变频器在暖通循环水泵上的节能控制

变频器在暖通循环水泵上的节能控制
摘要：我国国民经济在最近几年得到了飞速的发展，但是同样带来的还有能源的过度消耗等问题，因此现阶段我国开始对可持续发展给予高度的重视，并大力倡导节能减排。

在日常生活中，由于室外温度一直处于变化状态，进而会对室内的温度产生直接的影响，从而导致暖通循环水泵造成了大量的能源浪费。

为了解决上述问题，当前我们大多都会在暖通循环水泵中应用一个变频器，借助变频调节等方式来达到节能的控制效果，进而让暖通循环系统可以实现节能运行，最大程度的避免了能源浪费问题的出现。

关键词：暖通循环水泵；节能控制；变频器
引言：
随着时代和科技的发展，能源以及环境等问题愈发的严重，怎样有效减少能源的浪费以及环境的污染已经成为当前不得不去思考的一个问题。

对于现代化建筑来讲，暖通工程是其中不可替代的一个组成成分，通过它可以极大地改善我们生活的质量，然而这恰好也是导致能源过度消耗的一个原因，所以必须要对其进行节能控制。

在经过实践之后发现，在暖通循环水泵里应用变频器具有着显著的节能效果，因此对变频器在暖通循环水泵上的节能控制进行研究具有着极为重要的作用。

一、背景资料
常见的中央空调系统一年实际的平均负荷只占设计负荷的70%上下，下图1代表的就是普通的空调在夏季还有冬季不同的负荷变化示意图。

图1 常见空调在夏季还有冬季不同的负荷变化示意图
对于空调循环水泵的能耗而言，它仅站空调系统总的能耗的约20%（而空调机组的能耗约占空调系统总的能耗的15%至25%）。

即使空调整个系统处于部分负荷的运行状态，并且利用台数来对流量调节，依旧存在着水泵能源大量消耗浪费的情况，所以对空调系统输送动力的装置进行节能控制具有着十分重要的作用，特别是在减轻空调整个系统的运行成本方面更为关键。

节能的理论主要依据该式：（Q1/Q2）3=P1/P2；其中Q代表的是风机还有水泵的流量，单位为m3/h，风机还有水泵轴的功率则用P来表示，单位为kW。

由于空调的机组实际状况不详，因此该方案只和空调循环水泵有关。

二、对变频器概念以及基本的结构进行的阐述
1.概念
对变频器来讲，它本质上属于电力控制类的设备，在实际运行中，其借助变频还有微电子以及其它技术来使电机在工作时的电源频率方式发生变化，进而实现对交流电动机进行控制等目的。

除此之外，变频器还能够对工频电源做相对应的变换进而使其转变成为另一种不同的频率。

当前常见变频器基本电路主要有以下几大类，首先是电流型的变频器，而另一种就是电压型的变频器。

所谓电流型变频器实际上就是指能够让电流源实现交直流互换效果的变频器，而电压型即电压源可以进行直流以及交流互换的变频器。

下表即型号为MM420的变频器主要的参数，断电之后可以继续调试。

表1 MM420变频器核心参数表
2.基本的构成
虽然变频器的本质属于一个电力电子设备，然而借助变频器具有的节能技术则能够将固
定电压还有频率的交流电进行适当的调整，从而让它能够转变成为一个频率与电压均可以进
行改变的交流电。

实际上变频器内部的构成电路极为复杂，在它内部包括有许多小的构件，
例如说主电路单元和驱动控制以及中央处理单元还有保护和报警与监视和参数的设定等诸多
单元。

而驱动控制这一单元核心的作用即形成一些与之对应的驱动逆变器启动与关闭的信号，除此之外，中央处理单元还会对其进行直接控制与管理；所谓中央控制单元，实际上就是处
理变频器中各种各样的外部信号，并检测其中绝大多数的内部信号，即变频器里最为重要也
是“权力”最大的控制中心，几乎任何一个控制任务的执行都需要通过中央处理单元来完成，
而它主要是由整流器以及逆变器所组成。

另外，保护和报警以及监视和参数的设定这两个单
元主要的任务就是进行检测以及监视，保护和报警单元最主要的任务就是检测变频器是否存
在故障，倘若存在故障便会立即报警进而提醒维修人员进行修理；而监视和参数的设定单元
则是对变频器实时的工作情况进行监控，同时科学化的设定相关的参数，确保实现变频器稳
定的运行。

三、变频器在暖通循环水泵中的节能控制
1.控制功能
变频器的控制功能主要有以下三点：
（1）确保暖通循环水泵系统保持一个恒定的温度差；
（2）对暖通循环水泵总的流量进行控制，从而达到降低水泵能耗的目的；
（3）合理控制开机时工频的开机时间，进而让空调可以用最短的时间获得较好的使用
体验。

2.监视功能
变频器在暖通水泵中会对运行的参数做全方位的指示，包括运行的频率和温度以及压力
以及水温等，同时还会实时显示设备运行的状态，从而带来一个较为直观的使用感受。

3.运行计时
通过变频器可以对暖通循环水泵累计的运行时间进行记录，从而给系统能耗的分析与研
究提供一定的数据资料，最大程度的提升优化质量。

四、变频器节能控制的原理
1.对节能方式进行动态的调整
在暖通循环水泵中应用变频器，可以让暖通循环水泵快速的适应负载发生的变化，当它
对负载变化彻底适应之后，就能够实时的提供最佳的电压，进而让电机可以一直维持于一个
较高效率、较为稳定的运行模式，并且因为提高了电机输出的效率，所以可以最大程度的避
免出现能源浪费问题，因此通过变频器动态化调整，可以实现一个显著的节能的效果。

2.降低水泵电机转速
变频器通过调节暖通循环水泵中电机工作的频率，来使其转速发生改变。

当变频器在对
电机的频率进行调节之后，电机转速通常都会随之发生与之相对应的变化，同时因为电机转
速产生了改变，那么电机轴实际的功率自然也会出现一定的变化，一旦降低了电机实际的转速，那么水泵电机轴的实际功率便会有所增加，所以通过降低电机转速这种方式，可以实现
一个较为良好且显著的节能目标。

3.变频器通过自身的控制方式进行节能
当前一些变频器所使用的是V/f的控制方式，这种变频器可以在确保电机的输出力矩稳
定的前提下，对V/f曲线做自动化调节，从而适当的降低电机实际的输入力矩，当降低了电
机的输入力矩之后，便可以让输入的电流也随之减少，最终实现一个较为出色的节能效果。

4.提升功率因数
由于在暖通循环系统里，循环水泵中的电动机主要是由转子绕组还有定子绕组于电磁的
作用而形成力矩，然而不管是定子绕组还是转子绕组，他们都存在一定的感抗作用，因此会
让电网面临着感性阻抗等问题，从而在电机实际的运行过程里，吸收许多无功功率，进而降
低电机功率因数。

但是在引入了变频器后，因为变频器内部做了整流滤波的处理，所以使得
电机负载的特性出现了相应的变化，因此就可以使功率因数得到一个显著的提升，最终使得
无功功率得到有效的减少，并实现节能等目标。

四、暖通循环水泵中对于变频器节能控制的应用
1.对水泵的转速进行调节
在过去所使用的传统暖通循环水泵里，在控制流量的方法选择上，绝大多数都是借助阀
门以及挡板来进行控制，因此当水泵工作于额定电压的状态之下时，水泵电动机的功率必然
为额定功率，然而在绝大多数情况下，暖通循环系统对于超大液体流量的需求并不高，这时
哪怕是使用挡板或者是阀门来控制流量，依旧很难让水泵转速得到显著的降低，最终造成了
严重的能源浪费问题。

我们可以通过下式（1）计算出交流异步型的电机工作时的转速，倘
若借助变频器来对此类电动机进行控制，那么就能够有效的降低水泵电机的转速，而下式（2）就是变频器对水泵电机转速控制的原理。

对暖通循环系统而言，水泵是其能源消耗最
为突出的一部分，假如可以在水泵里运用节能技术，那么最后所取得的节能效果必然极为显著。

2.水泵的并联系统里对变频器的应用
对于许多的暖通循环系统来讲，它们经常会把多台的循环水泵进行并联使用，从而使得
一个新的泵系统被构建出来，而且这时的多个水泵都可以利用变频器来进行变频调节，进而
对流量实现有效的控制，最终获得节能的效果。

然而因为变频器成本相对较高，倘若在水泵
系统中的水泵都使用独立的变频器，那么所投入的成本便会大大提升，而为了解决这种问题，我们能够用变频调节泵来替换并联系统里随意一台水泵，同时让剩余的水泵依旧保工作持原
状态，从而实现节能的目标。

当并联系统开始工作之后，会先启动变频的调速泵，然后水泵
流量便会由零逐渐进行增加，最后变成额定的流量，而一旦额定流量大于变频泵最大的流量，那么非变频泵就会启动，并使变频泵进行自主调节，最后实现降流的效果。

除此之外，泵系
统还可以按照系统实际的流量需求，来挑选出最佳的水泵搭配，最终获得最理想的节能效果。

在经过了改造之后，按照一年运行140天来计算，其每天运行的时间是13个小时，一年运
行时间共计1820个小时，每年冷却水泵的能耗是75*2*（0.7）3*1820*1.2=112366KW·h，年
节能达到了273000-112366=160634kW·h。

结束语：
总而言之，在暖通循环水泵中应用变频器，可以获得一个较为出色的节能控制的效果，
并且不管是哪种型号的水泵，在使用变频器进行处理之后，都可以获得一个较为理想换的效果，同时还可以有效的控制水泵运行的成本。

目前，变频器在其它领域也得到了广泛的应用，不只是暖通循环水泵，变频器在其它的领域里也同样表现出了极为出色的节能效果。

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