PLC與變頻器在中央空調(diào)節(jié)能改造中的應(yīng)用

1、PLC和變頻器在中央空調(diào)節(jié)能改造中的應(yīng)用 作者：佚名閱讀：4944 次上傳時(shí)間：2005-08-07推薦人：frankxiong (已傳論文 2 套)簡介： 本文介紹了由變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等組成的溫差閉環(huán)控制在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中的應(yīng)用。通過溫差閉環(huán)控制，使冷凍水泵和冷卻水泵能隨空調(diào)負(fù)荷的變化而自動(dòng)變速運(yùn)行，大大優(yōu)化了系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，達(dá)到了顯著的節(jié)能效果。關(guān)鍵字：變頻器 PLC 節(jié)能 溫差閉環(huán)自動(dòng)控制 中央空調(diào)系統(tǒng) 相關(guān)站中站： 變頻調(diào)速專題 一、前言我國是一個(gè)人均能源相對貧乏的國家，人均能源占有量不足世界水平的一半，隨

2、著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國已成為世界第二耗能大國，但能源使用效率普通偏低, 造成電能浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重。盡管我國電網(wǎng)總裝機(jī)容量和發(fā)電量快速擴(kuò)容，但仍趕不上用電量增加的速度，供電形勢嚴(yán)峻, 節(jié)能節(jié)電已迫在眉睫。中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)，而實(shí)際上在一年中，滿負(fù)載下運(yùn)行最多只有十多天，甚至十多個(gè)小時(shí)，幾乎絕大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長期在100%負(fù)載下運(yùn)

3、行，造成了能量的極大浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達(dá)到節(jié)能目的提供了可靠的技術(shù)條件。二、問題的提出1、原系統(tǒng)簡介我酒店的中央空調(diào)系統(tǒng)改造前的主要設(shè)備和控制方式：450冷噸冷氣主機(jī)2臺(tái)，型號(hào)為特靈二極式離心機(jī)，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行；冷凍水泵和冷卻水泵各有3臺(tái)，型號(hào)均為TS-200-150315，揚(yáng)程32米，配用功率37KW。均采用兩用一備的方式運(yùn)行。冷卻塔3臺(tái)，風(fēng)扇電機(jī)7.5KW，并聯(lián)運(yùn)行。 2、原系統(tǒng)的運(yùn)行及存在問題我酒店是一間五星級(jí)酒店。因酒

4、店是一個(gè)比較特殊的場所，對客人的舒適度要求比較高，且酒店大部分空間都是全封密的，所以無論是冬天還是夏天，無論是節(jié)日還是假日，一年365天都必須供應(yīng)冷氣。由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%-20%左右的設(shè)計(jì)余量。其中冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。而且冷凍、冷卻水泵采用的均是Y起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的34倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器的使用壽命大大下降；同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對機(jī)械器

5、件、軸承、閥門和管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備件費(fèi)用。另外,由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，以及大流量小溫差來掩蓋。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。因?yàn)榭照{(diào)偏冷的問題經(jīng)常接到客人的投訴，處理這些投訴造成不少人力資源的浪費(fèi)。而最重要的是對酒店造成負(fù)面影響，影響客人入住意欲，造成不少客源的流失。 本人是酒店工程部電氣主管，且掌握一定的變頻節(jié)能知識(shí)，于是向工程部經(jīng)理提出：“利

6、用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。對冷凍、冷卻水泵進(jìn)行改造，以節(jié)約電能?！贝隧?xiàng)計(jì)劃獲得酒店領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。我們于2004年選擇在空調(diào)負(fù)荷較低期間（2月份）進(jìn)行改造工程。三、節(jié)能改造的可行性分析   改造方案主要有：方案一是通過關(guān)小水閥門來控制流量，經(jīng)測試達(dá)不到節(jié)能效果。且控制不好會(huì)引起冷凍水未端壓力偏低，造成高層用戶溫度過高，也常引起冷卻水流量偏小，造成冷卻水散熱不夠，溫度偏高；方案二是根據(jù)制冷主機(jī)負(fù)載較輕時(shí)實(shí)行間歇停機(jī)，但再次起動(dòng)主機(jī)時(shí)，主機(jī)負(fù)荷較大，實(shí)際上并不省電，且易造成空調(diào)時(shí)冷時(shí)熱，令人產(chǎn)生不適感；方案三是采用變頻器調(diào)速，由

7、人工根據(jù)負(fù)荷輕重調(diào)整變頻器的頻率，這種方法人為因素較大，雖然投資較小，但達(dá)不到最大節(jié)能效果；方案四是通過變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制，根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)整水泵的運(yùn)行頻率，排除了人為操作錯(cuò)誤的因素。雖然一次投入成本較高，但這種方法在社會(huì)上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，已經(jīng)證實(shí)是切實(shí)可行的高效節(jié)能方法。最后決定采用方案四對酒店冷凍、冷卻泵進(jìn)行節(jié)能改造。以下是分析過程：1、  中央空調(diào)系統(tǒng)簡介中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖一中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程是一個(gè)不斷進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換以及熱交換的過程。其理想運(yùn)行狀態(tài)是：在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中,在冷凍泵的作用下冷凍水流經(jīng)冷凍主機(jī)，在蒸發(fā)器進(jìn)行

8、熱交換，被吸熱降溫后（7。C）被送到終端盤管風(fēng)機(jī)或空調(diào)風(fēng)機(jī)，經(jīng)表冷器吸收空調(diào)室內(nèi)空氣的熱量升溫后（12。C），再由冷凍泵送到主機(jī)蒸發(fā)器形成閉合循環(huán)。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中,在冷卻泵的作用下冷卻水流經(jīng)冷凍機(jī)，在冷凝器吸熱升溫后（37。C）被送到冷卻塔，經(jīng)風(fēng)扇散熱后（32。C）再由冷卻泵送到主機(jī)，形成循環(huán)。在這個(gè)過程里，冷凍水、冷卻水作為能量傳遞的載體，在冷凍泵、冷卻泵得到動(dòng)能不停地循環(huán)在各自的管道系統(tǒng)里，不斷地將室內(nèi)的熱量經(jīng)冷凍機(jī)的作用，由冷卻塔排出。如圖一所示。在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，冷凍泵、冷卻泵的裝機(jī)容量是取系統(tǒng)最大負(fù)荷再增加10%20%余量作為設(shè)計(jì)安全系數(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍

9、水、冷卻水循環(huán)用電約占系統(tǒng)用電的12%24%，而在冷凍主機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，冷卻水、冷凍水循環(huán)用電就達(dá)30%40%。因此，實(shí)施對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的能量自動(dòng)控制是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造及自動(dòng)控制的重要組成部分。2、泵的特性分析與節(jié)能原理泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速 n 與流量 Q, 揚(yáng)程 H 及泵的軸功率 N 的關(guān)系如下式所示：Q1=Q2(n1/n2) H1=H2(n12/n22)  N1=N2(n13/n23)     (1-1)上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比, 泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，

10、電動(dòng)機(jī)的軸功率P(kw) 可按下式計(jì)算:          P=QH/cF×10-2             (1-2)式中： P：電動(dòng)機(jī)的軸功率（KW）        Q：流量（m3/s）        ：液體的密度（Kg/m-2）

11、60;      c:傳動(dòng)裝置效率       F：泵的效率       H：全揚(yáng)程（m） 調(diào)節(jié)流量的方法：圖二如圖二所示，曲線1是閥門全部打開時(shí)，供水系統(tǒng)的阻力特性；曲線2是額定轉(zhuǎn)速時(shí)，泵的揚(yáng)程特性。這時(shí)供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)為A點(diǎn)：流量QA，揚(yáng)程HA；由（1-2）式可知電動(dòng)機(jī)軸功率與面積OQAAHA成正比。今欲將流量減少為QB，主要的調(diào)節(jié)方法有兩種：（1） 轉(zhuǎn)速不變，將閥門關(guān)小  這時(shí)阻力特性如曲線3所示，工

12、作點(diǎn)移至B點(diǎn)：流量QB，揚(yáng)程HB，電動(dòng)機(jī)的軸功率與面積OQBBHB成正比。（2） 閥門開度不變，降低轉(zhuǎn)速,這時(shí)揚(yáng)程特性曲線如曲線4所示，工作點(diǎn)移至C點(diǎn)：流量仍為QB，但揚(yáng)程為HC，電動(dòng)機(jī)的軸功率與面積OQBCHC成正比。對比以上兩種方法，可以十分明顯地看出，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)流量，電動(dòng)機(jī)所用的功率將大為減小，是一種能夠顯著節(jié)約能源的方法。  根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)原理         n=60f/p(1-s)        

13、60;    (1-3)式中：n:轉(zhuǎn)速     f:頻率    p:電機(jī)磁極對數(shù)      s:轉(zhuǎn)差率由（13）式可見，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速有3種方法，改變頻率、改變電機(jī)磁極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率。在以上調(diào)速方法中，變頻調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。因此改變頻率而改變轉(zhuǎn)速的方法最方便有效。根據(jù)以上分析,結(jié)合酒店中央空調(diào)的運(yùn)行特征，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等組成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制，對中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造是切

14、實(shí)可行，較完善的高效節(jié)能方案。 四、節(jié)能改造的具體方案1、    主電路的控制設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況，同時(shí)考慮到成本控制，原有的電器設(shè)備盡可能的利用。冷凍水泵及冷卻水泵均采用兩用一備的方式運(yùn)行，因備用泵轉(zhuǎn)換時(shí)間與空調(diào)主機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)間一致，均為一個(gè)月轉(zhuǎn)換一次，切換頻率不高，決定將冷凍水泵和冷卻水泵電機(jī)的主備切換控制利用原有電器設(shè)備，通過接觸器、啟停按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行電氣和機(jī)械互鎖。確保每臺(tái)水泵只能由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)，避免兩臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)同一臺(tái)水泵造成交流短路事故；并且每臺(tái)變頻器任何時(shí)間只能拖動(dòng)一臺(tái)水泵，以免一臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)水泵而過載。以下為冷凍水泵與冷卻水泵一、二次接線

15、圖：圖三（冷卻泵一次接線圖）圖四（冷卻泵二次接線圖）圖五（冷凍泵一次接線圖）圖六（冷凍泵二次接線圖）2、    變頻器的控制方式變頻器的啟停及頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)由PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進(jìn)行溫差閉環(huán)控制，手動(dòng)/自動(dòng)切換和手動(dòng)頻率上升、下降由PLC控制。3、  主要設(shè)備選型考慮到設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性及性價(jià)比，以及水泵電機(jī)的匹配。選用三菱FR-F540-37K-CH變頻器；PLC所需I/O點(diǎn)數(shù)為：輸入24點(diǎn)、輸出14點(diǎn)，考慮到輸入輸出需留一定的備用量，以及系統(tǒng)的可靠性和價(jià)格因素，選用FX2N-64MR三菱PLC；溫度傳感器模塊FX2N-4AD-PT，

16、該模塊是溫度傳感器專用的模擬量輸入A/D轉(zhuǎn)換模塊，有4路模擬信號(hào)輸入通道（CH1、CH2、CH3、CH4），接收冷凍水泵和冷卻水泵進(jìn)出水溫度傳感器輸出的模擬量信號(hào)；溫度傳感器選用PT-100 3850RPM/電壓型溫度傳感器，其額定溫度輸入范圍-100600，電壓輸出010V，對應(yīng)的模擬數(shù)字輸出-10006000；模擬量輸出模塊型號(hào)為FX2N-4DA，是4通道D/A轉(zhuǎn)換模塊，每個(gè)通道可單獨(dú)設(shè)置電壓或電流輸出，是一種具有高精確度的輸出模塊。4、  改造需要增加的設(shè)備：名    稱數(shù)    量型   

17、; 號(hào)PLC1FX2N-64MR變頻器4FR-F540-37K-CH溫度傳感器輸入模塊1FX2N-4AD-PT溫度傳感器4PT-100 3850RPM/模擬量輸出模塊1FX2N-4DA轉(zhuǎn)換開關(guān)2250V/5A啟動(dòng)按鈕18250V/5A停止按鈕2250V/5A五、主要設(shè)備的特性簡介1、變頻器隨著微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，全數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的應(yīng)用越來越廣泛。變頻器能均勻的改變電源的頻率，因而能平滑的改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由于兼有調(diào)頻調(diào)壓功能，所以在各種異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率最高，性能最好。    變頻器分為間接變頻和直接變頻，變頻水泵采用間接變頻方式。間接

18、變頻裝置的特點(diǎn)是將工頻交流電源通過整流器變成直流，再經(jīng)過逆變器將直流變成頻率可控的交流電。變頻器以軟啟動(dòng)取代Y 降壓啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流對供電設(shè)備的沖擊，減少了振動(dòng)及噪音。2、PLCPLC是一種以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的新型工業(yè)控制器。PLC與傳統(tǒng)的繼電器控制比較，有以下特點(diǎn)：（1） 通用性好，接線簡單，通過選配相應(yīng)的模塊，可適應(yīng)用于各控制系統(tǒng)。（2） 功能強(qiáng)，可以通過編程實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的控制功能。除邏輯控制功能外，還具有模擬量控制，順序控制，位置控制，高速計(jì)數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信等功能。（3） 可靠性高，無機(jī)械觸點(diǎn)，消除了電弧損害，接觸不良等，使用壽命長。（4）

19、 定時(shí)準(zhǔn)確，定時(shí)范圍寬。（5） 體積小，耗電小。（6） 編程和接線可同步進(jìn)行，擴(kuò)展靈活，維修方便。六、變頻節(jié)能技術(shù)框圖及改造原理分析下圖為變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖變頻節(jié)能示意圖圖七1、對冷凍泵進(jìn)行變頻改造控制原理說明如下：PLC控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換

20、的速度以節(jié)約電能；2、對冷卻泵進(jìn)行變頻改造由于冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說明冷凍機(jī)負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說明，冷凍機(jī)負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。七、三菱FR-F540-37K-CH變頻器主要參數(shù)的設(shè)定Pr.160   :  0        允許所有參數(shù)的讀/寫Pr.1  &#

21、160;  :  50.00    變頻器的上限頻率為50HzPr.2     :  30.00    變頻器的下限頻率為30HzPr.7     :  30.0     變頻器的加速時(shí)間為30SPr.8     :  30.0     變頻器的減速時(shí)間為30SPr.9 

22、60;  :  65.00    變頻器的電子熱保護(hù)為65APr.52    :  14       變頻器DU面板的第三監(jiān)視功能為變頻器的輸出功率Pr.60    :  4        智能模式選擇為節(jié)能模塊Pr.73    :  0    &#

23、160;   設(shè)定端子25間的頻率設(shè)定為電壓信號(hào)010VPr.79    :  2        變頻器的操作模式為外部運(yùn)行八、三菱PLC控制器FX2N-64MR與三菱FR-F540-37K-CH變頻器的接線以及I/O分配1、I/O分配：X0:1#冷卻泵報(bào)警信號(hào)X1:1#冷卻泵運(yùn)行信號(hào)X2:2#冷卻泵報(bào)警信號(hào)X3:2#冷卻泵運(yùn)行信號(hào)X4:1#冷凍泵報(bào)警信號(hào)X5:1#冷凍泵運(yùn)行信號(hào)X6:2#冷凍泵報(bào)警信號(hào)X7:2#冷凍泵運(yùn)行信號(hào)X10:冷卻泵報(bào)警復(fù)位X11:冷凍泵報(bào)警

24、復(fù)位X12：冷卻泵手/自動(dòng)調(diào)速切換X13：冷凍泵手/自動(dòng)調(diào)速切換X14：冷卻泵手動(dòng)頻率上升X15：冷卻泵手動(dòng)頻率下降X16：冷凍泵手動(dòng)頻率上升X17：冷凍泵手動(dòng)頻率下降X20:1#冷卻泵啟動(dòng)信號(hào)    X21: 1#冷卻泵停止信號(hào)X22:2#冷卻泵啟動(dòng)信號(hào)    X23: 2#冷卻泵停止信號(hào)X24:1#冷凍泵啟動(dòng)信號(hào)    X25: 1#冷凍泵停止信號(hào)X26:2#冷凍泵啟動(dòng)信號(hào)    X27: 2#冷凍泵停止信號(hào)Y2:冷卻泵自動(dòng)調(diào)速信號(hào)Y3: 冷凍泵自動(dòng)調(diào)速信號(hào)Y4:1#冷卻

25、泵報(bào)警信號(hào)Y5: 2#冷卻泵報(bào)警信號(hào)Y6:1#冷凍泵報(bào)警信號(hào)Y7: 2#冷凍泵報(bào)警信號(hào)Y10:1#冷卻泵啟動(dòng)Y11:1冷卻泵變頻器報(bào)警復(fù)位Y12:2#冷卻泵啟動(dòng)    Y13:2冷卻泵變頻器報(bào)警復(fù)位Y14:1#冷凍泵啟動(dòng)Y15:1冷凍泵變頻器報(bào)警復(fù)位Y16:2#冷凍泵啟動(dòng)    Y17:2冷凍泵變頻器報(bào)警復(fù)位2、接線圖：圖八PLC與變頻器接線圖九、三菱FX2N64MR  PLC主要部分程序分析1、冷凍水出回水和冷卻水進(jìn)出水的溫度檢測及溫差計(jì)算程序根據(jù)計(jì)算出來的冷凍水出回水溫差和冷卻水進(jìn)出水溫差，分別對冷凍泵變頻器和冷卻泵變頻

26、器進(jìn)行無級(jí)調(diào)速的自動(dòng)控制，溫差變小變頻器的運(yùn)行頻率下降（頻率下限為30Hz），溫差變大，則變頻器的運(yùn)行頻率上升（頻率上限50Hz），從而實(shí)現(xiàn)恒溫差的控制，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能運(yùn)行。2、FX2N-4DA  4通道的D/A轉(zhuǎn)換模塊程序分析D/A轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字量入口地址為：CH1通道：D1100；CH2通道：D1101；CH3          通道：D1102；CH4通道：D1103；數(shù)字量的范圍為-2000+2000，對應(yīng)的電壓輸出為-10V+10V,變頻器輸入模擬電壓為0+10V,對應(yīng)30Hz50

27、Hz的數(shù)字量為+1200+2000，為保證2臺(tái)冷卻泵之間的變頻器運(yùn)行頻率的同步一致，使用了   LD M8000   MOV D1100 D1101 ；2臺(tái)冷凍泵也使用了 LD M8000  MOV D1102 D1103  的指令。3、手動(dòng)調(diào)速PLC程序分析（以冷卻泵為例）X14為冷卻泵手動(dòng)頻率上升， X15為冷卻泵手動(dòng)頻率下降，每次頻率調(diào)整0.5Hz，所有手動(dòng)頻率的上限50Hz，下限30Hz。4、手動(dòng)調(diào)速和自動(dòng)調(diào)速的切換程序X12為冷卻泵手/自動(dòng)調(diào)速切換開關(guān)；X13為冷凍泵手/自動(dòng)調(diào)速切換開關(guān)；5、溫差自動(dòng)調(diào)速程序（以冷卻泵為例說

28、明）溫差采樣周期，因溫度變化緩慢，時(shí)間定為5秒能滿足實(shí)際需要；當(dāng)溫差小于4.8時(shí)，變頻器運(yùn)行頻率下降，每次調(diào)整0.5Hz；當(dāng)溫差大于5.2時(shí)，變頻器運(yùn)行頻率上升，每次調(diào)整0.5Hz；當(dāng)冷卻進(jìn)出水溫差在4.85.2時(shí)不調(diào)整變頻器的運(yùn)行頻率。從而保證冷卻泵進(jìn)出水的溫差恒定，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。6、冷凍泵和冷卻泵的變頻器運(yùn)行和停止控制2臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)的冷卻泵和2臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)的冷凍泵的起?？刂朴煤唵芜壿嬳樞虻目刂疲琍LC程序此處略。7、變頻器的保護(hù)和故障復(fù)位控制變頻器的過電流電子熱保護(hù)動(dòng)作時(shí)PLC能自動(dòng)檢測，給出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員及時(shí)處理，以下為變頻器故障后的復(fù)位PLC程序:十、實(shí)際調(diào)試及遇到的問題1、整

29、改設(shè)備安裝完畢后，先將編好的程序?qū)懭隤LC，設(shè)定變頻器參數(shù)，檢查電器部分并逐級(jí)通電調(diào)試。2、投入試運(yùn)行時(shí)，在人為地減少負(fù)荷，冷凍泵頻率自動(dòng)降到30Hz時(shí)，冷凍主機(jī)故障停機(jī)，經(jīng)查是由于冷凍水水流開關(guān)動(dòng)作造成，經(jīng)維修（更換）后恢復(fù)正常。3、當(dāng)僅開一臺(tái)機(jī)組，冷凍泵運(yùn)行在25Hz時(shí)，（首次設(shè)定頻率下限為25Hz。）發(fā)現(xiàn)頂層部分房間的冷凍水流量偏小，溫升偏高，不能滿足冷量需求。經(jīng)現(xiàn)場分析：雖然冷凍水循環(huán)為垂直及水平同程系統(tǒng)，各樓層負(fù)載管道水阻幾乎相等，但由于管道最遠(yuǎn)處達(dá)100多米，管道保溫也有不太理想的地方，冷凍水沿程的冷量損失較大，最后將冷凍水管道保溫重新檢修；冷凍泵頻率下限也調(diào)整至30Hz。經(jīng)維修、

30、調(diào)整后，檢測各點(diǎn)工作狀況達(dá)到較理想要求。4、用高精度溫度計(jì)檢測各點(diǎn)溫度，以便檢驗(yàn)溫度傳感器的精確度及校驗(yàn)各工況狀態(tài)。將二樓西餐廳、地下一層桑拿按摩中心等負(fù)荷需求不大或裝機(jī)容量偏大的設(shè)備，手動(dòng)調(diào)小閥門，避免電動(dòng)閥的頻繁開?；蛟斐删植康拇罅髁啃夭睢?、冷卻水循環(huán)也遇到類似冷凍水系統(tǒng)相似的問題，首次將冷卻泵頻率下限設(shè)為25Hz，在試運(yùn)行時(shí)，冷卻塔布水器不能均勻轉(zhuǎn)動(dòng)布水，最后調(diào)整為30Hz，恢復(fù)正常。十一、技術(shù)改造后的運(yùn)行效果比較1、節(jié)能效果及投資回報(bào)進(jìn)行技術(shù)改造后，系統(tǒng)的實(shí)際節(jié)電率與負(fù)荷狀態(tài)、天氣溫度變化等因素有一定關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)改造后一年的運(yùn)行記錄（2004年4月2005年3月），參考2003年

31、度實(shí)際用電情況，共節(jié)約用電約22.2萬度（見附表一、附表二節(jié)能改造前后實(shí)測用電對比），電價(jià)按1.0元/KWH計(jì)算,每年可節(jié)約22萬元，平均節(jié)能在30.85%。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。這次設(shè)備改造總投資13萬元，改造后投入運(yùn)行不用一年即已收回成本，以后每年可為酒店節(jié)約用電約22萬元。2、對系統(tǒng)的正面影響由于冷凍泵、冷卻泵采用了變頻器軟啟停，消除了原來Y- 啟動(dòng)大電流對電網(wǎng)的沖擊，用電環(huán)境得到了改善；消除了Y- 啟停水泵產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象對管道、閥門、壓力表等的損害;消除了原來直接啟停水泵造成的機(jī)械沖擊，電機(jī)及水泵的軸承、軸封等機(jī)械磨擦大大減少，機(jī)械部件的使用壽命得到延長 ；由于水泵大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速

32、以下，電機(jī)的噪聲、溫升及震動(dòng)都大大減少，電氣故障也比原來降低，電機(jī)使用壽命也相應(yīng)延長。由于采用了溫差閉環(huán)變頻調(diào)速，提高了冷凍機(jī)組的工作效率，提高了自動(dòng)化水平。原來幾乎每天都要對冷凍機(jī)出水溫度進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)在僅在環(huán)境溫度變化較大時(shí)進(jìn)行調(diào)整冷凍機(jī)出水溫度。減少了人為因數(shù)的影響，大大優(yōu)化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量，酒店的空調(diào)室溫比原來更平穩(wěn)均勻了。十二、結(jié)論我酒店中央空調(diào)系節(jié)能改造工程于2004年3月底完成，系統(tǒng)改造后投入使用已一年多，至今運(yùn)行正常。改造工程是在春天空調(diào)低負(fù)荷的時(shí)候進(jìn)行，沒有對酒店?duì)I運(yùn)造成負(fù)面影響，由于采用了4臺(tái)變頻器，對經(jīng)常運(yùn)行的冷凍泵、冷卻泵進(jìn)行一對一的技術(shù)改造，最大限度地為水泵爭

33、取了變頻運(yùn)行的時(shí)間，把節(jié)能空間爭取到最大，雖然一次性投資較大，但從長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)利益來看是值得的。從過去運(yùn)行一年中所取得的顯著經(jīng)濟(jì)效益及系統(tǒng)的綜合效益，也驗(yàn)正了利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等組成的溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造成是成功的。達(dá)到我們當(dāng)初設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。十三、結(jié)束語在科技日新月異的今天，積極推廣高新技術(shù)的應(yīng)用，使其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，是我們工程技術(shù)人員應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任。對落后的設(shè)備生產(chǎn)工藝進(jìn)行技術(shù)革新，不僅可以提高生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。對節(jié)能、環(huán)保等社會(huì)效益同樣有著重要的意義。因本人經(jīng)驗(yàn)和水平有限，文中難免有錯(cuò)誤及不妥之處，懇請各位專

34、家、教授及同行批評(píng)指正。十四、參考文獻(xiàn)中央空調(diào)    冶金工業(yè)出版社         何耀    何青     主編空調(diào)設(shè)計(jì)    湖南大學(xué)出版社                 殷  平   主編通

35、用變頻器及其應(yīng)用  機(jī)械工業(yè)出版社         韓安榮   主編可編程控制器原理與應(yīng)用 華南理工大學(xué)出版社  朱寅生   主編制冷機(jī)器化學(xué)工業(yè)出版社                     章建民   主編可編程序控制器（PLC）原理及

36、應(yīng)用 云南科技出版社                             鄒金慧   黃宋魏楊   曉洪     編著附表一: 1號(hào)冷凍泵冷卻泵節(jié)能改造前后實(shí)測用電比較日期及運(yùn)行時(shí)間裝變頻器前（設(shè)備功率37KW×2）裝變頻器后

37、（設(shè)備功37KW×2）節(jié)能效果月份小時(shí)平均功率（KWH）用電量（KWH）平均功率用電量（KWH）節(jié)電量KWH節(jié)電率（%）4月51969235914.844.32298612928.8365月54737852.4462479313059.434.56月58340343.6512973310610.626.37月62142973.252.83278810185.223.78月61742696.453.33262010076.423.69月60441796.852.23105510741.825.710月5403736848.8256721169631.311月33723320.443.2

38、145758745.437.512月21915154.841.991685986.839.51月16311279.638.462605019.644.52月1409688375183450546.53月39727472.443.21675810714.439合計(jì)5287 365860.4 251595114265.431.2附表二: 2號(hào)冷凍泵冷卻泵節(jié)能改造前后實(shí)測用電比較日期及運(yùn)行時(shí)間裝變頻器前（設(shè)備功率37KW×2）裝變頻器后（設(shè)備功率37KW×2）節(jié)能效果月份小時(shí)平均功率（KWH）用電量（KWH）平均功率用電量（KWH）節(jié)電量(KWH)節(jié)電率（%）

39、4月50769235084.444.62262912455.435.55月53336883.646.22463812245.633.26月59741312.451.23057110741.4267月60341727.652.9319219806.623.58月62743388.453.3334099979.4239月5703944452.129701974324.710月53737160.448.42597511185.430.111月3402352843.714869865936.812月20113909.242.284845425.2391月18112525.238.469515574.2

40、44.52月896158.83732882870.846.63月32722628.440.8133509278.441合計(jì)5112 353750.4 245786107964.430.5備注:裝變頻器前用電量是根據(jù)2003年度(1月-12月)冷凍泵冷卻泵用電量除以其運(yùn)行時(shí)間得出2003年度平均功率作為依據(jù)的計(jì)算值。裝變頻器后用電量為電度表實(shí)測電度數(shù)。附錄：PLC參考程序1、梯形圖 2、指令表步    指令0     LD       &

41、#160;M80021     T0        K0       K1     K100     K410    LD        M800011    FROM    &#

42、160; K0       K5     D10      K420    ADD       D10      K1     D1027    ADD       D11

43、0;     K7     D1134    ADD       D12      K0     D1241    ADD       D13      K11    D

44、13 48    SUB       D11      D10    D2055    SUB       D13      D12    D2162    LD     

45、0;  M8002  63    TO        K1       K0     H0       K172    LD        M800073    TO  

46、      K1       K1     D1100    K482    LD        M800083    MOV       D1100    D1101  88 &

47、#160;  MOV       D1102    D110393    LDI       M10     94                 MPS95    &#

48、160;            ANDF      X014 97    ADD       D1100    K20     D1100104           &#

49、160;  MRD     105              ANDF      X015107   SUB       D1100    K20     D1100114    

50、          MRD    115              AND<=     D1100    K1200   120   MOV       K1200 

51、;   D1100125              MPP       126              AND>=     D1100    K2000131  

52、 MOV       K2000    D1100136   LDI       M11    137              MPS       138    

53、60;         ANDF      X016140   ADD       D1102    K20     D1102147              MRD  

54、;   148              ANDF      X017150   SUB       D1102    K20     D1102157        &

55、#160;     MRD   158              AND<=     D1102    K1200 163   MOV       K1200    D1102168   

56、60;          MPP 169              AND>=     D1102    K2000174   MOV       K2000    D1102179 

57、  LD        X012180   OUT       M10181   LD        X013182   OUT       M11183   LDI       T1184

58、   OUT       T0       K25187   LD        T0188   OUT       T1       K25191   LD    &#

59、160;   M10192   ANDF      T0194              MPS195              AND>      D20   &

60、#160;  K52200   ANI       M12      201   ADD       D1100    K20      D1100208            &

61、#160; MRD209              AND<      D20      K48214   ANI       M12      215   SUB    &

62、#160;  D1100    K20      D1100222              MPP223              AND>=     D20   

63、0;  K48228   AND<=     D20      K52233   OUT       M12234   LD<       D1100    K1200239   MOV      

64、 K1200    D1100244   LD>       D1100    K2000249   MOV       K2000    D1100254   LD        M11255   ANDP  &

65、#160;   T0257              MPS258              AND>      D21      K52263   ANI   &

66、#160;   M13264   ADD       D1102    K20      D1102271              MRD272            

67、  AND<      D21      K48277   ANI       M13278   SUB       D1102    K20      D1102285      &

68、#160;       MPP286              AND>=     D21      K48291   AND<=     D21      K52296   O

69、UT       M13297   LD<       D1102    K1200302   MOV       K1200    D1102307   LD>       D1102    K2

70、000312   MOV       K2000     D1102317   LD        X010      318              MPS319   

71、0;          AND       X000320              OUT       Y011321           

72、0;  MPP322              AND       X002323              OUT       Y013324     

73、60;        LD        X011325              MPS       326              A

74、ND       X004327              OUT       Y015328              MPP329       &

75、#160;      AND       X006330              OUT       Y017331              LD 

76、0;      X020332              SET       Y010333              LD        X021334

77、60;             RST       Y010335              LD        X022336       

78、0;      SET       Y012337              LD        X023338              RST &

79、#160;     Y012339              LD        X024340              SET       Y014341              LD        X02534