项目六 任务3 变频器在中央空调节能改造中的应用课件.pptx

项目六 变频器的工程应用任务3 3 变频器在中央空调节能改造中的应用项目六 任务3 变频器在中央空调节能改造中的应用某中央空调冷却系统有三台水泵，现采用变频调速，整个系统由PLC和变频器配合实现自动恒温控制。其具体控制要求如下。1、按设计要求每次运行两台，一台备用，10天轮换一次。2、冷却进回水温差超出上限温度时，一台水泵全速运行，另一台变频高速运行；冷却进回水温差小于下限温度时，一台水泵变频低速运行，另一台停机。3、三台水泵分别由电动机M1、M2、M3拖动，全速运行由接触器KM1、KM2 、 KM3控制，变频调速分别由接触器KM4 、KM5、KM6控制。4、变频器调速通过七段速控制来实现。 一、任务描述 二、任务分析 通常中央空调系统中的冷冻水泵、冷却泵水不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，故对其进行节能改造具有重要意义。由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大的情况进行设计，并且要留10% 20%设计裕量，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，故存在较大的富裕，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，故存在很大的浪费。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，不仅浪费大量电能，而且还造成中央空调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。将变频技术引人中央空调系统，保持室内恒温，对其进行节能改造是降本增效的一条捷径。 三、知识导航随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术、传感器技术的迅速发展及人们生活水平的不断提高，人们对家电产品提出了更高的消费要求。为此，生产厂家不断开发出新一代更高档的家电产品，以满足和适应不同消费阶层的生活追求，变频家电就是新一代家用电器发展趋势之一。它不但给这些家电产品带来功能的增加、性能的改善，而且具有明显的节能效果和降噪效果，同时使整机寿命较传统家电有明显提高。中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。 三、知识导航一、中央空调系统的组成和原理一、中央空调系统的组成和原理 典型中央空调系统如图6.15所示，主要由冷冻水循环系统、冷却水循环系统及主机三部分组成。 三、知识导航1 1、冷冻水循环系统、冷冻水循环系统由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道(出水)，进入室内在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降，最后回到主机蒸发器(回水)。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，加速室内热交换。2 2、冷却水循环系统、冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却水塔等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能，该热能通过主机内冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高，冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔(出水)，使之在冷却塔中与大气进行热交换，降温后送回到主机冷凝器(回水)，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。 三、知识导航3 3、主机、主机由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒(制冷剂)等组成，其工作循环过程如下：首先，低压气态冷媒被压缩机加压后进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体，在冷凝过程中，冷媒会释放大量的热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却水塔里，最终释放到空气中。随后，冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因压力的突变而气化，形成气液混合物进入到蒸发器，冷媒在蒸发器中不断气化，同时吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入压缩机，如此循环工作。 二、中央空调变频调速系统的节能控制原理二、中央空调变频调速系统的节能控制原理中央空调变频调速的控制依据是:冷冻水和冷却水两个循环系统完成中央空调的外部热交换，而循环水系统的回水与出水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与出水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制进行热交换的速度，这是比较合理的控制方法。冷冻水循环系统和冷却水循环系统略有不同，具体控制如下。1、冷冻水循环系统的控制、冷冻水循环系统的控制由于冷冻水的出水温度是冷冻机组冷冻的结果，常常是比较稳定的。因此，单是回水温度的高低就足以反映室内的温度。所以，冷冻水泵的变频调速可以简单地根据回水温度来进行控制。回水温度高，则说明室内温度高，应提高冷冻水泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，回水温度低，说明室内温度低，可降低冷冻水泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速来实现回水的恒温控制。 三、知识导航2、冷却水循环系统的控制、冷却水循环系统的控制由于冷却水的进水温度就是冷却水塔的水温，随环境温度等因素影响而变化，单侧水温不能反映冷冻机组内产生热量的多少。因此，对于冷却水泵，以其进水和回水作为控制依据，实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。温差大，则说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却水泵的转速，增大冷却水的循环速度；反之，则可减缓冷却水的循环速度，以节约能源。 三、知识导航三、中央空调节能改造的方案三、中央空调节能改造的方案由于中央空调系统通常分为冷冻水和冷却水两个循环系统，可分别对水泵系统采用变频器进行节能改造。 1、冷冻水循环系统的闭环控制、冷冻水循环系统的闭环控制冷冻水循环系统的闭环控制原理如图6.16所示。 三、知识导航2、冷却水循环系统的闭环控制、冷却水循环系统的闭环控制冷却水循环系统的闭环控制原理如图6.17所示。 三、知识导航3、中央空调变频调速的控制方案、中央空调变频调速的控制方案1)一台变频器方案一台变频器方案若干台冷冻水泵由一台变频器控制，若干台变频器由另外一台变频器控制。各台水泵之间的切换方法如下。(1)先启动1号水泵，进行恒温度(差)控制。(2)当1号水泵的工作频率上升到50Hz或上限切换频率(如48Hz)时，将它切换至工频电源;同时将变频器的给定频率迅速降到0Hz，使2号水泵与变频器相连，并开始启动，进行恒温度(差)控制。(3)当2水泵的工作频率上升到50 Hz或上限切换频率(如48 Hz)时，将它切换至工频电源；同时将变频器的给定频率迅速降到0Hz，使3号水泵与变频器相连，并开始启动，进行恒温度(差)控制。(4)当3号水泵的工作频率下降至下限频率切换频率时，将1号水泵停机。(5)当3号水泵的功率频率再次下降至下限切换频率时，将2号水泵停机，此时只有3号水泵处于变频调速状态。这种方案的优点是只用一台变频器，设备投资少；缺点是节能效果稍差。 三、知识导航2)全变频方案全变频方案即所有的冷冻水泵和冷却水泵都采用变频调速，各台水泵切换方法如下:(1)先启动1水泵，进行恒温度(差)控制。(2)当1号水泵的工作频率上升到50 Hz或上限切换频率(如48 Hz)时，启动2号水泵，1号水泵和2号水泵同时进行变频调速，进行恒温度(差)控制。(3)当工作频率又上升至切换频率上限值时，启动3号水泵，三台水泵同时进行变频调速，进行恒温度(差)控制。(4)当三台变频器同时运行，而工作频率下降至设定的下限切换频率时，可关闭3号水泵，使系统进行两台水泵运行的状态，当频率继续下降至下限切换频率时，关闭2号水泵，进入单台水泵运行状态。全变频方案由于每台水泵都要配置变频器，故设备投资较高，但节能效果更明显。 三、知识导航 四、任务实施1、电路设计及接线、电路设计及接线应用三菱FR-D740变频器构成的冷冻或冷却水循环系统变频调速控制电路图。主电路接线和PLC与变频器的控制接线如图6.18和图6.19所示。图6.18 主电路接线 四、任务实施2、参数设置、参数设置变频调速通过变频器的七段速度实现控制，需要设定的参数见表6.12和表6.13。 四、任务实施 3、根据状态流程图，编写和调试程序 四、任务实施4、通电观察转速变化、通电观察转速变化通电后按照控制要求正确操作，并观察转速的变化情况。5、 注意事项注意事项（1)由于一台变频器分时控制不同电动机，因此必须通过接触器、起停按钮、转换开关进行电气和机械互锁以确保一台变频器只拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。（2)切不可将R、S、T与U、V、W端子接错，否则，会烧坏变频器。（3)PLC的输出端子只相当于一个触点，不能接电源，否则会烧坏电源。 （4)运行中若出现报警现象，要复位后重新操作。 （5)操作完成后注意断电，并且清理现场。 五、思考与练习1、简述中央空调系统的组成及工作过程。、简述中央空调系统的组成及工作过程。2、中央空调的改造思路与步骤有哪些、中央空调的改造思路与步骤有哪些?3、变频器改造中央空调后具有哪些优点？、变频器改造中央空调后具有哪些优点？