1 引言
風機水泵是現在最大的節能對象,現在國內對此進行的改造很多,控制系統也越來越復雜,但是復雜的同時,也加大了投入及維護成本,如果能簡單控制,減少控制環節,增強系統穩定性,改造的效果才越顯得明確而實用。
我公司近期的電氣節能改造工作一直在滿足工藝控制條件的情況下,盡量減少控制環節,盡量做到精簡,此次空調風機變頻改造就是一次比較好的例子。
2 空調風機系統介紹
2.1 原設備參數
風機電動機 送風:30kW ;排風:15kW
電動機額定轉速 兩臺均為1450r/min
風量 30000m3/h
選用變頻器 EV2000-4T0300P1、EV2000-4T0150P
2.2 系統原理
空調風機系統由采氣室、初效、加熱、表冷、送風機、中效、風道閥門、風道、高效、排風機等設備組成,空調新風由采氣室進入,經初效、加熱、表冷、風機、表冷、加熱、加濕、中效過濾再由風道閥門控制總進風量、風壓,到高效過濾器進入潔凈區;由回風風道進入排風機排出。系統的風量、風壓由送風風門控制,一般開度為45%~70%,由于潔凈區內生產的連續性很強,風門及其它工藝控制點的控制很穩定,一般一到兩個月根據風量與風壓情況調節一次即可。
具體工藝圖如圖1所示。
圖1 工藝流程圖
根據以上運行情況,風機運行穩定,對電動機頻率進行簡單的控制即可滿足工藝的需要,因此變頻改造不需要增加復雜的控制系統,只是在主回路增加兩臺變頻器,通過變頻器控制面板調節電動機頻率就可以解決控制問題。
風道閥門開度正常時只有50%左右,因此節能的空間較大,進行變頻器改造應該有較大的節能空間。
2.3 改造過程
由上述原理可以看出,電氣回路改造是這次改造的主要內容,根據改造的實際情況,空調控制現場新增配電柜一臺,內裝變頻器兩臺,即30kW、15kW風機用變頻器各1臺,并按照控制原理圖設計安裝柜內電路及按鈕、指示燈等元器件。
由于風道不能承受負壓,因此送風與排風的開、停機順序有一定的要求,即開機時先開送風后開排風,而停機時先停排風后停送風;這些控制要求只能在配電控制回路中進行體現,所以,電氣控制回路中增加了一定的電氣連鎖,而且對于變頻器故障引起的不必要的麻煩,只好在控制回路中增加變頻器的輸出點進行連鎖控制,避免引起送風機變頻器故障時排風機還在運轉的情況,將變頻器故障輸出點引到起停控制回路,避免意外事故的發生。
由于風機開時風機葉輪慣量較大,保留風道閥門對于起動風機時減少風機起動時的沖擊有很大好處,因此在改造中保留,只是在開起空調機組時封閉,開起后再完全開啟。
當風機風量由于過濾器等中間部件原因改變時,就需要調節變頻器的輸出頻率來適應工況的改變,而改變變頻器的輸出頻率,只需按變頻器控制面板的上下箭頭鍵即可改變輸出運行頻率,操作簡單易行。
其電氣接線原理圖如圖2所示。
圖2 變頻器控制原理圖
除了電氣控制回路改造之外,還要對變頻器的參數進行設置,以便于優化設備運行。變頻器的使用使控制功能加強,變頻器的參數設定必須根據實際工藝進行參數整定。變頻器參數的具體設置如附表所示,其它參數采用默認值并經過自整定即可。
附表 變頻器參數的具體設置
2.4 效益分析
(1)節能效果明顯。由于完全開啟了風門,降低了實際運行轉速,因此將節約大量的電能,減少相應的電費支出。經過測算,兩臺風機實際運行頻率約為41Hz,實際節約功率為18kW。兩臺空調風機按年運行7500h計算,每年節約電量為:
節約電量=18×7500=13.5萬kW·h
由以上計算可以看出采用了變頻恒壓控制以后,每年僅節約電費將可達到
節約電費=13.5萬kW·h×0.53元/kW·h=7.15萬元
而變頻改造需要增加投入3.5萬元,短期內就可以收回投資。
(2)降低電動機實際轉速,減少起動時對設備的沖擊,降低維修費用及空調運行的成本。空調機組對于風機等設備要求有較高的穩定性,減少對設備的沖擊及降速運行帶來的隱性好處是非常大的。
(3) 降低操作人員的操作強度,提高空調供用質量。操作人員只要操作變頻器操作面板即可達到控制風量的目的,不用再控制風道閥門。
3 結束語
這次空調變頻改造是一次非常有意義的嘗試,為了簡化控制,減少環節,我們盡量簡化了工藝控制要求,經多方調查、了解,才做出了以上的實施工作;正是以上的工作,使我們對于變頻控制的意義及方式的認識更加深刻了,為我們以后的改造工作積累了經驗。