Equipment Manufactring Technology No.1 ,2010利用循環(huán)水泵變頻控制實(shí)現(xiàn)冷庫(kù)制冷節(jié)能何寧芝(廣東省肇慶市第二技工學(xué)校,廣東肇慶526060)摘要:冷庫(kù)循環(huán)水泵 系統(tǒng)利用變頻調(diào)速,不但可以提高制冷機(jī)組的運(yùn)行效率,優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量,而且能夠獲得優(yōu)良的節(jié)能效果,減少設(shè)備的維修,是一種簡(jiǎn)單而有效的節(jié)能控制方式。該研究項(xiàng)目既能滿足教學(xué)需要,又能應(yīng)用于冷庫(kù)企業(yè)的生產(chǎn)中。關(guān)鍵詞:冷庳;制冷循環(huán);水泵;變頻控制;節(jié)能中團(tuán)分類號(hào):TU249.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1672- 545X(2010)01-0164 -02技工學(xué)校的發(fā)展方向,是采用校企結(jié)合的方式,制冷與空冷庫(kù)制冷系統(tǒng)大部分時(shí)間在不滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行,換熱調(diào)專業(yè)也不例外。根據(jù)冷庫(kù)企業(yè)的需要,-方面為企業(yè)培養(yǎng)合量隨之減少，此時(shí)若要維持機(jī)組的冷卻水的進(jìn)、出口溫差不格的技術(shù)人才,學(xué)生畢業(yè)后能直接上崗,減少企業(yè)資源浪費(fèi);變,可減少冷卻水流量,通過(guò)降低水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。另-方面,學(xué)校與企業(yè)互動(dòng)交流,特別在技術(shù)上的研發(fā)方面，1.2 泵的變頻調(diào)速與節(jié)能可以講求合作,既開發(fā)新技術(shù),也開發(fā)學(xué)生智力。根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,轉(zhuǎn)速冷庫(kù)制冷系統(tǒng),是消耗電能較大的制冷設(shè)備。此系統(tǒng)都是=60f (1-s)按最高溫、最大負(fù)荷來(lái)設(shè)計(jì)的,而冷庫(kù)滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間不足P80%,這樣就會(huì)造成浪費(fèi),對(duì)循環(huán)水泵實(shí)施節(jié)能改造,已成當(dāng)式中,務(wù)之急。根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，擬采用“變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換F- -頻率;p-電機(jī)磁極對(duì)數(shù);s一轉(zhuǎn)差率。模塊、溫度模塊溫度傳感器”等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系可見，“改變電源頻率、改變電機(jī)磁極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)差率”等3統(tǒng),對(duì)循環(huán)水泵和冷卻塔進(jìn)行控制試驗(yàn),以節(jié)約電能。該研究種方法,均可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。根據(jù)交流電機(jī)的特性,變頻調(diào)速項(xiàng)目既能滿足教學(xué)需要,又能應(yīng)用于冷庫(kù)企業(yè)的生產(chǎn)中。的范圍大,靜態(tài)穩(wěn)定性好,運(yùn)行效率高。相比之下,其調(diào)速性能最好。因此,要實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑的速度調(diào)節(jié),最佳的方法就是采用1循環(huán)水泵變 頻節(jié)能的基本原理變頻調(diào)速器,將標(biāo)準(zhǔn)的交流電轉(zhuǎn)成頻率、電壓可變的交流電，冷庫(kù)-般采用離心式水泵。經(jīng)測(cè)定,循環(huán)水泵、冷卻塔用供給電機(jī)并能對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用變頻器進(jìn)行水泵的電,約占冷庫(kù)的總用電分別為25 %~30%和8%- 10%。因節(jié)能改造,不僅避免了由于采用擋板或閥門造成的電能浪費(fèi),此,對(duì)循環(huán)水泵系統(tǒng)以及冷卻塔的節(jié)能自動(dòng)控制,是冷庫(kù)制冷而且還會(huì)極大提高控制和調(diào)節(jié)的精度。系統(tǒng)節(jié)能改造及自動(dòng)控制的重要內(nèi)容。2循環(huán)水泵的變 頻節(jié)能控制方式1.1水泵的轉(zhuǎn)速與各參數(shù)值的關(guān)系根據(jù)流體學(xué)原理,有:q = K q.n;H =K H'n';P= KPn'。2.1水泵轉(zhuǎn)速的控制依據(jù)式中，壓縮機(jī)組運(yùn)行時(shí),其冷凝器的熱交換量,是由冷卻水帶到流量;冷卻塔散熱降溫,再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。由r-轉(zhuǎn)速;于冷卻塔的水溫,是隨環(huán)境溫度而變的,其單側(cè)水溫不能準(zhǔn)確H--揚(yáng)程;地反映冷凝器內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少。所以,對(duì)于冷卻泵,應(yīng)以冷P軸功率;凝器進(jìn)、出水的溫差，作為控制水泵轉(zhuǎn)速的依據(jù)。冷卻水進(jìn)、出Kq、KH和KP均為比例系數(shù)。由此可見,降低水泵的轉(zhuǎn)速,可不同程度地減少水泵的各水溫差大,說(shuō)明說(shuō)明庫(kù)內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大,制冷壓縮機(jī)組產(chǎn)參數(shù)值。其中,水泵的流量q與轉(zhuǎn)速n成正比;揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速生的熱量大，需要冷卻水帶走的熱量多，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)n的平方成正比:軸功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。因此, .速,加大冷卻水的速度和流量;反之,溫差小,則說(shuō)明庫(kù)內(nèi)溫度降低水泵的轉(zhuǎn)速,可明顯減少水泵能耗。例如,當(dāng)頻率f值減低,系統(tǒng)負(fù)荷小,制冷壓縮機(jī)組產(chǎn)生的熱量小，需要帶走的熱少10 %時(shí),水泵的轉(zhuǎn)速下降10 %,而流量為原來(lái)的90%,下量少,可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速,減小冷卻水的循環(huán)盤,以節(jié)約電降了10 %;揚(yáng)程為原來(lái)的81 % ,減少了19 %;水泵軸功率為能。中國(guó)煤化工差,反映了需要進(jìn)行熱原來(lái)的72.9 %,節(jié)電27.1 %,以此類推。交換Y片CNMHG收稿日期:2009-10-16作者簡(jiǎn)介:何寧芝(1975- -),女,廣 東肇慶市人，講師,副校長(zhǎng),研究方向:制冷與空調(diào)。164《裝備制造技術(shù))2010年第1期因此,根據(jù)冷凝器的進(jìn)、出水的溫差值,來(lái)控制循環(huán)水的流動(dòng)速度，從而控制了熱交換的速度，是比較合理的控制方3循環(huán)水泵的變頻節(jié)能效果實(shí)例分析法。在方案上,可采取采用變頻器、PLC等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng),對(duì)循環(huán)水泵和拎卻塔進(jìn)行控制,以節(jié)約電能。循環(huán)水泵采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，可以根據(jù)水泵運(yùn)2.2 循環(huán)水泵的變頻節(jié)能控制方式行負(fù)荷的變化情況進(jìn)行計(jì)算。以- -臺(tái)IS100 80 -160型離心泵循環(huán)水泵的變頻節(jié)能控制方式是:PLC控制器通過(guò)溫度為例,所配備的電動(dòng)機(jī)額定功率為15kW。根據(jù)運(yùn)行要求,水模塊及溫度傳感器，將冷凝器的進(jìn)、出水溫度讀人控制器內(nèi)泵連續(xù)24h運(yùn)行，其中每天5h運(yùn)行在90 %的流量負(fù)荷;每存,并計(jì)算出溫差值,然后根據(jù)冷凝器的進(jìn)、出水的溫差值,來(lái)天12h運(yùn)行在80%的流量負(fù)荷;每天7h運(yùn)行在60%的流量控制變頻器的頻率,以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)出水的流量,控制負(fù)荷,全年運(yùn)行時(shí)間在290 d左右。根據(jù)"水泵的轉(zhuǎn)速與各參數(shù)熱交換的速度(循環(huán)水泵的變頻控制原理見圖1)。.值的關(guān)系"，可計(jì)算出表1的相關(guān)數(shù)據(jù)，并測(cè)算出一臺(tái)IS100- 80-160型離心泵每年的節(jié)電量。頻率與水泵各參數(shù)值室內(nèi)溫度壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。表1頻率與水泵各參數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系主機(jī)PLC控制一 風(fēng)機(jī)頻率廣值(H) 5|變頻轉(zhuǎn)速n(%)‘I揚(yáng)程月(%)[水泵團(tuán)1冷庫(kù)循環(huán)水泵的變頻控制原理節(jié)電事刀(%) 0 27.1_ 48.8 6.7_ 784 87.S_ 93.6庫(kù)溫的高低,是由溫度控制系統(tǒng)控制壓縮機(jī)組“開、?！钡母鶕?jù)表1,可以計(jì)算出1 d(24 h)當(dāng)中,三個(gè)時(shí)段分別的節(jié)時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)的。冷庫(kù)滿負(fù)荷大,庫(kù)溫升高時(shí),應(yīng)開啟壓縮約電量:機(jī)組。為為制冷系統(tǒng)的安全,壓縮機(jī)組開啟前,必須保證循環(huán)w1= 15x5x27.1%x 290=5 894.25 (kW.h);水泵已經(jīng)處于運(yùn)行狀態(tài)。因此,在設(shè)計(jì)上,可由PLC控循環(huán)水W2= 15x 12 x48.8% x290 = 25 473.6 (kW "h);泵的啟停，并由循環(huán)水泵的接觸器向壓縮機(jī)組的主控制繼電ws= 15x7x 78.4% x 290 = 23 872.8 (kW+h)。器發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào),開啟壓縮機(jī)組,由“變頻器、PLC、溫度傳感那么，可以計(jì)算出每年的合計(jì)節(jié)約用電量:器、溫度模塊”組成的溫差閉環(huán)控制電路,對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速以W總=W/+ W+ Ws= 55 240.65 (kW.h)控制工作流量;同時(shí)PLC根據(jù)溫度傳感器信號(hào),自動(dòng)選擇冷卻若商業(yè)每度電按0.85元/