杭州第一技师学院 310023
摘要：本文通过变频器控制技术在中央空调中对循环水泵的控制基本原理进行深入浅出的分析与阐述，并以对运行实测数据示例进行记录分析，为进一步研究提供有效数据。
关键词：变频器控制技术；中央空调；循环水泵
中央空调变频控制系统是目前许多企业进行了深入的理论分析后，在长期的现场应用基础上开发出来的成熟的高科技节能产品，其主要作用是大幅度降低中央空调的日常运行费用，延长设备使用寿命，提高中央空调整体自动化水平。
一、变频器控制技术应用范围、必要性及节能分析
1、应用范围：空调循环水系统及风系统的变频控制
2、必要性：
2.1 空调的末端负荷一年四季均在不停的变化中，一般在总负荷的60-90%间波动；每天随着各末端用户的开关也在不停变化着。中央空调系统没有使用变频控制，在气温不很高的条件下仍然满负荷运行，既费电而且使用效果不好
2.2 在中央空调设计时，一般要在满足全年的最大负荷前提下并留有一定余量，这又给变频节能带来了空间
2.3 一般建筑物总能耗中中央空调系统占65%
左右，而整个中央空调系统中，水泵及风机
耗能占30%-50%，对空调循环水泵及风机使
用变频控制显得尤其必要，它是中央空调控
制发展的必然趋势
2.4 空调一二次循环水系统的循环泵，特别是二次循环水泵，使用变频控制后能达到非常理想的节能效果，是中央空调系统中变频节能最可观的部分，也是中央空调变频控制技术发展最快、应用最广的部分
3、节能分析
1）、变频节能的理论依据
P2＝P1（n2/n1）3＝P1（f2/f1）3
P1＝电机额定功率 KWP2＝实际工作频率下的输出功率 KW
n1＝额定转速n2＝实际转速
f1＝额定工作频率，一般为50HZf2＝实际工作频率 HZ
从图1可以看到，当水泵流量为80%时其耗电仅为50%，而系统的符合却有很大一部分时间在80%以下，所以对空调水泵采用变频控制可以大大节约能耗。
2）、实验实测数据示例
表1所示
每台45kw水泵使用变频器调节比不使用每年多节能113760kwh，按0.6元计算合计68256人民币元，三台水泵可以节能204768元，节能百分比达34%。（计算中考虑了不用变频时流量降低水泵输出功率的下降）
二、变频器控制循环水泵的基本原理
1、空调负荷与压差变化的关系
空调系统运行时末端风机直接把冷（热）水的冷（热）量送到各房间，根据回风或送风温度（或房间温度）的变化控制循环水比例调节阀的开度（或开关电动阀），阀门开度变化会导致系统压差发生变化，因此空调负荷的变化直接反映在循环水压差的变化上。
夏季供冷，空调负荷降低时，空气处理机组回风温度（或室内温度）降低，温度信号传递给温度控制器，温度控制器控制比例阀减小开度（或者关闭风机盘管的电动阀），系统压差ΔP增大；空调负荷增加时，空气处理机组回风温度（或室内温度）升高，温度信号传递给温度控制器，温度控制器控制比例阀增大开度（或者风机盘管的电动阀开启），系统压差ΔP减小。
冬季供热，空调负荷降低时，空气处理机组回风温度（或室内温度）升高，温度信号传递给温度 控制器，温度控制器控制比例阀减小开度（或者风机盘管的电动阀关闭），系统压差ΔP增大；空调负荷增加时，空气处理机组回风温度（或室内温度）降低，温度信号传递给温度控制器，温度控制器控制比例阀增大开度（或者风机盘管的电动阀开启），系统压差ΔP减小。
综上所述可知，空调负荷增加时，循环水压差降低；空调负荷减小时，循环压差升高；负荷的变化反映在压差的变化上。
2、冷冻一次泵变频控制基本原理
已知理想的恒定流速，安装在冷却器排放侧的流量计可以监控泵的输出量。通过PID控制器控制变频器保持适当的流量。变频器自动补偿水垢堆积，补偿空调主机和泵开/关时改变一次回路中的阻力。变频器根据流量计反馈信号使冷却降至最低程度，避免低蒸发温度安全装置跳开，可以不用对装置进行人工复位。
3、冷冻二次泵变频控制基本原理
二次循环水系统将一次水送到各个楼层，由于空调系统管网较为复杂，各处负荷不均衡，对水流量的要求也有很大不同。管网阻力在系统阻力系数不变的情况下与流量的平方成正比，系统流量的变化就会带来系统压差的较大变化，再加上气温的变化和系统设计时考虑的富裕量，因此通过变水量来适应负荷变化是非常必要的，这就给空调二次水变频节能带来了很大的空间。
空调负载的变化反应在压差的变化上，利用压差传感器的反馈信号自动变频调速。当压差反馈信号大于设定值时，说明空调负荷降低，变频控制系统降低水泵转速，减小系统循环水量，使压差恒定在设定值上；当压差反馈信号小于设定值时，说明空调负荷升高，变频控制系统提高水泵转速，增大循环水量，使压差恒定在设定值上。
4、冷却水变频控制原理
冷却水泵通常为补偿循环水管路和制冷机内部管路阻力而留有一定设计余量，如果冷却循环水流量过高多余的流量会侵蚀制冷机的管路、降低系统效率，增加日后的维护费用。而用变频控制既能节省一定电能又能解决上述问题，因此冷却泵使用变频控制也有较广的应用。
冷却水在一定的温度和流量范围内，制冷机才能保持其效率。如果不能保证冷却水的最低流量和温度范围就会带来制冷机能耗的增加，表面上水泵节省了电能，总体并没有节能也许还会更耗能。而且如果不能保证制冷机所需的最低流量，导致层流状态出现将会触发制冷机组的低流量或冷凝器高压报警。
三、系统的元器件选用
硬件的可靠性是系统可靠的基础，硬件的选用主要考虑元件质量的稳定可靠。有电气元件如空气开关、接触器、热继电器、按钮、指示灯；控制元件如PLC控制器选用的是德国西门子公司生产的S7-200系列控制器、触摸显示屏选用的是台湾EVIEW公司生产的500系列触摸屏、执行机构变频控制柜选用的是ABB品牌系列水泵专用的变频器等，具体采用器件见表2
四、结束语
综合以上分析控制系统综合采用了变频调速技术、自动化控制技术和现代计算机通信技术。系统硬件集成及软件编制，能使控制可靠性更高；利用变频器进行控制系统的启动、停止更进一步提高了系统控制精度。
论文作者:叶秀丽
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/8
标签：水泵论文; 负荷论文; 温度论文; 空调论文; 变频器论文; 系统论文; 节能论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;