变频器在中央空调上的应用

2020-05-09  来自: 烟台元利吉自动化科技有限公司 浏览次数:50

一、引言

     中央空调是大厦里的耗电大户,每年的电费中空调耗电占 60%左右,因此中央空调的节 能改造显得尤为重要。

     由于设计时,中央空调系统必须按天气热、负荷大时设计,并且留 10-20%设计余量,然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下,存在较大的富余,所以节能的潜力就较大,其中,冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵。却不能随负载变化作出相应调节,存在很大的浪费。

     水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。再因水泵采用的是Y-△起动方式,电机的起动电流均为其额定电流的3~4倍,一台90KW的电动机其起动电流将达到500A,在如此大的电流冲击下,接触器、电机的使用寿命大大下降,同时,起动时的机械冲击和停泵时水垂现象,容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏,从而增加维修工作量和备品、备件费用。

 

二、中央空调系统的工作原理及组成结构

     由主机、冷冻水循环系统、冷却水循环等三大部分组成。

中央空调系统按负载类型可将其分为两大类:

     1、恒转矩型负载:如螺杆式或离心式制冷主压缩机系统的压缩机,不仅对轴输出的转矩具有小值限定的需求,而且其转速与功率的关系也近似表现为线性特征。

     2、平方转矩型负载:如冷却循环水系统、冷媒循环水系统(热泵循环水系统)、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的风机、水泵类负载,它们对轴转矩没有严格的需求,其轴功率与转速具有显著的立方关系特征。不同的负载类型具有不同的转矩、功率关系特性,节能空间各有不同。

     2.1制冷压缩机的节能调节原理

     以蒸汽压缩式制冷循环为例。就中央空调制冷压缩机而言,压缩机本身已采用改变膨胀阀或扇门的开度调节制冷剂的流量方式,因此一般不建议对制冷压缩机进行节能改造。

     2.2风机水泵节能调节原理

     由流体力学理论可知,离心式流体传输设备的输出流量Q与其转速n成正比;输出压力P与其转速n的平方成正比;输出功率N与其转速n的三次方成正比,用数学公式可表示为:

                               Q  ∝  n    P  ∝  n2     N  ∝  n3

     由上述原理可知,降低水泵的转速,水泵的输出功率就可以下降更多。改造前我们需要判断系统是否具有节能潜力。由于中央空调系统所具有的特殊性,主要从两方面来考虑:首先是泵本身的额定流量与扬程指标和运行时实际输出表现;其次是系统对实际供水需求量所要求的问题差,或压力与机组标准指标间的偏差大小。以冷冻泵为例,采用实时采集进出水温度数据,通过智能温度控制器控制运算处理,输出4-20mA的模拟信号,决定变频器对泵的调节方向与调节幅度。为了避免出现断流现象,泵的转速应限定在一定值以上,这个下限可以通过变频器的输出下限频率来设定,在保证足够的扬程和流量的前提下,建议采用温度控制方式来实现。


关键词: 变频器           

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