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2019-05
30
YOPLAY電子遊戲科技PI500係列變頻器在中央空調上的應用
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概述:
  中央空調是現代大廈物業、賓館、商場不可缺少的設施,它能帶給人們四季如春,溫馨舒適的每一天,由於中央空調功率大,耗能大,加上設計上存在大馬拉小車的現象,中央空調所產生的電費是用戶一項巨大的開支。由於季節變化、晝夜變化以及賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等等,導致中央空調係統對室內熱源吸收量的變化,再加上工藝設計上電機功率都留有相當的富裕量。因此,存在一定的節電空間。將變頻技術引入中央空調係統、保持室內恒溫,使人們感到更加舒適的同時又可以減少電能損耗節省電費一舉兩得。
    一、中央空調係統簡介
   
1所示為一典型中央空調機組係統圖,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:


  1、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。


2、冷卻水循環部分:該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環係統進行室內熱交換的同時,必將帶走室內大量的熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳遞給冷卻水,使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫後的冷卻水壓入冷卻水塔(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)。
      3
、主機:該部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒(製冷劑)等組成,其工作循環過程如下:
   
首先低壓氣態冷媒被壓縮機加壓進入冷凝器並逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱能,這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收並送到室外的冷卻塔上,最終釋放到大氣中去。隨後冷凝器中的高壓液態冷媒在流經蒸發器前的節流降壓裝置時,因為壓力的突變而氣化,形成氣液混合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器中不斷氣化,同時會吸收冷凍水中的熱量使其達到較低溫度。最後,蒸發器中氣化後的冷媒又變成了低壓氣體,重新進入了壓縮機,如此循環往複。

二、節能改造方案:
  
中央空調各循環水係統的回水與出水的溫差,反映了整個係統所需要進行的熱交換量。因此,根據回水與出水的溫差來控製循環水的流量,從而控製熱交換的速度,是節能改造的可行依據。
      1
、冷凍水循環係統
  
冷凍水的出水溫度是由主機的製冷效果決定的,通常比較穩定,因此冷凍回水溫度可以準確的反映室內的熱負荷情況。由此,對於冷凍水循環係統的節能改造,可以取回水溫度作為控製對象,通過變頻器對冷凍泵流量的自動調節來實現對室內溫度的控製。
      2
、冷卻水循環係統
  
冷卻水循環係統同時受室外環境溫度及室內熱負荷兩方麵影響,循環水管道單側的水溫不能準確反映該係統的熱交換量,因此以出水與回水之間的溫差作為控製室內溫度的依據比較合理。在外界環境溫度不變的情況下,溫差大,說明室內熱負荷較大,應提高冷卻泵的轉速,增大冷卻水循環的速度;相應的,溫差小則減小冷卻泵轉速。分別在主機蒸發器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器,實時檢測管網的溫度,以模擬信號(0~10V或者4~20mA)反饋給變頻器,通過變頻器內置的PID運算,輸出對應的頻率指令自動調節水泵轉速,從而調節各循環水的熱交換速度,最終實現對室內的恒溫控製。需要特別說明的是,變頻器內部在設計上集成了PID處理功能,係統無須另配專用控製模塊。
    3
、變頻器控製方案
   
中央空調機組變頻器配置如下表:

機組

電機功率

變頻器型號

數量

中央空調

冷凍泵電機

45KW380V

Pi500 045f3

3

冷卻泵電機

75KW380V

Pi500 075F3

3






兩組三台水泵,春秋季節是一用二備的工作模式、夏季高峰時是二用一備工作模式。要求,其中一台變頻運行,且可以通過手動方式進行切換,其它二台可通過手動方式直接切換到工頻運行。

      設計:3台水泵電機選配1台變頻器。工作時可選擇任意一台水泵做主泵、由變頻器直接拖動並且變頻運行(由內置PID進行閉環控製);其餘兩台水泵做輔泵、依據製冷情況手動投入工頻運行。

選用YOPLAY電子遊戲科技生產的PI500係列通用變頻器,配置電控櫃(保留原軟啟動控製回路),可選擇“市電”、“節電”運行方式。

4、現場圖片:



三、小結

變頻節能係統具備下述特點:
1
、變頻器操作界麵為LED顯示,監控參數豐富;鍵盤布局簡潔、操作方便;
2
、變頻器具有過流、過載、過壓、過熱、欠壓、缺相等多種電子保護裝置,並具有故障報警輸出功能,可有效保護供水係統的正常運作;
3
、加裝變頻器後,電機具有軟啟動及無極調速功能,可使水泵和電機的機械磨損大為降低,延長管組壽命;
4
、變頻器內部裝有大容量濾波電容,可有效提高用電設備的功率因數;
5
、該係統實現了對溫度的PID閉環調節,室內溫度變化平穩,人體感覺更加舒適。
    將變頻技術應用於中央空調係統,對提升中央空調自動化水平、降低能耗、減少對電網的衝擊、延長機械及管網的使用壽命,都具有重要的意義,可以大力進行推廣。



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