空调水泵变频设计方案

(b)对于恒流量的冷却水系统，其冷却水进、出水温差随主机制冷量的变化而变化，当温差过小时会造成水泵能量的大量浪费，采用变频控制的变流量冷却水系统，为保持冷却水温差使冷却泵和主机始终运行在高效节能状态，我们取冷凝器两侧冷却水的温度，作为控制参数，采用温度传感器、PID温差调节器和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在△T2（例如：5℃），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化，而冷却水的温差保持在设定值不变，使系统在满足主机工况不变条件下，冷却水泵系统节能最大。（其控制原理图见图4）
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中央空调冷冻及冷却水泵变频调速设计方案及可行性研究报告
一、概述
在中央空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照建筑物最大设计热负载选定的，且留有余量，而运行情况是一年四季长期在固定的最大水流量下工作。由于季节、昼夜和用户负荷的变化，实际空调热负载在绝大部分时间内远比设计负载低，如图1所示是一建筑物的实测热负载率变化的情况。由图1可见，与决定水泵流量和压力的最大设计负载（负载率为100%）相比，一年中负载率在50%以下的小时数约占全部运行时间的50%以上。一般冷冻水设计温差为5-7℃，冷却水的设计温差为5℃，在系统流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间温差仅为1.0-3.0℃，即在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。一般空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20-30%，故节约低负载时水系统的输送能量，具有很重要的意义。因此，随热负载而改变水量的变流量空调水系统显示了其巨大的优越性，而得到越来越广泛的应用。采用P.W.M变频器调节泵的转速可以方便地调节水的流量，根据负载变化的反馈信号经PID调节与变频器组成闭环控制系统，使泵的转速随负载变化，这样就可以实现节能，其节能率通常年平均都在40%以上。
对于冷冻水泵、冷却水泵来说，流量Q与转速n成正比，温差△T与转速n成反比，扬程H与转速n的二次方成正比，而轴功率P与转速n的三次方成正比（见表1），从表中我们可以看出上述几个量的变化关系：
表1
转速n%
流量Q%
温差△T%
扬程H%
轴功率P%
100
100
100
100
100
90
90
111
81
72.9
80
80
125
64
51.2
70
70
143
49
34.3
60
60
167
36
21.6
50
50
200
25
12.5
显然，变流量控制系统的节能效果是十分突出的，请见图2的比较曲线：
图2节能效果图
二、控制原理
(a)对于恒流量的冷冻水系统，其冷冻水进水温度随主机制冷量变化而变化，在冷冻水出水温度不变情况下，进水温度过小时，将会造成水泵能量的大量浪费。采用变频控制的变流量冷冻水系统，为保证冷冻水温度使主机和冷冻泵系统始终运行在最佳高效节能状态，我们取蒸发器入口处冷冻水温度作为控制参数。采用温度传感器、PID温度调节器和变频器及冷冻水泵组成闭环控制系统，冷冻水温度控制在T1(例如11℃)。使冷冻水泵转速相应于热负载的变化而变化，保持冷冻水温度在设定值不变，水泵电机节能量最大。（其控制原理图见图3）
▲先进的设置和监控及调节功能改善了系统运行特性Βιβλιοθήκη Baidu系统使用方便。
系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。
四、关于冷冻水末端压力问题
冷冻水泵降低流量降低转速运行，人们担心会不会影响供水末端压力不足，导致缺水现象，实际上，由于转速降低虽然会使水泵供水压力降低，然而管道特性的压力损失也会随流量减少而减少，即需要的压力也会减少，供水压力与转速的二次方成比例降低，
三、本系统主要特点
▲采用S.P.W.M变频闭环控制电机，可按需要进行软件组态并设定温度进行PID调节，使电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度的节能。
▲由于降速运行和软启动，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少对电网冲击，提高了系统的可靠性。
需要压力（管道损失）则与流量的二次方成比例减少，二者可以相互补偿。许多单位的实践也证明了这一点。