冷却塔风机变频改造实例介绍
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风机变频节能改造案例一、森兰变频恒压供风系统节能原理1、恒压供风变频调速系统原理说明:图中风机是输出环节,转速由变频器控制,实现变风量恒压控制。
变频器接受PID调节器的信号对风机进行速度控制,控制器综合给定信号与反馈信号后,经PID调节,向变频器输出运转频率指令。
压力传感器监测风口压力,并将其转换为控制其可接受的模拟信号,进行调节。
2、系统工作原理变频调速恒压供风控制终极通过调节风机转速实现的,风机是供风的执行单元。
通过调速能实现风压恒定是由风机特性决定的,风机特性见下图所示。
图中,横坐标为风机风量Q,纵坐标为压力P。
EA 为恒压线,n1、n2……nn是不同转速下的风量—压力特性。
可见,在转速n1下,假如控制阀门的开度使风量从QA减少到QB,压力将沿n1曲线到达B点,很显然减少风量的同时进步了压力。
假如转速由n1到n2,风量将QA减少到QC,而压力不变,由此可见,在一定范围,可以保持风压恒定的条件下,可以通过改变转速来调节风量,并且不改变风压。
这种特性表明,调节风机转速,改变出风压力,改变风量,使压力稳定在恒压线上,就可以完成恒压供风。
二、250KW风机变频节能改造方案及功能1、贵厂风机运行目前现状现有风机一台,配套电机为250KW一台,工作电压380V,电流460A,现采用阀门调节,控制供风风量、压力。
这种调节方式既不方便,又浪费大量的电能,很轻易造成阀门及风机的损坏。
我公司经过多年对化工、轮胎行业的水泵、风机等设备的节能改造,积累了丰富的经验,具有雄厚的技术实力。
2、改造方案现采用一台280KW森兰变频器控制一台250KW风机。
3、系统功能A.风压任意设定,风压稳定且无波动B.软启动软停机,对电网无冲击,无需电力增容C.延长风机机械寿命D.缺相,欠压,过流,过载,过热及堵转保护E.节约电能,投资回收快三、供风风机运用变频节能分析1、现行实际运行功率(I实=350A)P运=√3UICOSω=√3×380×350×0.85=196kwW=196×320×24=1505280kwh注:按一年320天运行计算2、转速自动控制节能A理论基础因风机属于典型的平方转矩负载类型,所以其功率(轴功率),转矩(压力),转速(风量)满足以下关系(相似定理):P电=P轴=QHQ’/Q=N’/N则Q’=QN’/NP’/P=(N’/N)3则P’=P(N’/N)3异步电机的转速公式n=60f(1-s)/p式中:N、Q、H、P——风机的额定转速,风量,轴功率N’、Q’、H’、P’——调速后风机的额定转速,水量,轴功率B效益分析根据贵厂的负荷情况(风门开度为80%)及我公司的经验,估计贵厂实际运行的转速为额定转速的0.7~0.94倍,即频率在35HZ~47HZ 之间变化。
变频器在循环水冷却塔风机上的应用案例一、存在题目某厂循环水场有三台冷却塔风机,采用的控制方式是正反转两地全压起动。
夏季正转运行,通过调整运行电动机台数来调节风量,达到控制循环水温度的目的。
冬季反转运行用以除霜。
使用中存在以下题目。
1) 冷却塔风机运行时不能调节转数,只能以恒定转数运行。
不能满足对风量进行精调的要求。
2) 冷却塔风机的电动机容量为160kW,额定电流为282A。
全压起动电流接近2000A,不仅造成低压电气系统波动,而且对机械和电气设备的冲击损伤严重,电动机和机械设备检验次数较多。
3) 如要调节风量,只能通过调整电动机台数来进行粗调,有大部分电能被浪费掉了。
4) 冷却塔风机的电动机保护只能有短路和过负荷的常规保护,不能满足对电动机进行全面保护的要求。
二、改进方法1) 采用FRNl60P11s—4cx变频器取代原接触器来控制风机转数(接线图如附图所示)。
采用控制室/机前正反转两地控制,调速方式为控制室手动调速。
考虑到变频器故障检验时不中断风机运行,采用带检验旁路的变频器柜。
2) 利用变频器的软起动/软停止功能替换原来的全压起动和惯性停机。
并设定最佳加速时间为15s,最佳减速时间20 s。
降低了起动电流和机械冲击给设备带来的破坏。
3) 利用变频器的节能功能实现风机节能。
由于风机的风量与风机的转数的1次方成正比,压力与转数的2次方成正比,而风机的轴功率与转数的3次方成正比。
假如风机的转数降低15%,风机的耗能将降低近40%。
可见采用变频器调速的节能空间巨大。
4) 利用变频器的完备的保护功能实现对电动机的全面保护。
变频用具有过电流、过电压、欠电压、电动机过载等保护功能。
三、应用效果经过改进,冷却塔风机已连续运行至今,节电明显,起动电流和运行电流均明显降低;调速简洁实用,转速调整灵活,数据记录正确;实现了软起动/软停止,调速平滑、稳定.降低了对低压系统的冲击,延长了设备使用寿命。
四、经济效益(1)直接经济效益冷却塔风机经过变频改造后,各项运行数据记录表示。
如何冷却塔改造一,中央空调系统的一般结构与工作原理中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒(冷冻和冷热)循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。
其工艺结构流程图如图A 所示,在图A中制冷压缩机组通过压缩机将制冷剂(冷媒介质如R134a、R22等)压缩成液态后送蒸发器中,冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换,这样原来的常温水就变成了低温冷冻水,冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量,产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间,从而达到降温的目的。
冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后,再被送到冷凝器中去恢复常压状态,以便冷媒在冷凝器中释放热量,其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。
冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后,再将这已变热的冷却水送到冷却塔上,由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷,与大气之间进行充分热交换,使冷却水变回常温,以便再循环使用。
在冬季需要制热时,中央空调系统仅需要通过冷热水泵(在夏季称为冷冻水泵)将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管,通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中,即可实现向用户提供供暖热风。
二、节能改造的必要性中央空调是大厦里的耗电大户,每年的电费中空调耗电占60%左右,因此中央空调的节能改造显得尤为重要。
东莞市盈卓节能科技有限公司(咨询153``77707866)的最新冷却塔节能改造节能技改技术的核心是用自主知识产权的专利产品。
由于设计时,中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计,并且留10-20%设计余量,然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下,存在较大的富余,所以节能的潜力就较大,其中,冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节,存在很大的浪费。
水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。
冷却塔风机变频控制系统一、冷却塔运行概况我们公司研制的冷却塔风机变频系统共有三件编号,分别为1#、2#、3#循环水冷却塔。
各生产装置返回的循环水用泵输送到这些塔内,通过塔内的填料增加热水与空气接触面积和时间,促进热水与空气进行热交换,使循环水冷却。
从而获得各生产装置所需循环水温度≤32℃的冷水。
当环境温度升高时,启动冷却塔内的轴流风机实行强制通风,加快冷却塔填料上循环水气相与液相的热交换。
每件冷却塔内装设1台轴流风机,其直径8500mm,由电压为380V,额定功率为160KW的4极异步电机驱动。
电机和风机之间采有能够减速比的减速机,塔内不装设节流阀。
回此轴流风机的转速与风量是不可调的,3件塔的总处理能力达8000m3/h,远大于各生产装置最大需求量部和6600m3/h,2000年度各塔的运行参数详见表1与表2。
冷却塔风机采用变频调速节能方案风机节能可行性分析表1 各塔运行参数统计表由表1所示的数据知:2000年度冷却塔风机运行期间,冷却塔进水温度的最高温度平均值分布在27.6-28.8℃内,其较各生产装置所需冷却水温度32℃低3.2-4.4℃,并可知在同时满足冷却塔进水温度低于最高热水温度平均值及冷却塔出水温度低于最高冷却水温度平均值这一条件下,单台风机全年的运行时间为2705h。
若采用变频控制器调节风机转速,改变风机风量,可使冷却塔出水温度提高2-3℃的情况下,仍能满足冷却塔出水温度≤32℃的工艺要求,这显然可节省电能。
根据厂家提供曲线图,以及表2的有关数据,通过工艺计算的风机的不同月份节能潜力及收益值如表3表2:2000年不同月份风机运行台数与冷却塔出水温度关系统计表表3:2000年不同月份风机节能潜力及收益计算值注:收益率=可运行时间*风机节能潜力0.56元/kw*h*100%表中P=120.5kw,总收益值8.883万元。
由表3可知各冷却塔风机节能力40%-54%风机变频调速实施方案风机节能的最佳方案是控制风机转速,可通过改变电机控制系统来调节电机运行转速,从而达到控制风机转的目的。
冷却塔风扇增加变频节能原理
冷却塔通常使用风扇来增加空气流动,从而促进热交换和降低水温。
采用变频节能原理可以有效控制风扇的转速,以适应不同的冷却需求,从而实现节能的效果。
首先,让我们了解一下冷却塔的工作原理。
冷却塔通过将热水喷洒到填料层上,利用填料的大表面积和通风的作用使热水与空气进行热交换,从而使水温降低。
风扇的作用是增加空气流动,加速热交换过程。
而采用变频节能原理可以通过控制风扇的转速来实现节能。
传统的冷却塔风扇通常采用恒速运行,这会导致在低负荷情况下也以最大速度运转,浪费能源。
而采用变频器控制风扇的转速,可以根据实际冷却需求来调整风扇的运行速度,使其在满足冷却需求的同时,最大限度地减少能耗。
此外,变频节能原理还可以通过优化风扇的运行曲线,使其在不同工况下都能以最佳的效率运行,进一步提高节能效果。
总的来说,冷却塔风扇增加变频节能原理的核心在于通过控制
风扇的转速和运行曲线,使其在不同工况下都能以最佳的效率运行,从而实现节能的效果。
这种技术的应用可以显著降低冷却塔的能耗,提高能源利用效率,对于工业生产中的冷却系统而言具有重要意义。
冷却塔改造案例
冷却塔改造案例:
1. 安装湿式填料:将原本的干式填料更换成湿式填料,利用水蒸发的原理降低冷却塔温度,提高冷却效率。
2. 安装风机变频器:将原本的固定转速风机改为可调节转速的风机,根据实际需求调整风扇的转速,降低耗电量和噪音,提高能效。
3. 安装节能水泵:将原本的高能耗水泵更换为节能水泵,减少水泵的能耗,降低运行成本。
4. 安装冷凝器:在冷却塔系统中加装冷凝器,将废热回收利用,提高能效,减少能源浪费。
5. 清洗堵塞的水管:定期对冷却塔内的水管进行清洗,防止堵塞和积垢,保持水流畅通,提高冷却效果。
6. 优化冷却水循环:合理调整冷却水的循环速度和循环方式,减少能耗和水的损失。
7. 安装冷却水回收系统:在冷却塔系统中加装冷却水回收设备,将冷却后的水再利用于其他需要冷却的设备,提高资源利用率。
8. 使用高效换热器:将原本的传统换热器更换为高效换热器,提高换热效率,减少能源消耗。
9. 密封冷却塔:对冷却塔进行密封处理,减少水的蒸发损失和风阻,提高冷却效果和能效。
10. 控制系统升级:对冷却塔的控制系统进行升级,增加自动
化程度和智能化功能,提高控制精度,减少能耗和人工管理成本。
以上是一些冷却塔的改造案例,通过这些改造措施可以提高冷却效率,降低能耗,增加资源利用率,达到节能减排的目的。
【论文题目】 冷却塔风机变频控制本设计的内容是PLC 控制的冷却塔风机变频控制系统,主要用到了PLC 、触摸屏和变频器。
冷却塔风机变频控制系统配备有一台变频器,对一台风机进行变频控制,其余两台风机工频运行;根据出水温度的变化来控制工频运行风机的起动和停止,实现对水温的初步调节,并对一台风机进行变频控制,对水温进行微调,从而使冷却塔内的水温控制在一个稳定的状态。
关键词:可编程控制器(PLC )、变频器、触摸屏随着变频技术的不断发展和人类节能意识的提高,各种变频装置的应用已在全球各行业产生了显著的经济效益。
【设计方案】通过安装在出水总管上的温度传感器,把出水温度信号变成4-20mA 的标准信号送入PLC 的模拟输入模块,并最终转换为相应的数值(BCD 码),通过编好的PLC 程序,得出的此数值和在触摸屏设定的温度值进行比较,得到一比较参数,送给变频器,由变频器控制一台电机的转速,并根据出水温度的高低,由PLC 控制工频启动的风机的数量,使冷却塔的回水温度控制在设定的温度上。
模拟模块冷 却 塔 冷 却 塔出水总管温度传感器触 摸 屏图1-1 冷却塔风机变频控制系统原理图图1-1为冷却塔风机变频控制系统,其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源,实现电机的无机调速;温度传感器的作用是检测出水管的水温;人机界面主要是通过和PLC 通讯,实时显示水温、电机频率,并可设定相关的给定值。
如图所示,共有三台风机,其中M3是变频控制的,M1和M2是工频控制的。
当系统供电开始时,三台风机处于待机状态,根据出水温度的变化,自动运行系统。
当出水温度达到设定的开机温度时,变频风机M3开始变频运转;如温度继续上升,水温超出工频启动的设定值,且M3变频风机上升到全频运行,开启M1风机工频运转;如温度继续上升,开启M2风机工频运转。
如M3运转频率达到50.0HZ,M2、M3也工频运转,且温度达到报警上限值,则系统会产生一个报警。
23冷却塔风机变频改造方案冷却塔是一种常见的冷却设备,用于将热水或冷却剂排放到大气中,以使其冷却。
冷却塔通常由风机来促进空气循环,以提高散热效果。
然而,传统的冷却塔风机通常是定速运行的,这导致了一些问题,例如高耗电和能源浪费。
因此,对冷却塔风机进行变频改造是一种有效的节能措施,可以降低能源消耗,提高设备的效率。
变频改造方案的主要目标是通过控制风机的转速,使其能根据工作负荷的变化来调整风量。
具体的变频改造方案如下:1.变频器的选型:选择适合冷却塔风机的变频器型号和规格,确保其具有足够的功率和稳定性。
2.风机传动系统的改造:如果冷却塔风机采用皮带传动系统,可以使用双齿轮传动系统替代。
这种传动系统更加稳定和高效,能够减少能量损耗。
3.风机控制系统的改造:安装变频器并与原来的控制系统进行连接,通过变频器来控制风机的转速。
这样,冷却塔风机的转速可以根据需要自动调整,从而实现节能和调节风量的目的。
4.温控系统的改造:安装温度探测器和温控器,测量和控制冷却塔的进水温度。
当进水温度达到或超过设定值时,温控器会自动调整冷却塔风机的转速,以保持合适的冷却效果。
5.变频器的运维和维护:定期检查变频器的运行状态和设定参数,保证其正常工作。
另外,注意变频器的散热问题,保证其在适宜的温度范围内运行。
通过上述的变频改造方案,可以有效地降低冷却塔风机的能耗,提高设备的运行效率。
1.节能减排:由于风机转速可以按需调整,变频改造能够降低能耗,减少对电力资源的消耗,达到节能减排的目的。
2.精确控制:通过变频器可以实现对风机转速的精确控制,使得冷却塔在不同负荷下能够提供所需的冷却效果,提高设备的运行效率。
3.设备寿命延长:变频器可以减小风机的启停冲击,降低设备的磨损和故障率,从而延长了设备的使用寿命。
综上所述,对冷却塔风机进行变频改造是一种有效的节能措施,可以降低能源消耗,提高设备的效率。
变频器的选型和安装要根据冷却塔的实际情况进行,同时要注意变频器的运维和维护。
一种带冷却风机的变频电机改造电路摘要:火电厂锅炉密封风机是涉及到机组安全稳定运行的一类负荷。
普通工频电机自带冷却风机布置在电机尾部,电机在节能变频改造后主电机风机转速必须跟随电机转速转动,在电机低转速下冷却风机转速低,散热效果差。
并且冷却风机启停状态、实时电流、故障信号等信息无法在集控室实时监控,自动化、可视化程度低,影响设备安全稳定性。
本优化改造方案是提供一种带冷却风机的变频电机改造电路,很好地解决了变频改造后主电机风机转速必须跟随电机转速转动,低转速下散热效果差的问题。
并且冷却风机启停状态、实时电流、故障信号等信息传送给集控室实时监控,极大提高设备安全稳定性。
关键词:变频改造;冷却风机;改造电路;实时监控1 设备概述华润电力(贺州)有限公司两台机组4台锅炉密封风机, 1A、2A锅炉密封风机各设置有一套一拖一带手动旁路的变频装置,变频柜布置在#1机锅炉PC配电室、#2机锅炉PC配电室。
设备电气参数:2 存在问题及原因分析普通工频电机自带冷却风机布置在电机尾部,与主电机同轴同转速运行。
电机在节能变频改造后主电机风机转速必须跟随电机转速转动,在电机低转速下冷却风机转速低,出力小,散热效果差。
电机在此工况下运行经常发热烧损。
并且冷却风机启停状态、实时电流、故障信号等信息无法在集控室实时监控,自动化、可视化程度低,影响设备安全稳定性。
(图一)图一3 优化改造方案本方案是把电机的冷却风机改造成独立的工频风机,增加专用的电源回路和控制回路。
电源回路取自变频柜的三相母排,通过空气开关OF1、接触器KM1和热继电器KH1组成电源回路。
冷却风机控制回路也布置在变频柜内,并入变频控制回路,通过接触器KM1线圈和KA3串联组成。
KA3是风机联锁启停继电器,变频器启动时,KA3带电吸合,KA3常开接点闭合冷却风机控制回路接通,导致KM1带电吸合,冷却风机电源回路带电接通风机运行。
从而实现变频启停主电机联锁启停冷却风机,电机在低转速下冷却风机独立工频运行,出力充足,达到很好的散热效果。
变频器在凉水塔风机上的应用凉水塔风机做为公司循环水工段的重要设备,用来冷却生产用循环水的温度,由于夏天和冬天的环境温度不同以及白天和夜里凌晨的温差变化较大,正常情况下,只能通过控制开停电机的数量,来控制温度的变化,这样势必造成电能的浪费,效率也比较低,如果考虑加装变频器,通过变频调速来控制循环水温度,既可以降低损耗又节约了电能,对电网冲击小,对电机有保护作用,还能为公司生产创造更高的效益。
一、存在问题及分析我公司的凉水塔风机电机为低压380V/185KW大功率电机,启动电流很大(额定电流331A,瞬间启动电流可以达到2000A左右),电机硬启动本身对电网会造成严重的冲击,其次会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量。
系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较低或者较高的速度运行,因此进行变频改造是非常有必要的。
变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的,而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。
二、改造具体步骤1、改造原则由于公司凉水塔风机台数较多,根据负荷要求没必要给所有风机全部加装变频器,因此,只对部分凉水塔风机加装变频器,同时为了保证供电回路可靠性,在进行变频改造时我们将尽量保持原有设备主电路和控制电路的完整性,对其电路不作改动,这有利于在变频器发生故障或是检修时,可以很方便地改动回到原有的控制方式上去,这保证了凉水塔风机在变频和工频状态下都可以运行。
2、变频器的选择考虑到变频器应用于低压电动机上的品牌很多,首先要对几个高端品牌的变频器做一下比较。
(1)ABB变频器ACS800系列与西门子变频器的比较:ABB变频器ACS800系列采用DTC控制技术,西门子变频器6SE70采用矢量控制技术;DTC控制技术与矢量控制技术相比较,在低速点上的启动性能好,同时ABB变频器在动态响应精度和转矩响应时间比西门子6SE70系列要好。
中央空调系统变频节能改造案例分析一、前言中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一,电能的消耗非常大,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,满负载下运行最多只有十多天,甚至十多个小时,几乎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,几乎长期在100%负载下运行,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。
随着变频技术的日益成熟,利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合,构成温差闭环自动控制系统,自动调节水泵的输出流量,达到节能目的提供了可靠的技术条件。
二、1、原系统简介某酒店的中央空调系统的主要设备和控制方式:100冷吨冷气主机2台,型号为三洋溴化锂蒸汽机组,平时一备一用,高峰时两台并联运行;冷却水泵2台,扬程28米,配用功率4 5 KW,冷水泵有3台,由于经过几次调整,型号较乱,一台为扬程32米,配用功率37KW, 一台为扬程32米,配用功率55KW, 一台为扬程50米,配用功率45KW。
冷却塔6台,风扇电机5.5KW,并联运行。
2、原系统的运行某酒店是一间三星级酒店。
因酒店是一个比较特殊的场所,对客人的舒适度要求比较高,且酒店大部分空间自然通风效果不好,所以对夏季冷气质量的要求较高。
由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计,且留有10%-20%左右的设计余量。
其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应的调节。
这样,冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行,造成了能量的极大浪费。
为了解决以上问题,我们打算利用变频器、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。
对冷冻、冷却水泵、冷却塔进行改造,以节约电能。
科技成果——自动调压的冷却塔风机技术类别能效提高技术
适用范围
适用于冶金、建材、化工、电力及有色冶炼等企业所有使用冷却水塔企业
成果简介
风机壳体上安装通管,通管的进水口连接自动调压阀,自动调压阀的下部通过水管与出水口连接。
以利用循环水系统中被浪费掉的能量,替代冷却塔的风机电机,驱动风机运转,完全节省掉原风机电机所消耗的电量,实现节能。
技术效果
以1000m3冷却塔为例,其风机电机一般为55kW,按每小时耗电30度计算,每年耗电262800度,按0.65元/度计算,则需支付电费170820元。
若使用本产品进行改造后,去掉了风机电机,即省掉了风机电机耗电,每年可节约170820元能耗开支。
应用情况
承德建龙2台700T冷却塔,风机电机功率22Kw,投入使用后,年节约电费206976元,维修费50000元。
投资估算
以2台700吨冷却塔为例,设备改造费用26万元/台,年节约电费206976元,维修费50000元。
总计年节约256976元。
一年收回所有投资,该设备使用年限为6年。
市场前景
目前国内使用的冷却塔约2万台,具备改造条件约60%,计1.2万台,该公司改造占市场份额的40%,可改造冷却塔近4800台,每年改造50台,可支撑公司运营近100年。
冷却塔风机变频改造实例介绍1 引言深圳某公司生产厂房共有四台冷冻机组,每台冷冻机组由一台冷冻水泵、一台冷却水泵和一台冷却塔组成,其中冷却塔风机容量为18.5kw,冷却机组是为我生产厂房空调工艺设备提供冷冻水最主要的设备,它的运行好坏,将直接关系到生产车间温度的稳定和工艺设备的正常生产,而冷却水质量的好坏将直接影响到冷冻机组的制冷效果。
根据工艺要求冷却水的温度最好控制在28~32℃之间,如果冷却水温度低于28℃,对于冷冻机组运行是不经济的,若高于33℃将影响产品质量,为了满足生产要求,节约能量,对冷却塔风扇电动机进行变频调速改造。
2 变频器的工作原理和节能分析2.1 风机的特性风机是传送气体的机械设备,是把电动机的轴功率转变为流体的一种机械。
风机电机输出的轴功率为:由上式可以看出,风机的风量与风机的转速成正比,风压与转速的平方成正比,风机的轴功率等于风量与风压的乘积,即风机的轴功率与风机电机转速的三次方成正比。
2.2 风机的节能效果图1中风机的压力与风量的关系曲线及扭矩与电机速度的关系曲线,充分说明了调节阀调节风量法与变频器控制的调节风量法的本质区别与节能效果。
(1) 电动机恒速运转,由调节阀控制风量图1 风机的运行曲线如图1所示,调节阀门的开启度,r会变化。
关紧阀门,管道阻力就增大。
管道阻力由r1变到r2,风机的工作点由a点移到b点。
在风量从q1减少到q4的同时,风压却从h1上升到h5,此时电机轴的功率从p1变化到p 2。
(2) 变频器调节电机的速度来控制风量当风量由q1变化到q4时,便出现图上虚线所示的特性。
达到q4、h4所需的电机轴功率为p3,显然p2大于p3,其差值p2-p3就是电机调速控制所节约的功率。
3 冷却塔系统变频改造过程3.1 冷冻机组冷却循环水系统介绍:冷冻机组的冷却循环水系统如图2所示。
冷冻机组的冷却循环水系统主要由冷冻机组、冷却水泵、冷却塔组成。
冷却水经冷却水泵加压后,送入冷冻机组的冷凝器,届时,由冷却水吸收制冷剂蒸气的热量,使制冷剂冷却、冷凝。
冷却塔风机变频改造实例介绍
1 引言
深圳某公司生产厂房共有四台冷冻机组,每台冷冻机组由一台冷冻水泵、一台冷却水泵和一台冷却塔组成,其中冷却塔风机容量为18.5kw,冷却机组是为我生产厂房空调工艺设备提供冷冻水最主要的设备,它的运行好坏,将直接关系到生产车间温度的稳定和工艺设备的正常生产,而冷却水质量的好坏将直接影响到冷冻机组的制冷效果。
根据工艺要求冷却水的温度最好控制在28~32℃之间,如果冷却水温度低于28℃,对于冷冻机组运行是不经济的,若高于33℃将影响产品质量,为了满足生产要求,节约能量,对冷却塔风扇电动机进行变频调速改造。
2 变频器的工作原理和节能分析
2.1 风机的特性
风机是传送气体的机械设备,是把电动机的轴功率转变为流体的一种机械。
风机电机输出的轴功率为:
由上式可以看出,风机的风量与风机的转速成正比,风压与转速的平方成正比,风机的轴功率等于风量与风压的乘积,即风机的轴功率与风机电机转速的三次方成正比。
2.2 风机的节能效果
图1中风机的压力与风量的关系曲线及扭矩与电机速度的关系曲线,充分说明了调节阀调节风量法与变频器控制的调节风量法的本质区别与节能效果。
(1) 电动机恒速运转,由调节阀控制风量
图1 风机的运行曲线
如图1所示,调节阀门的开启度,r会变化。
关紧阀门,管道阻力就增大。
管道阻力由r1变到r2,风机的工作点由a点移到b点。
在风量从q1减少到q4的同时,风压却从h1上升到h5,此时电机轴的功率从p1变化到p 2。
(2) 变频器调节电机的速度来控制风量
当风量由q1变化到q4时,便出现图上虚线所示的特性。
达到q4、h4所需的电机轴功率为p3,显然p2大于p3,其差值p2-p3就是电机调速控制所节约的功率。
3 冷却塔系统变频改造过程
3.1 冷冻机组冷却循环水系统介绍:
冷冻机组的冷却循环水系统如图2所示。
冷冻机组的冷却循环水系统主要由冷冻机组、冷却水泵、冷却塔组成。
冷却水经冷却水泵加压后,送入冷冻机组的冷凝器,届时,由冷却水吸收制冷剂蒸气的热量,使制冷剂冷却、冷凝。
冷却水带走制冷剂热量后,被送入冷却塔,经布水器,通过冷却塔风机降温,降温后的冷却水通过出水管,流入冷却水泵,经加压后再送入冷冻机组的冷凝器。
图2 冷冻机组冷却循环水系统图
3.2 冷却塔变频节能改造原理
冷却塔是冷冻机组的冷却水最主要的热交换设备之一,它主要靠冷却塔风机对冷却水降温,风机过去是靠交流接触器直接启动控制,风机的转速是恒定的,不能调速,因此,风机的风量也是恒定的,不能调节。
为了使冷冻机组进口冷却水温度保持在28~32℃之间,我们在冷却水泵的出口,即冷冻机组的冷却水进口管道上安装一个温度传感器,采集冷却水温度,通过给出一路模拟信号给变频器,经变频器自身的pid进行调节如图3所示,变频器给出适当的电压和频率给冷却塔电机调节冷却塔风机转速和输出功率,这样形成一个闭环反馈系统,维持冷却水温度,从而降低冷却水温度,冷却水温度降低时,减小风机转速,放慢热交换的速度,从而减慢冷却水温度的降低。
4 冷却塔风机改造主电路介绍及元器件选择
图3 冷却塔变频改造示意图
图4 冷却塔风机主回路图
冷却塔风机改造主电路图如图4所示。
原冷却塔风机电机的主要技术参数:
电机型号:y180m-4 额定电压:380v 频率:50hz
功率:18.5kw 额定电流:35.9a 转速:1470r/min
防护等级:ip44 工作制:s1 绝缘等级:b级
接法:δ cosф=0.82
(1) 变频器
根据工艺要求,我们选用的是abb acs 400系列变频器,该变频器用于鼠笼式电动机的速度和转矩控制,模块化设计,具有体积小、安装简便、节能能源、控制准确、安全可靠等特点。
主要技术数据:
功率范围:2.2~37kw;
电源范围:三相,ac200~480v±10%;
电源频率:48~63hz;
控制连接:2个可编程的模拟输入(ai);
1个可编程的模拟输出(ao);
5个可编程的数字输入(di);
2个可编程的继电器输出(ro);
保护特性:过流保护、i2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通迅故障保护、ai信号的丢失保护等。
丰富的菜单功能:内置pid、pfc、预磁通等八种应用宏,只需选择需要的应用宏,相应的所有参数都自动设置,输入输出端子也将自动配置,这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间,减少出错。
由于风机类设备属于平方转矩,故选定的abb变频器型号为:acs401002032型,适应电机功率pn=18.5kw。
(2) 快速熔断器
在变频器进线处安装一组熔断器,作短路保护,选择abb 公司的开关型熔断器,规格为si ba nh00gl/gg50a。
(3) 负荷开关
由于每次在对电机检修保养后,对电机的绝缘进行测量时,都要把电机与变频器之间电缆断开,防止对变频器的损坏,所以在变频器的出线侧加装1个负荷开关,型号为:lts-100 100 a。
(4) 温度传感器
用于对冷却水温度监测用的温度传感器为:pt100、测量范围0~50℃±0.2°,输出信号为4~2 0ma
(5) 为了更好的为变频器散热,我们在变频器启动柜顶上加装了一台排风扇。
5 冷却塔风机节能改造的控制电路介绍及操作说明
图5 冷却塔风机控制回路原理图
冷却塔风机变频节能改造控制原理详见图5。
每台冷却塔有两种控制状态,分为手动和自动状态;
(1) 手动状态
在此状态下变频器将开环运行,风机的转速用手动通过调节给定电位器的方式调节,通过调节风机的转速,从而调整冷却水的温度。
(2) 自动状态
在此状态下变频器将根据温度传感器给入的模拟信号(4~20ma)通过自身的pid控制调节,
此时这频器将闭环运行。
(3) 表1为温度与反馈信号的实际对应数据。
表1 温度与反馈信号数据
6 系统接线及调试步骤
6.1 变频器通电前检查
(1) 检查变频器外观良好;
(2) 主电路、控制回路接线正确,良好;
(3) 主电路地线和控制电路地线、公共端、零线的接法符合要求;
(4) 电源电压符合要求,正常。
6.2 变频器空载通电检验
(1) 将变频器与电机间负荷开关qs2断开;
(2) 合上电源开关熔断器组qs1变频器通电;
(3) 经检查变频器通电显示正常;变频器内部冷却风机运行正常;变频启动柜排风扇运行正常。
(4) 按《冷却塔风机节能改造变频器基本参数设置表》设置参数;
(5) 将变频器模拟输入配置跳线设置为: ai1断开,ai2接通;如图6所示。
图6 变频器模拟输入跳线配置示意图
(6) 连接变频器端子与柜内接线端子的连线,
(7) 手动启动变频器,通过频率设定电位器给予某一个运行频率,变频器运行正常,电源、运行指示正常。
(8) 接好变频器柜外部的连线,准备带载试运行。
6.3 变频器带载试运行
(1) 断开电源开关qs1后,合上负荷开关qs2后,再合上电源开关qs1;
(2) 将限幅最小频率(参数2007)整定值为20hz;
(3) 手动启动变频器,通过频率给定电位器给定频率,变频器运行正常,电机运行方向、电流、温升正常,旋转平稳,升降速平滑,电源、运行指示正常;但在调整过程中发现,电机运行在25hz左右时,风机风叶摆动较大,这是由于如在风机的喘拒点范围,因此避开该拒点就解决了。
故将限幅最小频率(参数2007)整定值改回30hz,风机运行平稳;
(4) 停止变频器手动运行后,合上手动/自动选择开关sa,将变频器改为自动控制,变频器、电机运行正常,电机旋转平稳,升降速平滑。
7 冷却塔风机变频改造节能效果分析
这次节能改造的效果是非常显著的,从运行观察中发现,环境温度如果22℃以下时,电机运行在30hz(2.4kw)左右,冷却水温度在28℃左右,环境温度在22~35℃之间时,电机运行在30~45hz(2.4~15.7kw)之间,冷却水温度在28~32℃之间时,白天特别炎热(36℃以上)时,电机运行在48hz,冷却水温度在33℃左右。
节能效果比较:如表3所示。
8 总结
冷却塔风机变频改造具有以下优点:
·操作方便,安装简单;
·能进行无级调速,调速范围宽,精度高,适应性强。
·节能效果非常明显;
·由于采用了变频控制,随着转速的下降,风压、风量也随之下降,使得冷却水的散失也下降,节约了水量。
·由于用水量下降,水的硬度指标上升减慢,使得水处理的用药量减少;
·由于转速下降,减少了减速箱的磨损,延长了减速箱的寿命;
总之,冷却塔变频器控制系统的使用,使得厂房调温系统可靠性提高,安全性好,具有明显的节电效果。
参考文献
[1] acs 400系列变频器用户应用手册[z]
[2] 韩安荣. 通用变频器及其应用(第2版)[m]. 北京:机械工业出版社。
[3] 张燕宾. 变频调速应用实践(第1版)[m].
[4] 吴忠智,吴加林. 变频器应用手册(第2版)[z]. 北京:机械工业出版社。
作者简介
宋峰青(1958-) 电工高级技师/工程师在企业从事电气设计及设备改造18年,96年从事职业教育任实习指导教师,98年开始从事电工技师教学工作,长期以来协助企业的技师进行设备的变频节能改造,著有《电工技能考核指导》、《变频器原理及应用》专著。