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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 一般中心空调水泵变频改造节能方案一般中心空调水泵变频改造节能方案：在中心空调系统中,冷冻水泵和冷却水泵的容量是依据建 筑物最大设计热负荷选定的,且留有肯定的设计余量；在 没有使用调速的系统中,水泵一年四季在工频状态下全速 运行,只好采纳节流或回流的方式来调剂流量,产生大量 的节流或回流缺失,且对水泵电机而言,由于它是在工频 下全速运行,因此造成了能量的大大铺张；由于四季的变化,阴晴雨雪及白天与黑夜时,外界温 度不同,使得中心空调的热负荷在绝大部分时间里远比设 计负荷低；也就是说,中心空调实际大部分时间运行在低 负荷状态下；据统计,67%的工程设
2、计热负荷值为 94-165W/m2 ,而实际上 83%的工程热负荷只有 58-93 W/m2 ,满负荷运行时间每年不超过 10-20 小时；实践证明,在中心空调的循环系统 冷却泵和冷冻泵 中 接入变频系统,利用变频技术转变电机转速来调剂流量和 压力的变化用来取代阀门掌握流量,能取得明显的节能效 果；一、一般中心空调工作系统 1、工作简述 、中心空调启动后,冷冻单元工作,蒸发器吸取冷冻水 中的热量,使之温度降低；同时,冷凝器释放热量使冷却名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 水温度上升；、降了温的冷冻水通过冷冻泵加压送入冷
3、冻水管道,在 各个房间由室内风机加速进行热交换,带走房间内的热量 使房间内的温度降低后,又流回冷冻水端；、而升了温的冷却水通过冷却泵压入冷却塔,由冷却塔 风机加速将冷却水中的热量散发到大气中,使水温降低 后,流回冷却水端；、冷冻机组工作一段时间后,达到设定温度,由温度传 感器检测出来,并通过中间继电器及接触器掌握冷冻机停 止工作,温度回升到肯定值后又掌握其运行；二、一般中 央空调存在的问题 1、冷冻水,冷却水循环泵不能依据实际需求来调整循环 量,电机工作效率低下,造成大量电力铺张,并加速机组 磨损；2、 其掌握接触器等电器动作频繁,导致使用寿命短,维 修量大；而对于大容量系统,传统的掌握线路复
4、杂,牢靠 性差,需专人负责；3、 整个系统运行噪音大、掌握性能差、耗电量大、使用 寿命短 ;在爱护治理,检修调整方面工作量大,爱护费用 高；三、节能原理 由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - （扬程）与其转速的平方成正比,而水泵、风机的轴功率 等于流量与压力的乘积,故水泵、风机的轴功率与其转速 的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）依据上 述原理可知：降低水泵、风机的转速,水泵、风机的功率可以下降得更多；例如:将供电频率
5、由50Hz 降为 45Hz,就P45/P50=45/503=0.729,即 P45=0.729P50 （P 为电机轴功率）；将供电频率由 50Hz 降为 40Hz,就P40/P50=40/503=0.512 功率）；,即 P40=0.512P50 （P 为电机轴由以上内容可以看出,用变频器进行流量（风量）掌握 时,可节约大量电能；中心空调系统在设计时是按现场最 大冷量需求量来考虑的,其冷却泵,冷冻泵按单台设备的最大工况来考虑的,在实际使用中有90%多的时间,冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下；而用阀门、自动阀调 节不仅增大了系统节流缺失,而且由于对空调的调剂是阶 段性的,造成整个空调系统工作在
6、波动状态；而通过在冷 却泵、冷冻泵上加装变频器就可一劳永逸地解决该问题,仍可实现自动掌握,并 可通过变频节能收回投资；同时变频器的软启动功能及平 滑调速的特点可实现对系统的平稳调剂,使系统工作状态 稳固,并延长机组及网管的使用寿命；因此,随热负荷而转变水量的变流量空调水系统显示名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 了庞大的优越性,因而得到越来越广泛的应用,采纳SPWM 变频器调剂泵的转速,可以便利地调剂水的流量,依据负荷变化的反馈信号经PID 调剂与变频器组成闭环控制系统,使泵的转速随负荷变化,这样就可以实现节能,其节能
7、率通常都在20%以上；改造的节电率与用户的使用情况亲密相关,一般情形下,春、秋两季运行节电率较高,可达 40%以上,夏季由于用户本身需要的电能就大,可节约 的空间有限,一般在 20%左右；四、节能方案1、整体说明贵司中心空调系统目前有3 台 55KW 冷却泵, 3 台45KW 冷冻泵；我们可对冷却系统和冷冻系统进行节能改 造；中心空调实际运行时,冷却系统和冷冻系统的进、出水温差（T）约为 2oC,依据：冷冻水、冷却水带走的热量（ T）我们可以适当提高温差（转速,即可达到节能的目的；r）= 流量 Q 温差T）,降低流量 Q,即降低分析：采纳变频器协作可编程掌握器组成掌握单元,其中 冷却水泵,冷冻
8、水泵均采纳温度自动闭环调剂即用温度传 感器对冷却水、冷冻水的水温进行采样,并转换成电信号名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - （一般为 420mA ,010V 等）后送至PLC ,PLC 将该信号与设定值进行比较运算后打算变频器输出频率,以达到 转变冷冻水泵、冷却水泵转速从而达到节能目的；冷却塔 风机变频驱动：可编程掌握器依据回水温度信号掌握变频 器驱动风机,使风机工作在最经济状态而节约大量电能；中心空调系统变频改造的原理示意图如下：其中冷却水循环系统,回水与出水温度之差,反应了需要 进行交换的热量；依据回水和出水温度之
9、差,通过掌握循 环水的速度来掌握热交换的速度,在满意系统冷却需要的 前提下,达到节电的目的；温差大说明冷冻机组产生的热 量大,应提高冷却泵的转速,增大循环速度,加速冷却水 的降温；温差小,说明冷冻机组产生的热量小,可降低冷 却泵的循环速度,以节约电能；采纳变频调速器驱动,两台冷却泵互为备用,可编程掌握器（PLC）依据传感器检测到的温差信号,同设定温差比较后掌握变频器驱动电机运转；（PLC）先掌握变频器软启动电动机M1,当 M1 到达额定转速时,仍未达到设定温差值时,（PLC）掌握 M1 切换到工频电网运行,然后再启动M2 ,经掌握变频器调剂电机M2 运转,从而掌握冷却水的循环速度；当电机 M2
10、 工作在下限转速值时,假如检测值大于设定值,（PLC）掌握电机名师归纳总结 M1 停机,同时掌握变频器调剂电机M2 转速从而达到设定第 5 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 要求；在冷冻循环系统中,由于出水温度比较稳固,因此仅回水温度就足以反应了房间的温度,所以PLC 可依据回水温度进行掌握；回水温度高,说明房间温度高,应提高冷冻泵 转速,加快冷冻水的循环；反之回水温度低说明房间温度 低,可降低冷冻泵的转速,减缓冷冻水的循环速度,以节 约能源（其掌握过程同冷却泵循环系统类似）2、冷冻水系 统掌握（冷冻泵 3 个,单台 45KW,4 极异步
11、电机）对于冷冻水系统,由于低温冷冻水温度取决于蒸发器 的运行参数,只需掌握高温冷冻水（回水）的温度,即可掌握温差,现采纳温度传感器、PID 调剂器和变频器组成闭环掌握系统,使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变 化；即不同的季节、不同的空调点负荷的多少要求循环水 的流量和压力不同,夏天或空调点较多时要求流量与压力 较高,而冬天或空调点较少时要求流量与压力较低,因此 设计变频掌握系统使供水系统满意正确流量与压力,达到 节能的目的；因空调设计经常对循环水系统考虑较多的满 负荷余量,所以变频改造后可以节约大量的电能,节电效果特别抱负； 3、冷却水系统掌握（冷却泵 55KW,4 极异步电机）2 个,单
12、台对于冷却水系统,取冷凝器两侧冷却水的温度作为控制参数,采纳温度传感器、PID 温差调剂器和变频器及冷却名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 水泵组成闭环掌握系统,冷却水温差掌握在T2（例如：5）,使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化,而 冷却水的温差保持在设定值不变,使系统在满意主机工况 不变条件下,冷却水泵系统节能最大；即冷却水依靠冷却 泵给至冷却塔,不同的内部热交换程度要求冷却水循环的 流量不同,因在空调设计时会考虑足够多热交换的余量,所以在冬春季节及空调点负荷少时会有大量能源铺张,采 用变频恒压掌握设备对循环
13、水系统进行掌握,可节约大量 30%以上 的电能,节电率达 4、掌握方式 本方案在保留原工频系统的基础上加装变频掌握系 统,与原工频系统之间仅设置连锁以确保系统工作安全；同时要求 2 台冷却泵循环使用；图 4：工频 /变频切换简图五、节能成效分析 风机水泵的变频调速可达到抱负的节能成效；下面举 例说明采纳变频调速后系统的节能成效：假设中心空调的冷冻水泵功率PN=100KW ,全速时供水量为 QN,每天的平均流量为 80%QN,泵的空载损耗约为15%PN,就消耗功率为P=（100-100*15% ）*0.8*0.8*0.8+100*15%=58.52KW 节电率为 100-58.52/100=42
14、.48% 即使每天的平均流量为90%QN,就消耗功率为名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - P=（100-100*15% ）*0.9*0.9*0.9+100*15%=76.97KW 节电率为 100-76.97/100=23.03% 实践证明,改造后系统节电率一般可达到 六、系统挑选 1、 器件选型20%-40%以上；从性价比的角度动身,主要器件变频器和温度传感器 选用进口名牌部件国内组装的产品；低压电器部份选用进 口产品；变频器选用易驱变频器ED2003-FP 系列产品,因水泵负载不重,按 1：1 的比例配置即可；温度
15、传感器选用管道式温度变送器；主要装置：变频器水温传感器、主断路器沟通接触器 、热过载继电器 电气柜、指示灯 / 转换开关 / 按钮 沟通电压表、沟通电流表、互感器、数码 LED 显示器 高稳固度开关电源、掌握电源滤波器、可选装置（掌握系统可编程掌握器；A/D 、D/A 扩展功能模块） ；七、中心空调系统经变频改造后的性能（1）采纳变频器闭环掌握,可按需要进行软件组态并设名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 定温度进行 PID 调剂,使电机输出功率随热负载的变化而 变化,在满意使用要求的前提下达到最大限度的节能；（2）由于降速运行和软启运,削减了振动、噪音和磨 损,延长了设备修理周期和使用寿命,削减了修理爱护工作量,并削减了对电网冲击,提高了系统的牢靠性；（3）系统具有各种爱护措施,使系统的运转率和安全可 靠性大大提高；（4）变频调速闭环掌握系统与原工频掌握系统互为互 锁,不影响原系统的运行,且在变频调速闭环掌握系统检修或故障时,原工频掌握系统照样可以正常运行；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页