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工業(yè)連接

中央空調(diào)變頻節(jié)能改造方案

2025China.cn   2008年08月07日
一、變頻器工作原理及技術(shù)規(guī)范
1、變頻器原理介紹
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,且輸出為PWM波形,中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。通過變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。如圖1為變頻器內(nèi)的控制電路框圖。

圖1 變頻器內(nèi)的控制電路框圖
2、變頻器技術(shù)規(guī)范
控制
控制方法
空間電壓矢量控制方式
頻率設(shè)定分辯率
數(shù)字 : 0.01 Hz (100 Hz以下), 0.1 Hz ( 100 Hz以上)
模擬 : 0.05 Hz / 50 Hz, 輸出頻率范圍:0 – 300 Hz
頻率精度
數(shù)字 : 最大輸出頻率的0.01 %
模擬 : 最大輸出頻率的0.1 %
V/F 比率
線性, 平方根, 任意 V/F
過載能力
額定電流150 % -1 分鐘, 額定電流200% - 0.5 秒。(特性與時(shí)間成反比)
轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償
手動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 (0 - 20 %), 自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償
運(yùn)行
輸入信號
運(yùn)行方式
鍵盤/ 端子 /RS485 通訊
頻率設(shè)定
模擬 : 0 - 10V / 4 - 20 mA /, 子板的另外端口(0 - 10V/4 - 20 mA)
數(shù)字 : 鍵盤/RS485 通訊
啟動信號
正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)
多段速度
至多可以設(shè)定8個(gè)速度 (使用多功能端子)
加減速時(shí)間
0-6000秒,加減速時(shí)間可切換
加減速方式:線性, S型
緊急停止
中斷變頻器的輸出
寸動
慢速運(yùn)行
自動運(yùn)行
通過設(shè)定的參數(shù)自動運(yùn)行(7段速度)
故障復(fù)位
當(dāng)保護(hù)功能處于有效狀態(tài)時(shí),可以自動復(fù)位故障狀態(tài)。
輸出信號
運(yùn)行狀態(tài)
頻率檢測等級,過載報(bào)警,過電壓,欠電壓,變頻器過熱, 運(yùn)行,停止,恒速,自動程序運(yùn)行
故障輸出
觸點(diǎn)輸出 – 交流250V 1A, 直流30V 1A
模擬輸出
從輸出頻率,輸出電流,輸出電壓,直流電壓中選擇
(輸出電壓: 0 - 10V)
運(yùn)行功能
直流制動,頻率限制,跳頻,滑差補(bǔ)償,反轉(zhuǎn)保護(hù),PID 控制等
保護(hù)功能
變頻器保護(hù)
過電壓,欠電壓, 過電流, 保險(xiǎn)絲斷,接地故障, 變頻器過熱, 電機(jī)過熱, 缺相,過載保護(hù),外部故障1,2, 通訊錯誤,速度指令丟失, 硬件故障, 選件錯誤等。
變頻器報(bào)警
堵轉(zhuǎn)防護(hù),過載報(bào)警, 溫度傳感器故障。
瞬間掉電
小于15 毫秒:連續(xù)運(yùn)行
大于15 毫秒:允許自動重新啟動
顯示
鍵盤
運(yùn)行信息
輸出頻率,輸出電流,輸出電壓,設(shè)定頻率,運(yùn)行速度,直流電壓
錯誤信息
當(dāng)故障保護(hù)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài), 保存有3個(gè)故障歷史信息。
環(huán)境
環(huán)境溫度
-10 ℃ ~ 40 ℃
儲存溫度
-20 ℃ ~ 65 ℃
環(huán)境濕度
最大90 % RH .(不結(jié)露)
高度/振動
1,000 m 以下,5.9m/秒2(=0.6g)以下
應(yīng)用地點(diǎn)
無腐蝕氣體、易燃?xì)怏w、油霧或粉塵及其它
冷卻方式
強(qiáng)制風(fēng)冷
二、節(jié)能分析
變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系: n =60 f(1-s)/p,(式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù));通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。通過流體力學(xué)的基本定律可知:風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其轉(zhuǎn)速n與流量Q,壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系:Q∝n ,H∝n2,P∝n3;即,流量與轉(zhuǎn)速成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:風(fēng)機(jī)、泵類在管路特性曲線R1工作時(shí),工況點(diǎn)為A,其流量壓力分別為Q1、H1,此時(shí)風(fēng)機(jī)、泵類所需的功率正比于H1與Q1的乘積,即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小流量到Q2,實(shí)際上通過增加管網(wǎng)管阻,使風(fēng)機(jī)、泵類的工作點(diǎn)移到R2上的B點(diǎn),壓力增大到H2,這時(shí)風(fēng)機(jī)、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積,即正比于BH2OQ2的面積。顯然風(fēng)機(jī)、泵類所需的功率增大了。這種調(diào)節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大,不利于節(jié)能,是以高運(yùn)行成本換取簡單控制方式。

n1-代表電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的特性;
n2-代表電機(jī)降速運(yùn)行在n2轉(zhuǎn)速時(shí)的特性;
R1-代表風(fēng)機(jī)、泵類管路阻力最小時(shí)的阻力特性;
R2-代表風(fēng)機(jī)、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時(shí)的阻力特性。
若采用變頻調(diào)速,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2,這時(shí)工作點(diǎn)由A點(diǎn)移到C點(diǎn),流量仍是Q2,壓力由H1降到H3,這時(shí)變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)所需的功率正比于H3與Q2的乘積,即正比于CH3OQ2的面積,由圖可見功率的減少是明顯的。對于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果,通常采用以下兩種方式進(jìn)行計(jì)算:若采用變頻調(diào)速,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2,這時(shí)工作點(diǎn)由A點(diǎn)移到C點(diǎn),流量仍是Q2,壓力由H1降到H3,這時(shí)變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)所需的功率正比于H3與Q2的乘積,即正比于CH3OQ2的面積,由圖可見功率的減少是明顯的。

三、改造前設(shè)備工況
貴公司設(shè)備是通過調(diào)節(jié)閥門的開啟角度的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來滿足不同的水流量,這種操作方式的缺點(diǎn)是:(1)電機(jī)及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高,負(fù)荷強(qiáng)度重,電能浪費(fèi)嚴(yán)重;(2)電氣控制直接起動,啟動時(shí)電流對電網(wǎng)沖擊大,需要的電源(電網(wǎng))容量大,功率因素較低;(3)起動時(shí)機(jī)械沖擊大,設(shè)備使用壽命低;(4)電氣保護(hù)特性差,當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動作保護(hù)設(shè)備等。采用變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動機(jī)的軟停、軟起,避免了啟動時(shí)的電壓沖擊,減少電動機(jī)故障率,延長使用壽命,同時(shí)也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。

四、
變頻改造方案
貴公司二車間冷水泵系統(tǒng)為一用一備,變頻控制柜具有切換功能,可以選擇1#或2#啟動,并且在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)可選擇1#工頻啟動,以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。變頻根據(jù)壓力信號自動調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
設(shè)備名稱
型號
數(shù)量
備注
變頻器
CDI9000-G220T4
1
斷路器
CDM1-630A
1
接觸器
CJ20-630A
3
轉(zhuǎn)換開關(guān)
LW5-16D/2
2
按鈕
LAY7 GN
2
指示燈
LD11-22 380V
5
電流表
42L6-500/5
1
電壓表
42L6-450V
1
互感器
BH0.66-/5
1
柜體
1600*600*500
1
附件
線材,附材,銅排
1


變頻柜控制電氣圖如下:


五、總結(jié)
采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點(diǎn):
(1)、采用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速,取消擋板調(diào)節(jié),降低了設(shè)備的故障 率,節(jié)電效果顯著;
(2)、采用變頻器控制電機(jī),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動,延長了設(shè)備的使用壽 命,避免了對電網(wǎng)的沖擊;
(3)、電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行,減少了噪聲對環(huán)境的影響;
(4)、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護(hù)功能;
(5)、變頻具有工/變頻切換功能,能夠保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
   實(shí)踐證明,變頻改造具有顯著的節(jié)電效果,是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率,又滿足了生產(chǎn)工藝要求,并且還大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用,另外當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí),由于變頻裝置內(nèi)的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù),也可以為電網(wǎng)節(jié)約容量。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

(轉(zhuǎn)載)

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