变频器在中央空调控制系统中的应用

马 林,宣 峰

(河南工业职业技术学院电气工程系,河南南阳473009)

1 概言

中央空调中泵运行时冷却水泵系统的控制,在保证末端设备冷却水流量供给的情况下,确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定,变频冷却水泵的频率调节是通过安装在冷却水系统回水主管上的温度传感器检测冷却水回水温度,再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。

2 中央空调控制系统

中央空调变频控制系统通过安装在冷却水系统回水主管上的温度传感器来检测冷却水的回水温度,并可直接通过设定变频器参数使系统温度调控在需要的范围内。变频器控制系统可增加首次起动全速运行功能,通过设定变频器参数可使冷却水系统充分交换一段时间,然后再根据冷却回水温度对频率进行无级调速,并且变频器输出频率是通过检测回水温度信号及温度设定值经PID运算而得出的。

2.1 变频冷却水系统的闭环控制

变频冷却水系统节电效果较为显著。在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下,通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量,当中中央空调冷却水出水温度低时,减少冷却水流量;当中央空调冷却水出水温度高时,加大冷却水流量,从而达到在保证中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。冷却水系统闭环控制可采用冷却水泵系统一样的控制方式,即检测冷却水回水温度组成闭环系统进行调节。与采用冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节方式比较,这种控制方式的优点有:只需在中中央空调冷却管出水端安装一个温度传感器,简单可靠。当冷却水出水温度高于温度上限设定值时,频率直接优先上调至上限频率。当冷却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。而采用冷却管进、出水温度差来调节很难达到这点。当冷却水出水温度介于温度下限设定值与温度上限设定值时,通过对冷却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级调速,闭环控制迅速准确。节能效果更为明显。当冷却水出水温度低于温度上限设定值时,采用冷却管进、出水温度差来调节方式没有将出水温度低这一因素加入节能考虑范围,而仅仅由温度差来对频率进行无级调速,而采用上、下限温度来调节方式充分考虑这一因素,因而节能效果更为明显,平均节电率要提高5%以上,节电率达到20%～40%。具有首次起动全速运行功能。通过设定变频器参数中的数值可使水系统充分交换一段时间,避免由于刚起动运行时热交换不充分而引起的系统水流量过小。

PID调节:在回水管道处分别安装两个热电阻,以检测回水温度,由温度传感器转换成与温度大小成正比的电流信号,作为变频器的反馈信号,接至反馈信号输入端。目标信号是根据实际测试而确定的一个温度设定值,可通过操作面板设置。目标信号和反馈信号进行比较后,送入变频器内的PID调节器变频器输出的频率,当冷却水出水温度高于温度上限设定值时,频率直接优先上调至上限频率。当冷却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。

2.2 节能分析

经变频调速后,水泵电机转速下降,电机从电网吸收的电能就会大大减少。减少的功耗为

减少的流量为

由两式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比,但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。假设原流量为100个单位,耗能也为100个单位,如果转速降低10个单位,由

可得出流量改变了10个单位。但功耗由

可以得出,功率将减少27.1个单位。

2.3 SB60森兰变频器有关参数整定 (见表1)

表1 SB60森兰变频器主要参数设定

续表1

3 结束语

变频冷却水系统节电效果显著,在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下,通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量,当中中央空调冷却水出水温度低时,减少冷却水流量;当中央空调冷却水出水温度高时,加大冷却水流量,从而达到在保证中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。变频器是软启动方式,采用变频器控制电机后,电机在起动时及运转过程中均无冲击电流,而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要、最直接的因素,还可避免水垂现象,因此可大大延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。

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