庫除濕機變頻節能改造收效測算方法

以滿足單位標準的庫房除濕機為主，共配備2 臺除濕機將額定功率、除濕量分別設置為28kW、每小時35kg。然后，對庫容量在75%左右庫房測試，除濕機額的溫濕度分別為：28°C、60%條件下開啟，濕度為55%的時候停止，使用時間和耗電量分別為2h、每小時120kW。用變頻范圍10%變頻器改造除濕機后利于控制調速、降低濕度，而且除濕機省電在15%左右。由此表示，進行除濕機變頻節能改造，可以確保能源消耗控制在規定范圍，并且降低無用功消耗。

三、結語

實行倉庫除濕機變頻節能改造投入的成本較高，但是在實現低碳節能、加強對設備的保護，以及促使系統運行效果和安全方面，均存在有利的影響。針對于此，建議對倉庫除濕機變頻節能改造處理，以便獲得長期經濟效益。