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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2010-04-03

1 设备现状

　　宁波栎社国际机场的中央空调系统为闭环水源式系统，配有两台锅炉。经分析系统供热末端设计时已考虑温度PID(比例、积分、微分)控制电动阀，热循环泵组未经节能处理。热循环泵组由三台37kW电机组成，每台额定电流67/39A，转速1480转/分。两台并联运行，另一台备用。经实测热水供水温度在45℃～50℃，回水温度在40℃～45℃;两台热水循环泵工频并联运行时，由于负载变化，出口压力为0.45～0.48MPa，回水压力为0.24～0.28MPa;电机启动方式为Y /△软启动，每年运行约四个月。

　　2 节能分析

　　中央空调系统设计时配置功率一般根据冷、热最大负荷，再乘以1.1～1.3的安全系数。宁波栎社国际机场由于天气、客流量等原因，系统绝大部分时间是在非满负荷的情况下运行，这就造成系统能耗比大大降低，能源浪费严重。结合宁波栎社国际机场的实际一年中空调系统满负荷运行时间约为15%，因此空调系统的节能是有潜力可挖的。

　　由电机学、流体力学原理可得，电机转速N(泵流量)与供电频率f的一次方成正比，压力(扬程)与电机转速N的二次方成正比，电机功率与电机频率三次方成正比。假设工频时电机转速为N0，当电机频率下降时电机转速为N1，则其减少的功耗、减少的流量分别为：

　　△P=P0[1-(N1/N0)3] ;

　　△Q=Q0[1-(N1/N0)];

　　其中P0为原电机功率，Q0为原电机流量。

　　宁波栎社国际机场中央空调系统末端高度约16m，按闭环式中央空调系统压力与扬程经验公式估算：0.1MPa供水高度为10m，考虑系统管网阻压，管道出水压力保证不低于0.3MPa就能正常运行。系统管压由0.45MPa下降到0.3MPa，压力下降0.15MPa，即33.3%，实际压力为66.7%。因为压力(扬程)与电机转速N的二次方成正比，

　　所以：66.7%=(1-N%)2，N=18.4;

　　因为电机转速N的三次方与电机的功率P成正比，

　　所以：P=(1-18.4%)3×P0=54.4% P0。

　　即变频改造后理论功率为原工频运行功率的54.4%，理论节约功耗45.6%，考虑到设备本身损耗等因素，实际节能约30%。

　　3 设计方案

　　图1 热循环泵控制模型

　　图1为热循环泵控制模型。根据宁波栎社国际机场中央空调系统特点采用压力控制。用户预设参数p，与传感器反馈的当前参数在PID(比例、积分、微分)数字调节控制器中进行计算，输出值用于控制变频器运行。PLC用于设备状态的控制、检测。

　　PLC采用三菱FX1N-40MR，变频器采用丹佛斯水泵专用型VLT-6052。该变频器内置PID调节功能，采用自动能量优化(AEO)原理，与电机负载特性曲线匹配更加完善。水泵运行状态分1#泵/2#泵、2#泵/3#泵、1#泵/3#泵运行三种模式，通过水泵轮休开关切换，使水泵能得到合理的轮休。为了增加设备可靠性保留了原有的Y/△运行模式，并在程序中设置了互锁功能，防止了误操作的发生。

　　4 方案实施

　　图2 系统一次电路图

　　图2为系统一次电路图，变频器VLT1、VLT2通过KM1～KM4对1～3#泵实施变频控制。

　　图3

　　图3为PLC控制图，SW2～SW7分别为变频器的启动、停止、复位按钮。KM1～KM4的常开辅助接入PLC，用于接触器的状态检测，防止KM1/2、KM2/3、KM3/4同时吸合的发生。由于三菱FX1N-40MR输入输出为直流24V继电器模式，为防止PLC浪涌击穿，每个输出继电器线圈并联一个二极管IN4007。

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只看该作者沙发发表于: 2010-04-03

图3为PLC控制图，SW2～SW7分别为变频器的启动、停止、复位按钮。KM1～KM4的常开辅助接入PLC，用于接触器的状态检测，防止KM1/2、KM2/3、KM3/4同时吸合的发生。由于三菱FX1N-40MR输入输出为直流24V继电器模式，为防止PLC浪涌击穿，每个输出继电器线圈并联一个二极管IN4007。

　　图4

　　图4为二次电路图，为防止KM1/2、KM2/3、KM3/4同时吸合的发生，再次对KM1～KM4状态进行了互锁，以提高设备可靠性。互锁信号是为了防止操作人员同时启动原有Y/△模式和变频模式而设计。泵轮休选择开关SW1，通过KC4、KC5的常开触点接入PLC，PLC通过对KM1～4接触器的开闭控制，从而完成泵的轮休选择。图5、图6为变频器的控制图，用户预设值通过电位器R设定。图7的LCP为变频器的液晶控制面板，具有良好的人机界面，可以显示许多有价值的信息、进行包括PID调节在内的重要参数设定。

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只看该作者板凳发表于: 2010-04-03

5 效益分析

　　变频节能系统装后测得：在供暖需求量最大时，2个变频器输出42.3HZ时管网压力达到0.3 MPa，电机实际消耗功率为工频时功率的56.36%，节能43.64%;在供暖需求量最小时，2个变频器输出38.4HZ时管网压力达到0.3 MPa，电机实际消耗功率为工频时功率的45.30%，节能54.70%。考虑到变频器自身消耗，整个系统实际节能约30%，与理论计算吻合。

　　根据2005、2006年中央空调系统实际运行记录，热水循环泵运行时间可按照一年运行四个月，每天运行18小时计算。

　　(电费以0.8元/度计)，见表2所示。

　　改造费用决算见表3所示。

　　由此可得按照目前使用频率，热水循环泵节能设备可在六个运行工作月收回投资成本。该设备设计使用年限15年。当然随着电费的增高，设备的节能效益也会进一步显现。

　　另外安装了变频控制系统后还有以下优点：电机工作频率降低，机械磨损相应减缓，噪音减小;变频软启动，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求;滑行停止，有效降低了水锤效应，保护了管网和阀门;提高了电机功率因素，从而降低了电网的无功损耗。

　　6 结束语

　　该系统在宁波栎社国际机场的节能活动中起到了良好的技术示范作用，下一步准备推广应用至中央空调系统的冷却泵系统中。

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宁波栎社国际机场中央空调系统热循环泵变频节能改造报告 [复制链接]