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空调专用变频器
阅读:7361时间:2011-05-07 23:33:11

  空调专用变频器是指用于改变电源频率,从而改变空调压缩机的运转转速的一种的电能控制装置。它使得空调在普通定频空调的基础上选用了变频专用压缩机或变频专用电控系统。

发展背景

  中央空调是大厦里的耗电大户,每年的电费中空调耗电占60%左右,因此中央空调的节能改造显得尤为重要。

  由于设计时,中央空调系统必须按天气最热、负荷时设计,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作出相应调节,存在很大的浪费。

  水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。

  再因水泵采用的是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90KW的电动机其起动电流将达到500A,在如此大的电流冲击下,接触器、电机的使用寿命大大下降,同时,起动时的机械冲击和停泵时水垂现象,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作出相应调节,以达到节能目的。水泵电机转速下降,电机从电网吸收的电能就会大大减少。

  其减少的功耗 △P=P0〔1-(N1/N0)3〕 (1)式

  减少的流量 △Q=Q0〔1-(N1/N0)〕 (2)式

  其中N1为改变后的转速,N0为电机原来的转速,P0为原电机转速下的电机消耗功率,Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。

  由上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。

  如: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(2)式△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕=100*〔1-(90/100)〕=10可得出流量改变了10个单位,但功耗由(1)式△P=P0[1-(N1/N0)3]=100*〔1-(90/100)3〕=27.1可以得出,功率将减少27.1个单位,即比原来减少27.1%。

  再因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,同时采用变频器控制电机后还可避免水垂现象,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。

特点分析

  以SAJ空调专用变频器为例,其特点如下:

  ■低频转矩输出180% ,低频运行特性良好;

  ■输出频率600Hz,可控制高速电机;

  ■全方位的侦测保护功能(过压、欠压、过载)瞬间停电再起动;

  ■加速、减速、动转中失速防止等保护功能;

  ■电机动态参数自动识别功能,保证系统的稳定性和精确性;

  ■高速停机时响应快;

  ■丰富灵活的输入、输出接口和控制方式,通用性强;

  ■采用SMT全贴装生产及三防漆处理工艺,产品稳定度高;

  ■全系列采用西门子IGBT功率器件,确保品质的高质量。

SAJ空调专用变频器

控制原理

  空调专用变频器通过温度模块及温度传感器将冷冻/冷却泵的回水温度和出水温度读入内存,并计算出温差值;然后根据其温差值来控制变频器的转速,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,应提高冷冻/冷却泵的转速,加快冷冻/冷却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,可降低冷冻/冷却泵的转速,减缓冷冻/冷却水的循环速度和流量,减缓热交换的速度以节约电能;变频器的启动、停止、运行频率的改变及监控显示数据如变频器输出功率、变频器输出频率、输出电流,输出电压等都是由变频器通过485通信协议实现的。

系统调节

  变频器作为空调系统的功率控制单元,参数设定的合理性直接影响倒系统节能效果和稳定性。因为从变频空调系统节能的原理上来看,空调压缩机是恒转矩负载,节能的途径是通过变频器对压缩机功率的控制而实现压缩机输出功率和环境所需要的制冷量达到的配合;同时如果调节参数设置恰当,可使实际温度对设定温度的偏差更小,实现准恒温控制。

  变频器的参数调节按照如下的方式进行:

变频器的参数调节表

  附1:下限频率的设定推荐为25Hz,下限频率的设定不能一味的考虑调节能力,更多的是要考虑压缩机的负载特点。从现场的调试情况来看,变频器输出频率太低,容易出现压缩机组的机械共振问题;同时,压缩机厂家也不容许压缩机在较低频率下运行(具体的数据要咨询压缩机厂家)。该推荐值仅仅是一个推荐值,具体的参数要求在现场调整,但是不能低于25Hz。

  附2:PI调节对象值要求根据现场的实际情况来调节,我们在这里举一个实际的例子来供现场人员来参考。

  例1:温度传感器的参数如下:

  测量温度范围0~50℃,传感器输出为4~20毫安。该电流信号在变频器控制电路中变换为1~5V信号,反馈电路的值为5V,而实际温度不超过30℃(超过30℃就报警),所以可以将PI调节对象的值设定为5.00。

  附3:PI调节器的偏差设定是根据现场对控制对象控制精度的要求,精度要求越高,偏差设定越小,精度要求越低,偏差设定越大;同时,设定要与外围的传感器的参数紧密的配合。偏差量是按照百分数来计算的。我们也举一个例子来供现场人员来参考。

  例2:接例1的参数,当现场要求温度偏差为0.5℃时,传感器输出电流的变化为0.4毫安,控制电路电压变化为0.1V。所以偏差设定百分比为2%,PI调节器偏差设定为2。如果温差要求在1℃之内时,偏差设定百分比为4%,PI调节器偏差设定为4。

应用行业

  主要应用行业:

  1、鼓引风机、排风机;

  2、循环水泵、补水泵、恒压供水、中央空调;

  3、挤出机、吹膜机、吹瓶机;

  4、食品机械、搅拌机、轻工机械;

  5、输送设备、自动化生产线;

  6、制药机械、制糖机械;

  6、油田注水泵、输油泵。

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