制冷系統(tǒng)經(jīng)變頻改造

一、公司介紹

廣州市風(fēng)華機(jī)電設(shè)備有限公司是丹佛斯(Danfoss)中國一級代理商，公司有著多年應(yīng)用和銷售自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，專注于食品飲料、包裝、染整、化工、塑料、橡膠、機(jī)床、水處理等行業(yè)，并提供整套的傳動(dòng)解決方案與產(chǎn)品。以優(yōu)質(zhì)服務(wù)為各大企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)工控產(chǎn)品及各種備品備件，是以優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持為主導(dǎo)，優(yōu)良的售后服務(wù)為保障，集開發(fā)、銷售、維修、工程為一體的工業(yè)自動(dòng)化的專業(yè)公司。

二、風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載特性概述

風(fēng)機(jī)、泵類屬于二次方遞減轉(zhuǎn)矩的負(fù)載性質(zhì)，對于二次方遞減轉(zhuǎn)矩的這種性質(zhì)負(fù)載，其流量與負(fù)載的轉(zhuǎn)速成正比變化，壓力（揚(yáng)程）的變化與流量的變化成平方關(guān)系，而其功率的變化則與流量的變化成立方關(guān)系；調(diào)節(jié)負(fù)載大小的各種方式（手段）的能量需求效果比較圖中，變頻器調(diào)節(jié)方式的能量需求小，其曲線接近負(fù)載能量需求的理想曲線。

通常在設(shè)計(jì)中，用戶風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)揚(yáng)程和流量比實(shí)際需要的揚(yáng)程和流量高出很多，這樣造成“大馬拉小車”現(xiàn)象，導(dǎo)致電能的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且用戶也無計(jì)可施，但利用變頻器可以適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率從而降低轉(zhuǎn)速，使送風(fēng)流量恰到好處地與系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)匹配，從而輕而易舉地將部分電能節(jié)約下來。特別是對長年運(yùn)行且負(fù)荷變化的系統(tǒng)，節(jié)能效果更為明顯，節(jié)電率可達(dá)20%-40%。

三、該工廠制冷系統(tǒng)概述

該制冷系統(tǒng)為佛山某某飲料生產(chǎn)加工工廠集中供冷凍水車間設(shè)備使用。

冷凍水箱設(shè)置在制冷機(jī)房內(nèi)，設(shè)置在冰水機(jī)房的循環(huán)泵將冷凍水箱水經(jīng)板式換熱器過冷回流至水箱，板式換熱器冷測設(shè)置兩臺260RT低溫冷水機(jī)組制冷，板式換熱器熱側(cè)設(shè)置循環(huán)泵換熱，系統(tǒng)再設(shè)置一組冷凍水給水總泵向總系統(tǒng)供冷凍水。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，均沒有考慮冷卻泵、冷凍泵、循環(huán)泵采用變頻控制（如下表1），而是采用傳統(tǒng)的星三角啟動(dòng)方式（舊電柜見下圖1），根據(jù)對系統(tǒng)運(yùn)行工藝的觀察，泵總功率110.5KW，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，存在較大的節(jié)能空間。

表一：泵數(shù)量、功率統(tǒng)計(jì)

圖1：舊工頻柜

四、運(yùn)行及耗能情況分析

1、整個(gè)控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，未能進(jìn)行精確控制，效益、能耗比低下。

2、所測試的運(yùn)行電流可看出，所有電機(jī)負(fù)載都存在“大馬拉小車”的這一現(xiàn)象，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

3、控制信號（如：溫度、水壓等）變化快，其電機(jī)起/停現(xiàn)象頻繁。電網(wǎng)沖擊電流大，其電機(jī)啟動(dòng)電流一般是其額定電流的5~7倍，影響電網(wǎng)品質(zhì)，電能浪費(fèi)嚴(yán)重；而且機(jī)械設(shè)備承受的沖擊大，使其機(jī)械磨損大，壽命降低，增加維護(hù)費(fèi)用，影響生產(chǎn)，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

五、改造方案

1、設(shè)計(jì)原理

根據(jù)實(shí)際情況及以上的分析：整個(gè)系統(tǒng)控制方式采用閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)，用壓力傳感器、溫度變送器測量管網(wǎng)溫度、壓力，經(jīng)PLC采集，實(shí)現(xiàn)PID自動(dòng)控制，同時(shí)可在HMI上設(shè)置管網(wǎng)的恒定壓力、溫度，及監(jiān)視各水泵的運(yùn)行情況、官網(wǎng)壓力與溫度。

2、電柜清單

六、改造效果

制冷系統(tǒng)經(jīng)變頻改造后，電能、水節(jié)約效果明顯，為客戶帶來實(shí)實(shí)在在的收益，自動(dòng)化程度大大提高，也降低了維護(hù)人員的操作及維護(hù)要求。