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1、设计值趋近于零的变频器节能方案dujing导语：一套系统的节能率，不该以单台水泵的变频后用电量来计算，应该以整套系统来对待。国内的变频器节能应用已有几年时间了，放眼市场上，满坑满谷的变频器厂，到处都是声称可以节能30%以上的节能公司。但回过头来，为什么又有很多客户对变频器节能采取了不相信的态度呢?笔者在市场观察多年，也投入研究很多个案，发现了一个不可争的事实：“设计值的大小，直接影响了水泵风机变频节能的成果节能厂家也得碰运气的，假如今天碰到了一个节能工程，水泵或者风机在设计初期就装了太大了，随意装个变频器，把频率小小的降到40Hz，嘿嘿，不多讲，30%以上的节能率很轻易就可以对客户交差了。但运
2、气真的每次都这么好吗?相信一定有人碰到过，好不轻易接到一个工程，当着客户面拍胸保证看我的，一定可以帮您省到电!，问题来了，变频器装上了，先是发现，客户的系统设计值本来就不高，可能不到5%的空间。再来，频率好不轻易降到45Hz，却发现扬程末端压力好似不够了，水是打上去了可是压力不够，客户的用水需求根本知足不了，只要一变频，就搞得客户现场乱成一团。节能是谈不上了，赶紧想方法下台吧这就是为什么笔者在看了诸多案例，访问很多有经验的客户之后，对于变频节能众口不一的原因，有人叫好、却有人唾骂。设计值的上下成了变频节能业界的一个老大难问题。碰到设计值超高的工程，那是前世有修、三生有幸了，不但能轻松结案，还可
3、以拿这个案例来当样板工程，客户也会高快乐兴的付钱。但碰到设计值接近零的工程呢?变频器形同废物，不但节不到电，变频器也得耗电，这可难了，客户不依不饶，要你给个交代，不但不给钱，恐怕还得免费帮你来个负面宣传，生意难作啊想必有很多从事变频节能的朋友们常会想这个问题吧!设计值趋近于零的变频器节能方案：针对传统风机水泵变频节能方案的所有缺点，我们提出了一个新的思维：我们以水泵的运用为例：一台流量Q的水泵，相当于使用二台水泵降频后，均运转于1/2Q流量的和。供应总流量不变Q=1/2Q+1/2Q由于流量与马达转速成正比，所以得知频率降为原来的1/2。又由于马达转速与输入电力为三次方比的关系，所以P2变频后每
4、台水泵之消耗电力=1/23P1原消耗电力=1/8P1=0.125P1并联运转后二台水泵共耗电:2P2=2x0.125P1=0.25P1故并联变频后之节能效率=P10.25P1=0.75P1=75%P1在上面的例子里，我们提出了一个共同运作的想法，将本来只有一台水泵的工作分给二台来作，让变频后的供水量没有任何变化，但在用电量上却产生了相当大的不同。当然，这只是理论值，实际操纵起来仍有差异，至少不会是省了75%的电，有扬程的问题平方比，有管损，有电机的效能问题等等!但可不可行呢?答案却是绝对的!我们运用了模糊控制加上PID的运算，成功的运用在设计值为零的供水系统上，并获得了成功。某酒店的冷冻水泵节
5、能工程：30KW水泵二台一用一备原节能设计，温差控制，变频器一拖二运作很标准的设计吧!以出水的水温来做控制的根据，节能率目的30%变频至40Hz左右运作状态：频率降至48Hz时，水量产生缺乏的现象，导致冰水主机进步运转效能，整体用电量比未变频前进步50%。客户当然无法承受此一结果。只得寻求其它的解决方案。解决方案：改造开场由原来的温差供水改为恒压供水。增加一台变频器。由于原来的供水方式会造成冰水主机供水缺乏，且水压不够，故我们改以无段变频恒压运转控制，以维持原系统扬程之需求控制并提供充足水量之供给，防止主机不正常停禨且到达充分热交换才能之功能。其单台水泵供水压力为4.5KG，在系统设定上，我们
6、设定二台水泵同时变频共作，同样供水4.5KG，频率自动控制。模糊比例积分微分控制恒压变频系统主要是根据给水系统或者其它设备负载状态情形，透过系统压力上下变化反响作实时控制，而此系统可设定压力值，按照系统实际需求压力值计算，传输及通讯，使系统成为VWV定扬程无段变水量控制，系统功能具无段变水量，同频同降，交亘轮替，及台数控制等、使系统控制保持在最正确效率及最正确节能运转点运转。而不仅如此由于透过变频软性起动，使得系统起动无瞬间过电流现象而降低机械磨损，进而延长使用寿命而其最大效率运用在控制精准度及电力负载节能控制方面，由于运用高科技FUZZY控制技术，仿人工智能神经系统，压力控制精准度可达1ps
7、i。在实际运作之后，按照空调冰水主机的与风柜的需求，系统自动调整供水量，维持管道压力的恒定，两台水泵的运转频率根本维持在35Hz上下，主机也不再因水量缺乏而进步运转效能，其节能效率计算如下：未变频前逐日用电量：30KWx24小时=720度变频共作后：30KWx35/503x2x24小时=493度1-493/720x100%=31.5%在上述的案例中，我们成功的解决了国内一般节能方案中的难题，在设计值为零的状态之下，仍可以获得节能的成果，并且不改变原供水需求量，也就是讲，我们的新方案节能目的并不是设计值，当然，假如有设计值的存在，其节能效率会更惊人的。截至目前为止，我们已成功的完成过最高9台水泵
8、变频共作系统，并且把这个想法演化成一个安装、设定简单的产品。其优点如下：1.恒压供水，不造成系统水锤作用，而不因压力过高使给水管路系统损害。2.供水维持高效率机动性，恒压时能源消耗低,并可进步其适当给水才能。3.软性起动，防止水锤作用，降低机械磨损，延长使用寿命。4.无段线性变化，压力控制误差可达1psi。5.泛用型变频器，可交换之模块，操纵简易，维修简单。6.系统DIY，选装备齐全，并可适用任何型式感悟器，使用者可根据系统需求自行增减设备。7.本控制系统适用于任何需要恒温压、差温压及流量无段变速之设备。8.可自动计算调整运行水泵台数，备用泵的功能性仍然存在，不会因系统中任一个水泵故障造成系统
9、供水的任何问题。传统的水泵风机节能方案，已行之有年。但其缺点是相当明显的，如设计值低时的无法使用，多台水泵共作时会造成管道涡流，供水不稳的现象。另外，笔者在这里也想点破一个事实：传统方案在市场多年的运作，有很多节能公司在为客户安装时均以高节能率来哄骗客户，其实其节能率计算方式是有水份的。一套系统的节能率，不该以单台水泵的变频后用电量来计算，应该以整套系统来对待。国内有相当多的节能同业是用单台方式来计算节能率的，这其实是不科学的。举例讲明：假如有一套2用1备的水泵做节能设计，假设全是100KW的水泵，平时用电就是每小时200度的电。以传统的节能方式来看，大多是用一拖二的变频器切换，另一台就ON/
10、OFF控制。其用电计算：变频至40Hz时40/503x100Kw+100Kw单台工频=151.2Kw如以我们的新节能方案来操纵：变频共作：原2台工频供水，改成3台同步变频共作供水，各供水70%即频率降至35Hz35/503x3台x100kw=102.9KW在供水量上，原设计供水约180%只省掉设计值，而我们的新方案可以供水至210%3台各供水70%，比原需求更高。节能率：原设计方案：1-151.2/2002台x100%=24.4%公道的算法有些节能公司的计算并非如此，是用以下的方式来算1-51.2/100单台100%=48.8%好似很高，其实只是数字游戏，本来就是开2台的用电，为何用1台计算呢?反观我们的新方案：1-102.9/2002台x100%=48.5%新方案的节能效率与施行风险全在我们的控制之下，且传统方式的供水会因两台水泵供水压力扬程不同，导致变频端的水泵被压制出水，实际出水量是缺乏80%，最重要的是，对水泵也有不好的影响如效率、寿命等。