利用循环水泵变频控制实现冷库制冷节能

    技工学校的发展方向，是采用校企结合的方式，制冷与空调专业也不例外。根据冷库企业的需要，一方面为企业培养合格的技术人才，学生毕业后能直接上岗，减少企业资源浪费；另一方面，学校与企业互动交流，特别在技术上的研发方面，可以讲求合作，既开发新技术，也开发学生智力。

    冷库制冷系统，是消耗电能较大的制冷设备。此系统都是按最高温、最大负荷来设计的，而冷库满负荷运行的时间不足80 %，这样就会造成浪费，对循环水泵实施节能改造，已成当务之急。根据企业的实际情况，拟采用“变频器、PLC、数模转换模块、温度模块、温度传感器”等构成的温差闭环自动调速系统，对循环水泵和冷却塔进行控制试验，以节约电能。该研究项目既能满足教学需要，又能应用于冷库企业的生产中。

    1   循环水泵变频节能的基本原理

    冷库一般采用离心式水泵。经测定，循环水泵、冷却塔用电，约占冷库的总用电分别为 25 %～30 %和 8 %～10 %。因此，对循环水泵系统以及冷却塔的节能自动控制，是冷库制冷系统节能改造及自动控制的重要内容。

    1.1 水泵的转速与各参数值的关系

    根据流体学原理，有:

式中，q———流量；

            n———转速；

            H———扬程；

            P———轴功率；

            Kq、KH 和 KP 均为比例系数。

    由此可见，降低水泵的转速，可不同程度地减少水泵的各参数值。其中，水泵的流量 q 与转速 n 成正比；扬程 H 与转速n 的平方成正比；轴功率 P 与转速 n 的三次方成正比。因此，降低水泵的转速，可明显减少水泵能耗。例如，当频率f值减少10 %时，水泵的转速下降10 %，而流量为原来的90 %，下降了10 %；扬程为原来的81 %，减少了19 %；水泵轴功率为原来的72.9 %，节电 27.1 %，以此类推.

    冷库制冷系统大部分时间在不满负荷状态下运行，换热量随之减少，此时若要维持机组的冷却水的进、出口温差不变，可减少冷却水流量，通过降低水泵的转速来实现节能。

    1.2 泵的变频调速与节能

    根据交流异步电动机的工作原理，转速

    式中，F ———频率；p ———电机磁极对数；s ———转差率。

    可见，“改变电源频率、改变电机磁极对数和转差率”等 3种方法，均可实现调节转速。根据交流电机的特性，变频调速的范围大，静态稳定性好，运行效率高。相比之下，其调速性能最好。

    因此，要实现连续平滑的速度调节，最佳的方法就是采用变频调速器，将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电，供给电机并能对电机转速进行调节。采用变频器进行水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会极大提高控制和调节的精度。