PLC、變頻器在北海賓館中央空調(diào)冷凍泵、冷卻泵控制系統(tǒng)改造

2 變頻調(diào)速功能
　　
　　2.1 變頻器節(jié)能原理：
變頻器是輸出頻率可改變的交流電力拖動設(shè)備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將供給 電機定子的三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再供給電機使用。
由水泵的工作原理可知：風(fēng)機、水泵特性：Q∝n H∝n² P∝n³
即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
根據(jù)公式：轉(zhuǎn)速
　　

　　

其中f為電源頻率，我國工頻為50HZ，P為極對數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率，那么調(diào)節(jié)電動機電源頻率就可調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速也就是調(diào)節(jié)它的負載轉(zhuǎn)速，那么，根據(jù)風(fēng)機、水泵特性可知，調(diào)節(jié)風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速可以達到調(diào)節(jié)流（風(fēng)）量的目的，同時，顯著調(diào)節(jié)軸功率。通過在水泵加裝變頻器，，則可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制，可使系統(tǒng)工作平緩穩(wěn)定。并通過變頻節(jié)能收回投資。如圖2所示，圖中陰影部分為同一臺水泵的工頻運行狀態(tài)與變頻運行狀態(tài)在隨著流量變化所耗的功率差。因此，隨熱負載而改變水量的變流量空調(diào)水系統(tǒng)顯示了巨大的優(yōu)越性。
2.2 變頻技術(shù)應(yīng)用：
中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，電機可在很寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，可將所有節(jié)流閥去掉，使管道暢通，可免去節(jié)流損耗。通過改變電機轉(zhuǎn)速而改變水的流速，從而改變水流量，達 到制冷機正常工作要求和平衡熱負荷所需冷量要求，達到節(jié)能目的。采用變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵是電機轉(zhuǎn)速的可調(diào)和可控。電機的變頻調(diào)速系統(tǒng)是由PLC控制器進行切換和控制的。
　　
3 PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)工作原理：
3.1 采用性能可靠的松下系列PLC為控制核心，所有輸入信號起停，保護都通過光電隔離輸入到PLC的輸入口，利用專用編程軟件，根據(jù)控制要求對PLC進行梯形圖編程，PLC輸出控制變頻器的起停。采用PLC控制后，可取消全部時間繼電器和中間繼電器，所有邏輯控制通過梯形圖軟編程，在不用改變控制線路的情況下，可隨時按控制要求修改程序，實現(xiàn)新的控制方案，靈活性相當(dāng)高；并具有強大的通訊接口，可與上位電腦相連，，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，為將來聯(lián)網(wǎng)控制留 有接口，具有良好的擴展性，能與其他控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。變頻器調(diào)速控制電路簡單， 克服傳統(tǒng)線路易出故障的缺點，降低了事故發(fā)生。
　　
3.2 根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的實際情況，設(shè)計應(yīng)包括以下幾點：
（1）冷卻系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)各裝1臺變頻器。
（2）可根據(jù)一天內(nèi)不同階段的冷量要求，設(shè)置不同要求運行。
（3）常用與備用可切換。
（4）變頻控制與原控制間可換，確保設(shè)備正常運行。
　　
3.3 控制系統(tǒng)的主電路圖
3.4 冷凍泵、冷卻泵PLC的控制系統(tǒng)圖
PLC軟件采用梯形圖語言，實現(xiàn)各種邏輯控制、變頻器啟動控制及手動/自動，工頻/變頻轉(zhuǎn)換和故障自動切換等功能。
4、結(jié)束語
（1）新的控制方案已于2004年底在北海公路賓館投入使用，達到大幅度節(jié)電效果在冷凍泵、冷卻泵上應(yīng)用變頻器，一般都有40%的節(jié)電率。
每天節(jié)約的電費=電機功率×每天運行時間×節(jié)電率×電價=（45KW+55KW）×24小時×40%×0.81/度
而改造費大約十萬元，投資回收期=100000÷583≈170（天）
通過以上分析計算，改造后系統(tǒng)經(jīng)濟效益可觀，符合《中華人民共和國節(jié)約能源法》。
（2）對電機實現(xiàn)了軟起動、軟制動，大大降低了起動電流、避免了對電機和電網(wǎng)的沖擊；
（3）電機運行噪音減小、溫升降低、震動減少、負載運行順滑平衡；
（4）大幅度改善電機的功率因素；
（5）具有過流、過壓、短路、缺相等多種保護功能，增強了對電機及所帶負載的保護功能。
（6）在任意一設(shè)定的頻率下，電機都能以最佳效率運行；
（7）能檢測負載輕微的變化，并迅速調(diào)整輸出功率，顯示在操作屏上；
（8）利用PLC 實現(xiàn)各種邏輯控制、變頻器啟動控制及手動/自動，工頻/變頻轉(zhuǎn)換和故障自動切換等功能，是系統(tǒng)控制靈活方便，功能
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