工控自動化應用方案：易能EDS2000係列變頻器在中央空調改造係統中的應用

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易能EDS2000係列變頻器在中央空調改造係統中的應用

一、前言中央空調是寫字樓、酒店、商場裏的耗電大戶，大約占總耗電量的60%左右，因此中央空調的節能改造顯得尤為重要。由於在進行方案設計時，中央空調係統必須按天氣最熱、負荷最大時的工況進行設計，並且留有10-20%的(de)設(she)計(ji)餘(yu)量(liang)，然(ran)而(er)實(shi)際(ji)上(shang)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)時(shi)間(jian)內(nei)空(kong)調(tiao)是(shi)不(bu)會(hui)運(yun)行(xing)在(zai)滿(man)負(fu)荷(he)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)，存(cun)在(zai)很(hen)大(da)的(de)富(fu)餘(yu)，其(qi)中(zhong)，主(zhu)機(ji)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)隨(sui)之(zhi)加(jia)載(zai)或(huo)減(jian)載(zai)，而(er)冷(leng)凍(dong)水(shui)泵(beng)和(he)冷(leng)卻(que)水(shui)泵(beng)卻(que)不(bu)能(neng)隨(sui)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)做(zuo)出(chu)相(xiang)應(ying)調(tiao)節(jie)，存(cun)在(zai)很(hen)大(da)的(de)浪(lang)費(fei)。由(you)於(yu)水(shui)的(de)放(fang)熱(re)係(xi)數(shu)與(yu)水(shui)流(liu)速(su)的(de)0.8次方呈正比、而(er)水(shui)流(liu)的(de)壓(ya)力(li)損(sun)失(shi)與(yu)水(shui)流(liu)速(su)的(de)平(ping)方(fang)呈(cheng)正(zheng)比(bi)，因(yin)此(ci)水(shui)流(liu)速(su)增(zeng)高(gao)時(shi)，放(fang)熱(re)係(xi)數(shu)的(de)增(zeng)加(jia)並(bing)不(bu)明(ming)顯(xian)，並(bing)且(qie)流(liu)速(su)增(zeng)加(jia)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)時(shi)，幾(ji)乎(hu)就(jiu)不(bu)再(zai)變(bian)化(hua)，而(er)壓(ya)力(li)損(sun)失(shi)卻(que)非(fei)常(chang)大(da)，因(yin)此(ci)當(dang)機(ji)組(zu)處(chu)在(zai)非(fei)額(e)定(ding)負(fu)荷(he)時(shi)，就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)循(xun)環(huan)水(shui)量(liang)的(de)降(jiang)低(di)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)動(dong)力(li)消(xiao)耗(hao)。中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)水(shui)泵(beng)係(xi)統(tong)的(de)流(liu)量(liang)與(yu)壓(ya)差(cha)是(shi)靠(kao)閥(fa)門(men)和(he)旁(pang)通(tong)調(tiao)節(jie)來(lai)完(wan)成(cheng)，因(yin)此(ci)，不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)截(jie)流(liu)損(sun)失(shi)和(he)大(da)流(liu)量(liang)、高壓力、diwenchadexianxiang，bujindalianglangfeidianneng，erqiehaizaochengzhongyangkongtiaomoduandabudaohelixiaoguodeqingkuang。weilejiejuezhexiewentixushishuibengsuizhefuzaidebianhuatiaojieliuliangbingguanbifamen、旁通等。由於水泵多采用的是Y-△起動方式，電機的起動電流為其額定電流的3～4倍，一台55KW的電動機其起動電流將達到300A以上，在如此大的電流衝擊下，空氣開關、接觸器、電機的使用壽命都將大大下降，同時，起動時的機械衝擊和停泵時的水錘現象，容易對軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。典型的中央空調機組係統主要由冷凍水循環係統、冷卻水循環係統及主機三部分組成： ● 冷凍水循環係統該部分由冷凍泵、室內風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進入室內進行熱交換，帶走房間內的熱量，最後回到主機蒸發器（回水）。室內風機用於將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內熱交換。 ● 冷卻水循環部分該部分由冷卻泵、冷卻水管道、lengqueshuitajilengningqidengzucheng。lengdongshuixunhuanxitongjinxingshineirejiaohuandetongshi，bijiangdaizoushineidaliangdereneng。gairenengtongguozhujineidelengmeichuandigeilengqueshui，shilengqueshuiwendushenggao。lengquebengjiangshengwenhoudelengqueshuiyarulengqueshuita（出水），使之與大氣進行熱交換，降低溫度後再送回主機冷凝器（回水）。 ● 主機主機部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒（製冷劑）等組成，其工作循環過程如下：首shou先xian低di壓ya氣qi態tai冷leng媒mei被bei壓ya縮suo機ji加jia壓ya進jin入ru冷leng凝ning器qi並bing逐zhu漸jian冷leng凝ning成cheng高gao壓ya液ye體ti。在zai冷leng凝ning過guo程cheng中zhong冷leng媒mei會hui釋shi放fang出chu大da量liang熱re能neng，這zhe部bu分fen熱re能neng被bei冷leng凝ning器qi中zhong的de冷leng卻que水shui吸xi收shou並bing送song到dao室shi外wai的de冷leng卻que塔ta上shang，最zui終zhong釋shi放fang到dao大da氣qi中zhong去qu。隨sui後hou冷leng凝ning器qi中zhong的de高gao壓ya液ye態tai冷leng媒mei在zai流liu經jing蒸zheng發fa器qi前qian的de節jie流liu降jiang壓ya裝zhuang置zhi時shi，因yin為wei壓ya力li的de突tu變bian而er氣qi化hua，形xing成cheng氣qi液ye混hun合he物wu進jin入ru蒸zheng發fa器qi。冷leng媒mei在zai蒸zheng發fa器qi中zhong不bu斷duan氣qi化hua，同tong時shi會hui吸xi收shou冷leng凍dong水shui中zhong的de熱re量liang使shi其qi達da到dao較jiao低di溫wen度du。最zui後hou，蒸zheng發fa器qi中zhong氣qi化hua後hou的de冷leng媒mei又you變bian成cheng了le低di壓ya氣qi體ti，重zhong新xin進jin入ru了le壓ya縮suo機ji，如ru此ci循xun環huan往wang複fu。二、工況能耗分析在當今國家大力倡導節能環保的情勢下，各大型中央空調係統節能改造勢在必行，2005年初中電博達節能科技有限公司對北京一家廈門商務會館的中央空調係統用易能EDS2000係列進行了變頻節能改造。2005年冬季正式投入使用，至今運行將近3年時間，根據客戶的反應，此變頻改造後的節能效果非常明顯，每年節電率約在38％，設備維護費每年減少約4萬元！下麵就易能變頻器在廈門商務會館中央空調上的具體應用作一下總結以便大家探討之用北京廈門商務會館大廈概況：主樓8層，約50米高，地下兩層，總麵積30000平方米。冷凍站設在大廈地下二層內，冷凍機采用直燃式溴化鋰製冷熱水機組，燃料為天然氣，冷量2326KW/台，熱量1860KW/台，共二台（一備一用），總冷量4652KW（300萬KCAL/H），總熱量3720KW（240萬KCAL/H），單台機冷水流量400米3/小時，給、回水溫度為7℃/12℃，溫差為5℃；熱水流量200米3/H，給、回水溫度為75℃/67℃，（該機最高溫度為95℃，為安全起見，選75℃）溫差為8℃。選用冷卻水泵、冷凍水泵各為55KW，二備二用，共8台冬夏共用。商用電價較高，平均為0.8元/度。空調一年中使用的時間可分為三段：1、致冷天數為180天、致熱天數為120天，其他采用全新風。2、夏季2台同時運行時間為10天；冬季2台同時運行的時間為12天；3、冬、夏兩季每天致熱或致冷的時間各為16小時。原水泵在製冷的180天時間裏的電耗和運行費用如下：夏季冷卻水泵電耗為：334400KWH；電費為：3344000.8=267520元原水泵在製熱的120天時間裏的電耗和運行費用如下：冬季冷卻水泵電耗：221760KWH，電費為：2217600.8=177408元所有水泵按額定功率運行計算以上兩項合計全年電費為：￥444928元，根據此大廈往年用電記錄顯示：2004年全年“以上兩項實際用電電費為：435928元”即水泵的實際運行功率為額定功率98％左右 ● 下麵就冷卻係統作下具體分析： 1、如上圖所示，P1、P2、P3、P4、P5為水壓表，V1、V2、V3為閥門。冷卻係統正常運行時（例如2#冷卻泵、3#冷卻泵運行，1#冷卻泵備用），泵入口壓力P4為0.4Mpa， 2#冷卻泵出口壓力P2為0.8Mpa，閥門V2後的壓力P5為0.65Mpa。顯然，2#冷卻泵增壓為0.8-0.4=0.4Mpa，冷卻水在閥門V2上的降壓為0.15Mpa。由此可見，泵施加到冷卻水上的能量有37%消耗在閥門V2上了。 2、冷凍水係統的情況與冷卻水係統相同，這裏就不在贅述。由以上分析可以得出這樣的結論：在空調機組非額定負荷運行狀態時，冷卻水泵、冷凍水泵卻長期處於滿負荷運行狀態，電機作了大量的無用功，造成了大量電能的浪費。三、改造方案控製係統根據溫度傳感器檢測到的溫度信號值，經模擬、數字信號轉換後，通過可編程控製器（PLC）和變頻器調整各泵電機的工作狀態（主要是轉速），保證各電機以最小功率輸出，精確地進行溫度控製，即使變頻控製回路發生故障，本控製係統的變頻―工頻切換功能也可將機組切換到工頻工作，以確保設備正常工作的需要。夏季根據主機組的使用數量和給、回(hui)水(shui)溫(wen)差(cha)調(tiao)整(zheng)水(shui)泵(beng)運(yun)行(xing)的(de)數(shu)量(liang)和(he)轉(zhuan)速(su)，當(dang)冷(leng)負(fu)荷(he)變(bian)化(hua)較(jiao)小(xiao)時(shi)，通(tong)過(guo)機(ji)組(zu)的(de)自(zi)身(shen)的(de)能(neng)量(liang)係(xi)統(tong)調(tiao)節(jie)主(zhu)機(ji)組(zu)的(de)出(chu)力(li)，結(jie)合(he)調(tiao)整(zheng)水(shui)泵(beng)的(de)轉(zhuan)速(su)，維(wei)持(chi)5度的溫差，保證機組的恒流量。當負荷變化較大，冷凍機組運行數量發生變化時，二台機組同時工作，則四台泵在額定轉速下運轉。冷(leng)卻(que)水(shui)循(xun)環(huan)係(xi)統(tong)的(de)回(hui)水(shui)與(yu)出(chu)水(shui)的(de)溫(wen)差(cha)，反(fan)應(ying)了(le)需(xu)要(yao)交(jiao)換(huan)的(de)熱(re)量(liang)多(duo)少(shao)。根(gen)據(ju)回(hui)水(shui)和(he)出(chu)水(shui)溫(wen)差(cha)，控(kong)製(zhi)循(xun)環(huan)水(shui)的(de)流(liu)速(su)來(lai)控(kong)製(zhi)熱(re)交(jiao)換(huan)量(liang)，在(zai)滿(man)足(zu)需(xu)要(yao)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，達(da)到(dao)節(jie)電(dian)的(de)目(mu)的(de)。溫(wen)差(cha)大(da)說(shuo)明(ming)冷(leng)卻(que)機(ji)組(zu)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)大(da)，應(ying)降(jiang)低(di)回(hui)水(shui)和(he)出(chu)水(shui)的(de)溫(wen)度(du)差(cha)，通(tong)過(guo)加(jia)快(kuai)控(kong)製(zhi)循(xun)環(huan)水(shui)的(de)速(su)度(du)來(lai)控(kong)製(zhi)熱(re)交(jiao)換(huan)的(de)速(su)度(du)，加(jia)速(su)冷(leng)卻(que)水(shui)的(de)降(jiang)溫(wen)；溫差小，說明冷卻機組產生的熱量小，可降低冷卻泵的循環速度。可編程控製器（PLC）將傳感器檢測到的溫差信號同設定溫差比較後控製變頻器調整電機的轉速。下麵分別針對兩套係統進行仔細說明： 1. 冷凍水係統：對於冷凍水係統，由於低溫冷凍水溫度取決於蒸發器的運行參數（一般冷凍水出水溫度為7℃），隻需要控製高溫冷凍水（回水）的溫度，即可以控製溫差，現采用溫度傳感器、PID調節器、變頻器組成閉還控製係統，冷凍水回水溫度控製在12℃，使冷凍水泵的轉速隨著負載熱負荷的變化而變化。控製原理見下圖： 2. 冷卻水係統：對於冷卻水係統，取冷凝器兩側冷卻水的溫度作為控製參數，采用溫度傳感器、PID調節器、變頻器、冷卻水泵組成閉還控製係統，冷卻水溫差控製在T2，本係統為5℃，使冷卻水泵的轉速隨著負載熱負荷的變化而變化。控製原理見下圖：根據廈門商務會館中央空調係統的實際情況以及對本係統改造的要求，冷卻水係統可以滿足製冷主機在100%製冷負荷時對冷卻水流量的要求(本係統為1200m3/h)，在主機製冷負荷不足100%時，本係統根據冷卻出水和回水的溫度差，動態地調整泵電機轉速，並以最小的電能向製冷主機提供所需的冷卻水流量。 1、本係統設有流量下限(不能低於溴化鋰機組額定流量1200m3/h的60%即720m3/h左右)，這樣就可以保證溴化鋰主機內的流量保護開關在正常情況下不會動作。 2、本係統還設有壓力上限，管網內的水壓不會超過管網及製冷主機所能承受的最大壓力。 3. 易能EDS2000係列變頻器簡單電氣接線圖：廈門商務會館的中央空調變頻改造係統中用四台EDS2000－4T0550G/P變頻器分別控製二台冷凍泵、二台冷卻泵。2台EDS2000－4T0150G/P的變頻器控製冷卻塔見機，1台EDS2000－4T0055G/P的控製補水泵，2台EDS2000－4T0075G/P分別控製二台熱水泵。 1、基本接線圖: 2、參數設置如下： 1）根據電機銘牌額定數據，對參數F0.05 ～ F0.09設置。 2）F0.00 =5，CCI模擬量4～20mA輸入給定頻率，調節電機轉速。 3）F0.02 = 1，選擇端子運行命令控製電機正轉、反轉、停止。 4）F0.17 = 30，變頻器下限頻率設為30HZ，為確保中央空調主機最低流量不致於損壞主機而設。四、投資回報分析此商務會館的中央空調係統用易能電氣的EDS2000係列改造後，2005年冬正式投入使用，至今快近3年時間，根據這3年的水泵年用電電費記錄表顯示，2006年、2007年電費分別為285682元、267358元。年節電率分別為34.5％，38.7％（與2004年水泵年耗電費435928元比較）五、改造後的效果滿man足zu中zhong央yang空kong調tiao主zhu機ji對dui冷leng卻que水shui流liu量liang的de要yao求qiu，使shi中zhong央yang空kong調tiao主zhu機ji能neng夠gou達da到dao其qi額e定ding的de製zhi冷leng量liang，滿man足zu中zhong央yang空kong調tiao機ji組zu在zai夏xia季ji最zui熱re時shi能neng提ti供gong足zu夠gou的de致zhi冷leng量liang；在冬季最冷時提供足夠的致熱量。準確地進行溫度控製，提供更舒適的環境；循環水係統（包括冷卻水和冷凍水係統）bunenggenjuwendulaizidongtiaojiexunhuanshuidexunhuansudu，zhinengkaorengongshoudongtiaozhengfamendekaidulaitiaojiexunhuanshuidexunhuansudu，congerwufajinxingzhunquediwendukongzhi。caiyongbianpinkongzhixitonghou，kegenjuwenduchuanganqifankuihuilaidewenduxinhaokongzhishuidexunhuansudu，congerjinxingzhunquediwendukongzhi。節電效果明顯，節電率平均可達35%以上；yuanxitongshiyongfamenlaitiaozhengshuidexunhuansudu，dangfamenguanxiaoshi，xunhuanshuixunhuanshizulizengjia，langfeiledaliangdedianneng。caiyonglebianpinkongzhixitonghou，kejiangfamenquanbudakai，tongguotiaozhengdianjidezhuansulaitiaozhengshuidexunhuansudu，jieshengledaliangdedianneng。大幅度地降低噪音，減少公害，保護環境，並節約運行時的蒸汽量。原yuan機ji組zu的de電dian機ji起qi動dong時shi會hui出chu現xian較jiao大da的de衝chong擊ji電dian流liu，采cai用yong變bian頻pin控kong製zhi後hou，可ke以yi使shi電dian機ji起qi動dong時shi電dian流liu平ping緩huan上shang升sheng，沒mei有you電dian流liu和he機ji械xie衝chong擊ji，另ling外wai，由you於yu大da功gong率lv電dian機ji停ting機ji時shi會hui產chan生sheng很hen大da的de反fan饋kui衝chong擊ji電dian流liu，對dui設she備bei造zao成cheng一yi定ding程cheng度du的de損sun害hai。采cai用yong變bian頻pin控kong製zhi後hou，可ke使shi電dian機ji實shi現xian軟ruan停ting，避bi免mian反fan饋kui電dian流liu造zao成cheng的de危wei害hai，有you利li於yu延yan長chang設she備bei的de使shi用yong壽shou命ming。自動調整冷卻水泵工作狀態，減少維護量，延長管網係統壽命；本控製係統的變頻―工頻切換功能可以使變頻控製係統發生故障時將空調機組切換到工頻工作，以確保空調機組可以正常工作。設有流量下限和壓力上限保證製冷主機及係統管網的運行安全。

狀　態：離線

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公司名稱：	深圳市易能電氣技術有限公司
聯係人：	郭軍雄
電　　話：	0755-26553516
傳　　真：	26553516
地　　址：	深圳市南山區桃源街道麗山路大學城創業園405
郵　　編：	518055
主　　頁：	http://www.enc.net.cn

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