威海港客运站中央空调变频节能技术应用
来源:用户上传
作者: 宋志军
摘 要：威海港客运站建筑面积21000多平方，但是中央空调的能耗非常大，约占整个建筑总用电量的60%-70%。每年空调机组耗电量大约50万度，如此大的用电量节能改造就显得尤为重要。通过对水泵采用变频节能技术的应用，可节约大量的电力资源。
关键词： 中央空调 水泵 变频节能技术
?荩改造的背景及意义
现如今的社会，讲究环保、节能、可持续发展，如何在给人类提供方便舒适的生活环境下而尽量的节约能源成为了社会的一大主题，空调是现代化楼宇中不可缺少的一部分，随着我国经济的不断发展和城市化进程的不断推进，中央空调的应用会越来越广泛。但是中央空调的能耗非常大，约占整个建筑总用电量的60%-70%。威海港客运站建筑面积21000多平方，每年空调机组耗电量大约50万度，如此大的用电量节能改造就显得尤为重要。
由于设计时，客运站中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，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做出相应调节，存在很大的浪费。水泵系统的流量与压差是靠阀门和压力调节来完成，因此，不可避免地存在大流量、高压力的较大损失现象，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。
另一个主要原因，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55KW的电动机其起动电流将达到300A，在如此大的电流冲击下，接触器、仪表、电机等使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水垂现象十分严重，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。
综上，为了节约能源和费用，需对水泵系统进行改造，经市场调查与了解采用成熟的变频器来实现，以便达到节能和延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。这是因为变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵做出相应调节，以达到节能目的。
据统计，我国电动机装机总容量约4亿多KW，其用电量占当年全国发电量的60%～70%，而风机、水泵设备装机总功率达1.6亿KW，年耗电量3200亿KW・h，约占当年全国电力消耗总量的1/3。而应用变频器节电率一般在20%～60%，投资回收期1～3年，经济效益相当可观。所以大力推广应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗、提高产品质量重要手段，而且也是实现经济增长方式转变的必然要求。
基本原理
1、中央空调冷水机组系统的组成以及工作原理
由图1-1可以看出，中央空调的冷水机组主要有两个水循环系统构成，即冷却水循环系统和冷冻水循环系统。现在广泛使用的制冷机几乎都是在一定条件下，将称为“制冷剂”的液体蒸发，利用液体蒸发时要吸热（汽化热）的原理来制冷。威海港客运站冷冻主机为吸收式制冷机，其工作原理是利用吸收剂来吸收蒸发后的冷剂蒸汽，由此产生下一次新的蒸发。而冷却水在与制冷剂完成热交换之后，由冷却水泵加压，通过冷却水管道到达散热塔与外界进行热交换，降温后的冷却水重新流入冷冻主机开始下一轮的循环。
2、水泵的变频节能原理
中央空调进行热交换的大小由冷冻水的流量控制，通常采用的流量控制方法有阀门控制和调速控制。阀门控制是通过增加管道的阻抗而达到控制流量的目的，因而浪费了能量，如果采用调速控制，冷冻水的流量由冷冻泵电机的转速决定，电机的耗电量决定于电机的输出功率，输出功率与电机转速的立方成正比，而电机转速与供电频率成正比，所以电机转速稍有下降，即稍微降低供电频率，输出功率将大幅度下降，若电机转速能根据实际所需的热交换量来调整，电机的功率将大大减少，从而显著节约电能。
3、水泵的变频节能改造方案
冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成了冷却水循环系统。冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水送回到冷冻机组。回水温差大，说明冷冻机组产生的热量大，可以提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以实现节能的目的。
而从冷冻主机流出的冷冻水流经所有的房间后回到冷冻主机。回水的温度将高于出水的温度，形成温差。常规将中央空调的出水温度设定在7度，回水温度在12度。回水温度高，说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度。反之，回水温度低，说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，达到节约能源的目的。
由于威海港客运站是对老设备的改造，力求改造简单、投资少、见效快、回报丰厚的原则。现在比较常见的是检测温度信号闭环控制，在这次改造中结合自身的实际情况，采取了检测压力信号的闭环控制方式，达到了如下几个目的：
安装在中央空调泵出口压力传感器，把压力信号转换成与压力相对应的电信号送到微机接口，经微机固化的软件进行信号的数据采集，按用户实际要求提出的设定值进行PID调节运算，实现单台电机在非全功率运行就可以保证整个循环系统正常运行，改变了以往双机全功率运行的局面，非常明显的达到了我们改造的第一个目的――节能。
由于改造的是老设备，部分管路抗压能力减弱，我们在系统中设定了压力值，压力达到上限，电机就无法给管路继续升压，很好的解决了设备的安全隐患，达到了我们改造的第二个目的――安全。
压力控制改造费用低、回报快，基本当年就能回收投资成本。操作简单、维修方便，达到了第三个改造目的――省钱好用。
对以下机组安装变频控制柜进行控制，实测达到如下效果：
从2006年开始，陆续改造到2008年全部改造完成，使用效果一直非常好，达到了预期的效果。变频设备使用寿命一般为十五年以上，按十五年计算可累计节约300万元。凡是大型商场、大型酒店、大型办公楼使用中央空调的地方，均可借鉴此种变频改造方案，可为国家节约大量能源。（作者单位：山东威海港股份有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-533380.htm
