作者：洪開(kāi)榮 北京中達(dá)菱科電氣科技有限公司技術(shù)部
摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)的用電量占各類(lèi)大廈總用電量的70%以上，其中中央空調(diào)水泵的耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20~40%，故節(jié)約低負(fù)荷時(shí)壓縮機(jī)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的消耗的能量，具有很重要的意義。采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮更加理想的工作狀態(tài)，更重要的是通常其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能 冷卻塔風(fēng)機(jī) 固定變頻 循環(huán)變頻
1.概論
中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用領(lǐng)域，在賓館、酒店、寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、住院部大樓、工業(yè)廠房中的中央空調(diào)系統(tǒng)，其制冷壓縮機(jī)組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制熱負(fù)荷選定的，且再留有充足余量。在沒(méi)有使用具備負(fù)載隨動(dòng)調(diào)節(jié)特性的控制系統(tǒng)中，無(wú)論季節(jié)、晝夜和用戶(hù)負(fù)荷的怎樣變化，各電機(jī)都長(zhǎng)期固定在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，造成了能量的巨大浪費(fèi)。近年來(lái)由于電價(jià)的不斷上漲，使得中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用急劇上升，致使它在整個(gè)大廈營(yíng)運(yùn)成本費(fèi)用中占據(jù)越來(lái)越大的比例，加之目前各生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，多數(shù)企業(yè)利潤(rùn)空間不夠理想。因此電能費(fèi)用的控制顯然已經(jīng)成為經(jīng)營(yíng)管理者所關(guān)注的問(wèn)題所在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)的用電量占各類(lèi)大廈總用電量的70%以上，其中中央空調(diào)水泵的耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20~40%，故節(jié)約低負(fù)荷時(shí)壓縮機(jī)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的消耗的能量，具有很重要的意義。所以，隨著負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)變化的變流量變頻空調(diào)水系統(tǒng)和自適應(yīng)智能負(fù)荷調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸顯示其巨大的優(yōu)越性，而且得到越來(lái)越多的被廣泛推廣與應(yīng)用。采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮更加理想的工作狀態(tài)，更重要的是通常其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.中央空調(diào)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)與工作原理
中央空調(diào)系統(tǒng)一般主要由制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷媒(冷凍和冷熱)循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤(pán)管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等組成。其工藝結(jié)構(gòu)流程圖如圖A所示，在圖A中制冷壓縮機(jī)組通過(guò)壓縮機(jī)將制冷劑(冷媒介質(zhì)如R134a、R22等)壓縮成液太后送蒸發(fā)器中，冷凍循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)冷凍水泵將常溫水泵入蒸發(fā)器盤(pán)管中與冷媒進(jìn)行間接熱交換，這樣原來(lái)的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤(pán)管中吸收盤(pán)管周?chē)目諝鉄崃?，產(chǎn)生的低溫空氣由盤(pán)管風(fēng)機(jī)吹送到各個(gè)房間，從而達(dá)到降溫的目的。冷媒在蒸發(fā)器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過(guò)程完成后，再被送到冷凝器中去恢復(fù)常壓狀態(tài)，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過(guò)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水帶走。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將常溫水通過(guò)冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤(pán)管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對(duì)其進(jìn)行自然冷卻或通過(guò)冷卻塔風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行噴淋式強(qiáng)迫風(fēng)冷，與大氣之間進(jìn)行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環(huán)使用。在冬季需要制熱時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)僅需要通過(guò)冷熱水泵(在夏季稱(chēng)為冷凍水泵)將常溫水泵入蒸汽熱交換器的盤(pán)管，通過(guò)與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風(fēng)機(jī)盤(pán)管中，即可實(shí)現(xiàn)向用戶(hù)提供供暖熱風(fēng)。
理解中央空調(diào)系統(tǒng)工藝流程對(duì)于節(jié)能改造的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，從因果關(guān)系角度上看，冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)均是主壓縮機(jī)系統(tǒng)的從動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)主壓縮機(jī)系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，對(duì)冷凍水、冷卻水的需求量和冷卻塔需求的冷卻風(fēng)量也發(fā)生相應(yīng)的變化，正因如此，我們才有節(jié)能改造的必要前提條件，才有實(shí)現(xiàn)“按需分配”控制方案的可能。
3.中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能原理
中央空調(diào)系統(tǒng)按負(fù)載類(lèi)型可分為兩大類(lèi)，①變轉(zhuǎn)矩負(fù)載：如冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載；②恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：如主制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)。不同的轉(zhuǎn)矩類(lèi)型具有完全不同的轉(zhuǎn)矩功率關(guān)系特性，我們知道風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)變轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性滿(mǎn)足流體動(dòng)力學(xué)關(guān)系理論，即以下數(shù)學(xué)關(guān)系成立：
N1/N2∝Q1/Q2 H1/H2∝(N1/N2)2 P1/P2∝(N1/N2)3 (1)
其中，N、H、Q、P分別表示轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程、軸功率。
由式1可知，若轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的70%，那么，揚(yáng)程將下降到額定值的50%，同時(shí)，軸輸出功率下降到額定值的35%。從圖2中可以看出，管網(wǎng)的阻尼隨揚(yáng)程的降低而減小。在滿(mǎn)足系統(tǒng)基本揚(yáng)程需求的情形下，若系統(tǒng)的流量需求減少到額定流量的50%時(shí)，在變頻控制方式下，其對(duì)應(yīng)輸出功率僅約為額定功率的13%。這就為實(shí)施變頻節(jié)能技術(shù)改造提供了數(shù)學(xué)理論上的可行性保障空間。
由上述流體傳輸設(shè)備水泵、風(fēng)機(jī)的工作原理可知：水泵、風(fēng)機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變水泵、風(fēng)機(jī)的功率。例如：將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P為電機(jī)軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機(jī)軸功率）。
由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進(jìn)行流量（風(fēng)量）控制時(shí)，可節(jié)約大量電能。中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是按現(xiàn)場(chǎng)最大冷量需求量來(lái)考慮的，其冷卻泵，冷凍泵按單臺(tái)設(shè)備的最大工況來(lái)考慮的，在實(shí)際使用中有90%多的時(shí)間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿(mǎn)載狀態(tài)下。而用閥門(mén)、自動(dòng)閥調(diào)節(jié)不僅增大了系統(tǒng)節(jié)流損失，而且由于對(duì)空調(diào)的調(diào)節(jié)是階段性的，造成整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)工作在波動(dòng)狀態(tài)；而通過(guò)在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問(wèn)題，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并可通過(guò)變頻節(jié)能收回投資。同時(shí)變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，并延長(zhǎng)機(jī)組及網(wǎng)管的使用壽命。
4.下面我們主要探討一下冷卻塔風(fēng)機(jī)使用變頻節(jié)能的實(shí)施方案和應(yīng)用效果
4.1 冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制實(shí)施方案
方案一：固定變頻控制方式。
因?yàn)槔鋮s塔的型式：有單塔型式、和多塔型式的；所以，固定變頻控制方式：可分為單臺(tái)固定變頻控制和多臺(tái)固定變頻控制。下面以多臺(tái)固定變頻控制為例，作如下講解。
該系統(tǒng)由變頻回路和工頻回路兩部分組成：
變頻回路：由一臺(tái)變頻器，空氣開(kāi)關(guān)QF2，交流接觸器KM02和變頻運(yùn)行控制回路及信號(hào)報(bào)警回路組成變頻循環(huán)運(yùn)行回路。工頻回路：由空氣開(kāi)關(guān)QF1、QF3、QF4、QF5、交流接觸器KM01、KM03、KM04、KM05、和熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、以及手動(dòng)運(yùn)行控制回路等構(gòu)成工頻（50Hz）運(yùn)行回路。
運(yùn)行方式：
工頻運(yùn)行時(shí)：風(fēng)機(jī)根據(jù)工頻控制回路選擇指定風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，并以50HZ全速運(yùn)行。
變頻運(yùn)行時(shí)：風(fēng)機(jī)以傳感器所測(cè)實(shí)際水溫，經(jīng)過(guò)溫控器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)或電壓信號(hào)，送到變頻器的摸擬輸入端，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)變頻電機(jī)達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，還不能滿(mǎn)足實(shí)際工況則第二臺(tái)電機(jī)就會(huì)被工頻起動(dòng)，第一臺(tái)電機(jī)仍然變頻運(yùn)行；同理，若第二臺(tái)電機(jī)起動(dòng)后，還不能滿(mǎn)足工況則第三臺(tái)電機(jī)就會(huì)被工頻起動(dòng)；此時(shí)，三臺(tái)電機(jī)全部運(yùn)行：第一臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行、第二臺(tái)電機(jī)工頻運(yùn)行、第三臺(tái)電機(jī)工頻運(yùn)行。
方案二：循環(huán)變頻控制方式。
由P∝n3可知：風(fēng)機(jī)節(jié)能的最佳方案是控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可通過(guò)改變電機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，下面以三臺(tái)相同功率的電機(jī)的冷卻塔為例，作如下講解：三臺(tái)風(fēng)機(jī)為同一功率的的電機(jī)，可采用一臺(tái)變頻器循環(huán)控制的方式運(yùn)行，系統(tǒng)電氣原理概況圖，如下所示：
該控制系統(tǒng)由變頻回路和工頻回路兩部分組成：
變頻回路：由一臺(tái)變頻器，空氣開(kāi)關(guān)Q1，交流接觸器KM1、KM3、KM5和自動(dòng)運(yùn)行控制回路及信號(hào)報(bào)警回路組成變頻循環(huán)運(yùn)行回路。工頻回路：空氣開(kāi)關(guān)QF2、QF3、QF4、交流接觸器KM2、KM4、KM6和熱繼電器FR1、FR2、FR3以及手動(dòng)運(yùn)行控制回路等構(gòu)成工頻（5該控制系統(tǒng)由變頻回路和工頻回路兩部分組成：
變頻回路：由一臺(tái)變頻器，空氣開(kāi)關(guān)QF3，交流接觸器KM4、KM5、KM6和自動(dòng)運(yùn)行控制回路及信號(hào)報(bào)警回路組成變頻循環(huán)運(yùn)行回路。工頻回路：空氣開(kāi)關(guān)QF0、QF1、QF2、交流接觸器KM1、KM2、KM3和熱繼電器FR1、FR2、FR3以及手動(dòng)運(yùn)行控制回路等構(gòu)成工頻（50Hz）運(yùn)行回路。
運(yùn)行方式：
正常狀態(tài)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切至自動(dòng)運(yùn)行回路，由溫度傳感器測(cè)定冷卻塔出水溫度，經(jīng)過(guò)溫控器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)或電壓信號(hào)，送到變頻器的摸擬輸入端來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，從而改變冷卻塔的出水溫度；當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行仍舊不能滿(mǎn)足要求時(shí)，將此變頻運(yùn)行的風(fēng)機(jī)改為工頻運(yùn)行，再變頻啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)，直到滿(mǎn)足生產(chǎn)裝置所需的循環(huán)水的溫度達(dá)到工藝要求為止（即水溫≤32°C）。整個(gè)控制系統(tǒng)為一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)裝置的工藝要求，自動(dòng)確定風(fēng)機(jī)是變頻運(yùn)行還好工頻運(yùn)行。并做到最先運(yùn)行的風(fēng)機(jī)最先切除，各電機(jī)循環(huán)運(yùn)行，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。當(dāng)變頻系統(tǒng)控制回路或者變頻器出故障的時(shí)候，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到手動(dòng)狀態(tài)，三臺(tái)電機(jī)運(yùn)行在工頻狀態(tài)仍可滿(mǎn)足裝置工藝要求。
4.2 以循環(huán)變頻控制方式為例講解一下循環(huán)水冷卻塔變頻節(jié)能的效果：
4.2.1循環(huán)水冷卻塔運(yùn)行概況
某公司供水廠共有3個(gè)編號(hào)分別為1#，2#和3#循環(huán)水冷卻塔。各生產(chǎn)裝置返回的循環(huán)熱水用泵輸送到這些塔內(nèi)，通過(guò)塔內(nèi)的填料增加熱水與空氣接觸面積和時(shí)間，促進(jìn)熱水與空氣進(jìn)行熱交換，使循環(huán)水冷卻。從而獲得各生產(chǎn)裝置所需循環(huán)水溫度≤32℃的冷水。
當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，啟動(dòng)冷卻塔內(nèi)的軸流風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)制通風(fēng)，加快冷卻塔填料上循環(huán)水氣相與液相的熱交換。每個(gè)冷卻塔內(nèi)裝設(shè)1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，其直徑為8500mm，由電壓為380V，額定功率為160kW的4極異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)和風(fēng)機(jī)之間采用恒定減速比的減速機(jī)直聯(lián)，塔內(nèi)不裝設(shè)節(jié)流閥。因此軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與風(fēng)量是不可調(diào)的。3個(gè)塔的總處理能力達(dá)8000m3/h，遠(yuǎn)大于各生產(chǎn)裝置最大需求量總和6600m3/h， 2002年度各塔的運(yùn)行參數(shù)詳見(jiàn)表1與表2。
4.2.2冷卻塔風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速節(jié)能方案
風(fēng)機(jī)節(jié)能可行性分析：
表1 各塔運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)表
塔編號(hào) 處理能力(m3/h) 電機(jī)電流(A) 電機(jī)電壓(V) 功率因數(shù)(cosφ) 電機(jī)輸入功率(kw) 電功率單耗(kW/m3)
1 2000 250 380 0.87 143 0.0715
2 3000 200 380 0.87 115 0.0383
3 3000 220 380 0.87 128 0.042
由表1所示的數(shù)據(jù)知：2002年度冷卻塔風(fēng)機(jī)全部運(yùn)行期間，冷卻塔進(jìn)水溫度的最高溫度平均值分布在34.5℃～38℃內(nèi)；循環(huán)水經(jīng)冷卻后，冷卻塔出水溫度的最高溫度平均值分布在27.6℃～28.8℃內(nèi)，其較各生產(chǎn)裝置所需冷卻水溫度32℃低3.2℃～4.4℃；并可知在同時(shí)滿(mǎn)足冷卻塔進(jìn)水溫度低于最高熱水溫度平均值及冷卻塔出水溫度低于最高冷水溫度平均值這一條件下，單臺(tái)風(fēng)機(jī)全年的運(yùn)行時(shí)間為2705h。若采用變頻控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，可使冷卻塔出水溫度提高2℃～3℃的情況下，仍能滿(mǎn)足冷卻塔出水溫度≤32℃的工藝要求，這顯然可節(jié)省電能。根據(jù)廠家所提供的：a.出水與空氣濕球溫度及冷卻塔進(jìn)水溫度關(guān)系曲線圖；b.進(jìn)出水溫差與空氣濕球溫度及風(fēng)機(jī)軸功率百分比關(guān)系曲線圖；以及表2的有關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)工藝計(jì)算得風(fēng)機(jī)的不同月份節(jié)能潛力及收益值如表3。
表2 2002年不同月份風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)時(shí)與冷卻塔出水溫度關(guān)系統(tǒng)計(jì)表
日期 運(yùn)行臺(tái)數(shù) 運(yùn)行天數(shù) 運(yùn)行=24h/d 運(yùn)行=24h/d 同時(shí)滿(mǎn)足①τ熱進(jìn)≤τ熱進(jìn)max②τ冷出≤τ冷出max 時(shí)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間/h 最高熱水溫度平均值τ熱進(jìn)max/℃ 最高冷水溫度平均值τ冷出max/℃
臺(tái)數(shù) 累計(jì)時(shí)間/h 臺(tái)數(shù) 平均運(yùn)行/h/b 累計(jì)時(shí)間/h
3月27日~5月17日 1 34 0 0 1 16.7 56956569 517 37.6 27.6
5月18日~6月16日 2 45 1 1080 1 15 673 561 35.3 28
6月17日~8月26日 3 69 2 3312 1 21.45 1480 1028 38 28.8
8月27日~10月13日 2 30 1 720 1 10.8 324 157 34.5 28.4
10月14日~11月15日 1 44 0 0 1 15.8 693 442 34.5 28.4
表3 2002年不同月份風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力及收益計(jì)算值
項(xiàng)目?jī)?nèi)容日期 冷卻塔進(jìn)水溫度/℃ 溫差Ζ1℃ 濕球溫度/℃ 對(duì)應(yīng)不同功率比 冷水溫度/℃ 運(yùn)行時(shí)間/h 風(fēng)機(jī)功率 風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力 收益率/萬(wàn)元
Z2 Z1
3.27-5.17 3.6 10 20.5 7.45 7.87 29.73 517 0.46P 0.54P 1.883
5.18-6.16 35.3 7.3 22.5 6.50 5 .31 29.69 561 0.46P 0.54P 2.044
6.17~8.26 38 9.2 22.5 7.00 7.70 30.30 1028 0.46P 0.40P 2.774
8.27~10.13 34.5 6.1 24 5.80 4.05 30.45 157 0.46P 0.54P 0.572
10.14~11.15 34.5 6.1 24 5.80 4.05 30.45 442 0.46P 0.54P 1610
注：收益率＝可運(yùn)行時(shí)間×風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力×0.56元/kW•h×100%；表中P＝120.5kW；
總收益值=8.883元。
由表3可知各冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力為40%～54%。
4.2.3 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速實(shí)施方案探討
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由P∝n3知：風(fēng)機(jī)節(jié)能的最佳方案是控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可通過(guò)改變電機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
由于3臺(tái)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率均為160kW，可采用1臺(tái)變頻控制器循環(huán)方式運(yùn)行該系統(tǒng)由2部分組成：變頻回路：1臺(tái)變頻器，空氣開(kāi)關(guān)Q1，交流接觸器C1、C2、C3和自動(dòng)運(yùn)行控制回路及信號(hào)報(bào)警回路組成變頻循環(huán)運(yùn)行回路；工頻回路：空氣開(kāi)關(guān)Q2、交流接觸器C4、C5、C6和熱繼電器T1、T2、T3以及手動(dòng)運(yùn)行控制回路等構(gòu)成工頻(50Hz)運(yùn)行回路。
運(yùn)行方式
正常狀態(tài)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QK切至自動(dòng)運(yùn)行回路，由溫度傳感器測(cè)定冷卻塔出水溫度，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，送至變頻器的溫度檢測(cè)器，用于控制冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，從而改變冷卻塔出水溫度；當(dāng)1臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率接近工頻運(yùn)行仍不能滿(mǎn)足要求時(shí)，將此變頻運(yùn)行風(fēng)機(jī)改為工頻運(yùn)行，再變頻啟動(dòng)另1臺(tái)風(fēng)機(jī)，直到滿(mǎn)足各生產(chǎn)裝置所需的循環(huán)水溫度≤32℃為止。整個(gè)控制系統(tǒng)為一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
根據(jù)工藝要求，自動(dòng)確定電機(jī)是變頻運(yùn)行或是工頻運(yùn)行，并做到最先運(yùn)行的風(fēng)機(jī)最先切除，各電機(jī)循環(huán)運(yùn)行，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。當(dāng)變頻器出故障時(shí)，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QK切換至手動(dòng)狀態(tài)，3臺(tái)電機(jī)運(yùn)行在工頻狀態(tài)仍可滿(mǎn)足運(yùn)行要求。
采用變頻器調(diào)速的方法，改變了以往電機(jī)的開(kāi)、停僅為手動(dòng)控制的單一工頻運(yùn)行方式，從而避免為滿(mǎn)足冷卻塔出水水溫≤32℃，必須使1臺(tái)或幾臺(tái)風(fēng)機(jī)均處在工頻狀態(tài)下運(yùn)行，而造成水溫過(guò)低，形成不必要的能源浪費(fèi)。采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式，提高了水溫控制的準(zhǔn)確性，并可實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)電機(jī)，使3臺(tái)電機(jī)循環(huán)運(yùn)行，從而提高電機(jī)的使用壽命。
4.2.4風(fēng)機(jī)節(jié)能經(jīng)濟(jì)分析
(1) 由表1所示的冷卻塔運(yùn)行參數(shù)可知：1＃塔的處理能力只是2#或3#塔的66%，但其處理1m3/h熱水風(fēng)機(jī)電功率單耗確是2#塔與3#塔風(fēng)機(jī)電功率單耗之平均值的1.783倍(即其大0.0313kW/m3/h)，其原因是該塔填料仍為舊式低效填料，若將1#塔填料改用與2#塔相同性能的新型高效填料，則每小時(shí)處理能力就可提高1000m3。如按1#塔處理量為2000m3/h計(jì)算，每小時(shí)節(jié)電2000×0.0313＝62.6kW，節(jié)能效果相當(dāng)可觀。1#塔每年運(yùn)行時(shí)間為3000h，更換填料需投資約45萬(wàn)元。
收益率＝3000×62.6×0.56/45×104×100%＝23.37％。
(2) 采用變頻調(diào)速方案，根據(jù)表3可得每年總收益值為8.883萬(wàn)元，實(shí)施變頻控制需要投資約15萬(wàn)元，收益率=8.883/15×100%＝59.2％，約1.7年就能收回投資額，另外設(shè)備的折舊率大大降低，可見(jiàn)節(jié)能效果顯著。
5. 總述
智能樓宇和職能廠房的高速發(fā)展，使得現(xiàn)在樓宇和廠房的能耗越來(lái)越大，節(jié)能方法的使用是每一個(gè)管理者和經(jīng)營(yíng)者都必須考慮的問(wèn)題。而節(jié)能是目前全球關(guān)注的觀念主題，而就目前來(lái)講變頻器節(jié)能是最佳的投入最少的節(jié)能方式和控制方式。那么，作為冷卻塔的用戶(hù)如果在了解到變頻器節(jié)能的好處之后。對(duì)于這么少量的投資自然是十分的樂(lè)意。
對(duì)于冷卻塔的生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，一種新的產(chǎn)品的投入生產(chǎn)首先看市場(chǎng)的需求和能夠產(chǎn)生的效益，通過(guò)以上的經(jīng)濟(jì)分析，我們可以得出使用方只要在了解到了變頻器應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)后，基于運(yùn)行成本和設(shè)備維護(hù)的考慮，必然會(huì)對(duì)這樣的投資產(chǎn)生濃厚的興趣。而事實(shí)上目前市場(chǎng)上對(duì)于冷卻塔變頻器應(yīng)用已經(jīng)十分的成熟，而且也正是朝著這個(gè)方向快速的發(fā)展。變頻器的應(yīng)用是目前整個(gè)冷卻塔市場(chǎng)乃至整個(gè)中央空調(diào)市場(chǎng)的趨勢(shì)，照目前的市場(chǎng)情況來(lái)看，越早投入變頻器的應(yīng)用的廠商收到的經(jīng)濟(jì)效益必然是越快。當(dāng)然這需要冷卻塔廠商的銷(xiāo)售人員對(duì)客戶(hù)進(jìn)行詳盡的到位的變頻器技術(shù)的解釋。而冷卻塔生產(chǎn)商在掌握了變頻器技術(shù)后，控制部分的硬件收入和技術(shù)服務(wù)收入，都將可成為一個(gè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，冷卻塔變頻器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越明顯，變頻器的使用也會(huì)越來(lái)越普遍，廠商在使用了冷卻塔變頻技術(shù)后不僅可以得到收益而且也可使自己的冷卻塔在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中長(zhǎng)期處于主動(dòng)位置。
雖然在前期的投入中會(huì)有人員配備等投資，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的立場(chǎng)來(lái)看，這項(xiàng)投資對(duì)冷卻塔的廠商來(lái)說(shuō)必將收到豐厚的利潤(rùn)回報(bào)。
（轉(zhuǎn)載）
