關(guān)鍵詞：PLC 變頻器 中央空調(diào) 節(jié)能改造

一、前言

　　中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按******負(fù)載并增加一定余量設(shè)計，而實際上在一年中，滿負(fù)載下運行最多只有十多天，甚至十多個小時，幾乎絕大部分時間負(fù)載都在70%以下運行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長期在100%負(fù)載下運行，造成了能量的極大浪費，也惡化了中央空調(diào)的運行環(huán)境和運行質(zhì)量。

　　隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達(dá)到節(jié)能目的提供了可靠的技術(shù)條件。

二、問題的提出

　　1、原系統(tǒng)簡介

　　我酒店的中央空調(diào)系統(tǒng)的主要設(shè)備和控制方式：100冷噸冷氣主機(jī)2臺，型號為三洋溴化鋰蒸汽機(jī)組，平時一備一用,高峰時兩臺并聯(lián)運行；冷卻水泵2臺,揚程28米,配用功率45 KW,冷水泵有3臺，由于經(jīng)過幾次調(diào)整，型號較亂,一臺為揚程32米，配用功率37KW, 一臺為揚程32米，配用功率55KW, 一臺為揚程50米，配用功率45KW。冷卻塔6臺，風(fēng)扇電機(jī)5.5KW，并聯(lián)運行。

　　2、原系統(tǒng)的運行及存在問題

　　我酒店是一間三星級酒店。因酒店是一個比較特殊的場所，對客人的舒適度要求比較高，且酒店大部分空間自然通風(fēng)效果不好，所以對夏季冷氣質(zhì)量的要求較高。

　　由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時必須按天氣最熱、負(fù)荷******時設(shè)計，且留有10%-20%左右的設(shè)計余量。其中冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運行，造成了能量的極大浪費。

　　為了解決以上問題，我們打算利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)。對冷凍、冷卻水泵、冷卻塔進(jìn)行改造，以節(jié)約電能。

三、節(jié)能改造的可行性分析

改造方案是通過變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制，根據(jù)負(fù)載輕重自動調(diào)整水泵的運行頻率，同時根據(jù)冷卻水溫度的高低，自動切投冷卻塔散熱風(fēng)機(jī)，以達(dá)到節(jié)能效果。以下是分析過程：

　　1、 中央空調(diào)系統(tǒng)簡介

中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，冷凍泵、冷卻泵的裝機(jī)容量是取系統(tǒng)******負(fù)荷再增加10%—20%余量作為設(shè)計系數(shù)。根據(jù)計算中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水、冷卻水循環(huán)用電約占夏季酒店總用電的25%—30%，冷卻塔的用電占8%—10%。因此，實施對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及冷卻塔的能量自動控制是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造及自動控制的重要組成部分。

　　2、泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

根據(jù)異步電動機(jī)原理

n=60f/p(1-s)

式中：n:轉(zhuǎn)速 f:頻率 p:電機(jī)磁極對數(shù) s:轉(zhuǎn)差率

由上式可見，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速有3種方法，改變頻率、改變電機(jī)磁極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率。在以上調(diào)速方法中，變頻調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高。因此改變頻率而改變轉(zhuǎn)速的方法最方便有效。

　　3、冷卻塔的控制

以前的冷卻塔是人為的根據(jù)冷卻水溫度選擇冷卻塔開啟的臺數(shù)，非常容易造成能源的浪費現(xiàn)象，現(xiàn)在根據(jù)冷卻水的溫度，由溫度傳感器傳送信號至PLC，由PLC經(jīng)計算后對冷卻塔風(fēng)機(jī)依次開啟，以28℃為基數(shù)，溫度每上升2℃，開啟兩臺散熱風(fēng)機(jī)，每下降2℃，延時5分鐘后停止2臺風(fēng)機(jī)，以達(dá)到節(jié)能效果。

四、節(jié)能改造的具體方案

　　1、主電路的控制設(shè)計

　　根據(jù)具體情況，同時考慮到成本控制，原有的電器設(shè)備盡可能的利用。冷凍水泵及冷卻水泵均采用一用一備的方式運行，使用一臺變頻器控制拖動兩臺水泵交替運行。將一臺揚程較高的冷水泵作為備用。

以下為冷凍水泵與冷卻水泵一次接線圖：

　　2、功能控制方式

工作流程：

　　開機(jī)：開啟冷水及冷卻水泵，由PLC控制冷水及冷卻水泵的啟停，由冷水及冷卻水泵的接觸器向制冷機(jī)發(fā)出聯(lián)鎖信號，開啟制冷機(jī)，由變頻器、溫度傳感器、溫度模塊組成的溫差閉環(huán)控制電路對水泵進(jìn)行調(diào)速以控制工作流量，同時PLC控制冷卻塔根據(jù)溫度傳感器信號自動選擇開啟臺數(shù)。

　　停機(jī)：關(guān)閉制冷機(jī)，冷水及冷卻水泵以及冷卻塔延時十分鐘后自動關(guān)閉。

　　保護(hù)：由壓力傳感器控制冷水及冷卻水的缺水保護(hù)，壓力偏低時自動開啟補(bǔ)水泵補(bǔ)水。

五、變頻節(jié)能技術(shù)框圖及改造原理分析

下圖為變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖

1、對冷凍泵進(jìn)行變頻改造

　　控制原理說明如下：PLC控制器通過溫度