PLC与变频器在中央空调冷却水泵中的节能改造

　　1 引言

　　在现代大中型建筑物中中央空调已经是不可缺少的配套设施之一，但中央空调的用电量非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载的情况并不多，甚至只有十多天，绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，长期在满负荷下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的30%，并且在冷冻主机低负荷运行中，其耗电更为明显。因此对冷冻水、冷却水循环系统的能量自动控制是中央空调节能改造的重要组成部分。本文着重介绍PLC、变频器在冷却水泵节能循环方面的应用。中央空调采用变频调速技术，使电机在很宽范围内平滑调速，可将所有节流阀去掉，使管道畅通，可免去节流损耗。通过改变电机转速而改变水的流速，从而改变水的流量，达到制冷机的正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求，从而达到节能的目的。电机的变频调速系统是由PLC控制器进行切换和控制的。

　　2 原系统简介

　　广东省高级技工学校制冷实验室装有一台小型中央空调。中央空调系统如下图所示：

　　系统中冷却水循环配有两台冷却水泵，型号为：FHLHL50-18 扬程为18M，流量为42L/min,功率为2.6KW。使用时一台冷却水泵工作，另一台备用。冷却水泵设计时是按最不利工况设计的并留有10%的设计余量。而实际使用时，因为冷却水泵不能根据负荷变化而进行调整，所以冷却水系统几乎常期在大流量、小温差的状态下运行，流量都是在满负荷下的标准流量，而温差几乎都只有2-3℃。造成能量的极大浪费。

　　3 冷却水泵节能改造

　　为解决以上问题，我们利用PLC、变频器、温度传感器、温度变送器等构成自动调速系统。对冷却水泵进行改造，以节约电能。

　　3.1 变频节能原理

　　变频器是输出频率可调的交流电力拖动设备。变频器调速的主要工作原理是将供给电机的三相交流工频交流电经整流元件整流，变成直流电，再将直流电通过逆变元件逆变为频率电压连续可调的交流电，给电机供电。由水泵的工作原理可知：

　　流量Q与转速n成正比，扬程H与转速n的平方成正比，功率P与转速n的立方成正比。又根据异步电动机原理得到转速公式：

　　式中：n:转速 f:频率 p:电机磁极对数 s:转差率