PLC和变频器在中央空调系统中的节能应用论文.docx

国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师论文 （国家职业资格二级） 论文题目：PLC和变频器在中央空调系统中的节能应用 摘要 本文介绍了我公司中央空调系统原控制方式是传统的接触器和继电器控制，不能跟随外界的气候和温度及负载变化而作出对空调主机全自动调节控制，特别是在部分负荷时固定冷却水流量或采用截止阀对水流量进行调节时将严重影响中央空调系统的运行质量及其能源的浪费，后来领导要求对其各个空调循环系统进行改造，本文着重探讨运用PLC和变频技术对中央空调冷却水采用变水量节能控制方案以及利用变频技术改变水泵电机转速来调节流量和压力的变化取代阀门控制流量，促进整个中央空调各个循环系统的得到优化，达到了全自动智能控制中央空调系统的目的，能取得了良好的效果及经济效益。 关键词 PLC、变频器、中央空调、系统改造 主要内容 中央空调系统是现代社会企业特别是现代物业大厦，宾馆商场不可缺少的配套设施之一，它能给人们带来四季如春，温馨舒适的每一天，它是企业比较重要的动能设备之一，由于中央空调功率大，电能消耗非常大，加上设计上存在“大马拉小车”的现象，使得中央空调所用电费成为企业一项巨大的开支，能耗约占企业动能设备总用电量消耗的40-50%。由于因为季节和昼夜的变化，宾馆酒楼客人入住率的变化及娱乐场所开放时间变化，这样大厦所需要冷量具有很明显的需求变化，而传统中央空调并不能监测环境的变化而调节自身的能耗， 在实际工作中发现，中央空调系统系统中冷水机组在满负荷情况下运行的时间并不多，而绝大部分时间的负荷都是在55%—75%之间运行。通常冷水机组的负荷使用量都是能根据末端负载的使用量和使用条件对冷水机组进行负载自动调节，但在中央空调系统系统中与冷水机组配套使用的冷水循环泵、冷却循环泵却不能自动调节其负载，只要中央空调系统运行，其长期处在100%负载下运行，对中央空调系统的运行环境和运行质量造成不良影响，同时也造成了能量的极大浪费。随着PLC、变频技术的日益成熟，有效利用PLC、变频器、数模转换模块、温度模块、温度传感器等器件的有效结合，可以很好的构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出功率和流量，达到既可以自动控制水泵又节能的目的。 四、改造前： 广州市华以泰国际大厦概况 广州市华以泰国际大厦空气-水系统的中央空调在2008年安装投入使用，空调运行方案采用并联供冷模式。华以泰国际大厦是一座三十层综合大楼，地下室设备层至天面118米，空调面积大约30000㎡。采用全集中供冷。 4.1空调系统主要设备： （1）螺杆式冷水机组YKEPEPQ65CMG/XD22（1758KW）两台, YEWS200SA50DL（695KW）一台； （2）末端设备336台盘管风机；冷冻水泵KTZ200-150-320A（45KW）三台，KTB125-100-320(22KW)二台 （3）冷却水泵KTB150-125-410A(55KW)三台，KTB125-100-410A,(37KW)二台。 （4）冷却塔 KT-300(7.5KW)二台 KT-150(4KW)一台，进水压头5～7米）。 4.2空调设备连接方式： （1）冷冻水系统管路 冷冻水泵与冷水机组蒸发器采用压入式连接，单级泵管路，与冷水机组一一对应配置，具有送回水干管。层间水平管有限流装置调节层间流量。 （2）冷却水系统管路 冷却水泵出口接冷水机组冷凝器进水端，单级泵管路，与冷水机组冷却塔一一对应配置，具有回水干管。冷却塔之间设均压管同一水位运行。 4.3中央空调系统存在的问题 中央空调系统在设计时都是根据建筑面积、当地气候、最大负载量来设计的，且预留有10%—20%左右的设计余量。其中冷水机组是可以根据负载变化而随机自动进行加载或减载操作，而冷水泵和冷却泵却不能随着负载变化做出相应的调节，这样冷水泵和冷却泵系统就跟随中央空调系统运行，一直处于大水流量、小温差、满负荷运转的状态下运行，造成了水泵做功的极大浪费和电能消耗。而且冷冻水、冷却泵的启动方式均为Y—△启动，电机的启动电流为其电机额定电流的3—4倍，在如此大的电流冲击下，接触器的使用寿命缩短，同时启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象容易对机械部件、轴承、轴封、阀门和管道等造成损坏，从而增加维修工作量和配件费用。由于冷水泵输送的冷量不能跟随中央空调系统负载的变化而改变，其热力工况的平衡只能由人工去调整冷水机组的出水温度，用其大流量来掩盖其小温差，这样不仅浪费大部分能量，同时也恶化了系统的运行环境和运行质量，特别是在环境温度偏低时，及一些末端设备温控出现故障或灵敏度下降时，将会导致末端设备出风温度不正常，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。 在水系统方面由于定水量系统控制简单，但节能效果差，多用于生产工艺对系统稳定运行性要求高的场合；变流量系统节能性能好，但控制