变频调速节能装置在冷冻水泵中的应用

    凌恒宇

    

    

    【摘 要】 论文阐述了节能装置在动力中心冷冻水泵上的节能应用，其具有节能效果明显，操作简单，维护方便等特点，最主要的是不改变设备原来的操作系统的基础上进行的节能改造。

    【关键词】 变频调速节能装置 功率 水泵 电机

    引 言

    随着科技的发展，节能环保备受大家的关注，经过分析，动力车间的制冷站多台冷冻水泵都具备很大的节能空间，对冷冻水泵设备运行状况进行分析和研究后，决定采用变频调频装置进行变频节能改造，改造后能节约大量电能，通过调查后了解，变频调速节能装置使用寿命周期一般在十到十五年，变频节能改造可以创造非常可观的经济效益和良好的社会效益。下面结合动力中心中央空调系统中3台110kW和1台200KW冷冻水泵改造情况，谈一下变频调速节能装置在动力中心的应用。

    1.水泵电机驱动部分改造方案

    按下图安装SPS节能装置，直接用节能装置接入电源控制设备电机。

    原系统水泵驱动方式為变频控制，为了方便进行节能效果对比并简化改造施工的工作量，因此采用增加一组节能控柜，使新的驱动系统控制电机。

    将原变频器到电机的电缆增加一条给节能柜，改由节电装置机柜输出到4台电机，原启动装置还可使用。节电装置的输出接到节电柜。节能柜与原系统保持互锁。由SPS节电装置控制电机，节能路闭合时电机正常运行。需要转换时，可断开节能路，闭合原系统，由原系统装置控制电机。

    2.闭环控制系统

    <1>对冷冻泵进行节能改造控制原理说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值;然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制冷冻泵的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度;温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度;反之温差小，则说明室内温度低，系统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能;

    <2>系统流量、压力保障

    本方案的调节方式采用闭环自动调节控制，用温度传感器对冷冻水在主机上的出口水温进行采样，转换成电量信号后送至温控器将该信号与设定值进行比较运算后输出一类比信号（一般为4-20MA、0-10V等）给PLC，由PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块进行温差闭环控制，手动/自动切换和手动频率上升、下降由PLC控制，最后把数据传关到上位机人机界面实行监视控制。SPS主机根据PLC发出的类比信号决定其输出频率，以达到改变水泵转速并调节流量的目的。

    冷冻水系统的节能系统在实际使用中要考虑水泵的转速与扬程的平方成正比的关系，以及水泵的转速与管损平方成正比的关系;在水泵的扬程随转速的降低而降低的同时管道损失也在降低，因此，系统对水泵扬程的实际需求一样要降低;而通过设定主机下限频率的方法又可保证系统对水泵扬程的最低需求。当冷冷冻水出水温度低于温度下限设定值时，频率直接优先下调至下限频率，保证管道内的压力和流量;当冷冻水出水温度介于温度下限设定值与温度上限设定值时，通过对冷冻水出水温度及温度上、下限设定值进行PID计算，从而达到对频率进行无极调速，闭环控制迅速准确。

    使用变频器过程中，如果VF曲线设备不当，轻则造成电机温度升高，重则烧毁电机，SPS节电装置具有独特“负载跟踪技术”，可以根据负载的变化实时调整电机的电压和电流，优化电机效率同时使电机温度降低。

    总之，在工业领域中，变频调速装置具有精确，高效的特点，可满足用户的不同要求。从动力中心所取得的节能量来看，任何负载变化较大的水泵都应该考虑使用变频节能调速装置，且该装置对电机进行了软启动，减轻了对系统的冲击，从而延长了系统的寿命，降低了维修费用。

    【参考文献】

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    [7] 冷增祥 ，中、高压变频器概述，江苏电机工程，2002-2003年