财富广场中央空调水泵变频节能改造方案一、概况财富广场的中央空调主机为2台开利离心式水冷机组，制冷量700USRT，蒸发器流量为423.4M3/H，冷凝器流量为507.6M3/H；空调系统全年制冷平均开机月12个月，夏季每天运行12小时，秋冬季每天运行5小时，年累计运行3000小时。
配套冷冻泵为55KW 2台，流量450 M3/H，扬程32米，采用1用1备的工作方式，已安装了变频（50Hz运行，仅起软启动作用）；配套冷却泵为75KW 2台，流量750 M3/H，扬程28米，采用1用1备的工作方式，目前没有安装变频；多数时间内冷冻泵、冷却泵的进出水温差一般在3-5℃左右。
从初步了解的数据可以看到，该空调系统的设计工况偏离最佳工况点，主机能耗、水泵能耗增大，对冷冻和冷却水泵进行变频节能改造，合理调节水系统流量，使主机运行在最佳工况，保证中央空调系统在制冷负荷变化时，自动跟随、动态调节，可以有效实现系统主机和水泵的整体节能。
二、中央空调系统的设计依据一般来说，中央空调系统的最大负载能力是按照天气最热，负荷最大的条件来设计的，存在着很大宽裕量，但实际上系统极少在这些极限条件下工作，根据有关资料统计，空调设备97%的时间运行在70%负荷以下波动，所以实际负荷总不能达到满负荷，特别是冷气需求量少的情况下，主机负荷量低，为了保证有较好的运行状态和较高的运行效率，主机能在一定范围根据负载的变化加载和卸载，但与之相配套的冷却水泵和冷冻水泵却仍在高负荷状态下运行，（泵功率是按峰值冷负荷对应水流量的1.2倍选配）这样会带来以下一系列问题：1.水流量过大使冷水系统进水和回水温差降低，恶化了主机的工作条件、引起主机热交换效率下降，造成额外的电能损失。
2.由于水泵压力过大，通常都是通过调整管道上的阀门开度来调节冷却水和冷冻水流量，因此阀门上存在着很大的能量损失。
3.由于中央空调冷却水、冷冻水系统运行效率低，能耗较大且属长期运行，进行节能技术改造是完全必要的。
三．调节水泵转速的节电原理采用交流变频技术控制水泵的运行，是目前中央空调系统节能改造的有效途经，图一绘出了阀门调节和变频调速控制两种状态比较的水泵功率消耗一流量关系。
从上图中可见用变频调速的方法来减少水泵流量的经济效益是十分显著的，当所需流量减少，如水泵转速下降到额定转速的60%，此时变频调速比阀门控制更加节能60％。
当所需流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降。
如水泵转速下降到额定转速的60%即频率F=30Hz时，其电动机轴功率下降了78.4%，即节电率为78.4% 。
四、中央空调系统构成及变频节能改造技术方案房间冷却塔冷却泵冷冻泵冷却进水温度冷却出水温度冷冻回水温度冷冻出水温度变频节能控制柜变频节能控制柜溴化锂机组图二 中央空调系统构成及变频节能改造示意图● 节能系统主要配置：三菱F700或ABB ACS500系列变频器、人机界面、KC 智能模糊控制器、电度表计量系统等；● 实现功能：采用智能模糊控制，根据冷冻、冷却出回水的温差和温度进行自动变频运行，在满足冷气量需求的同时，实现最大限度的节电率；采用RS485通讯控制，能在人机界面上显示电动机的实时电参数，如：电动机的功率、电流、电压、运行频率、节电率等等，使节能效果一目了然。
●采用先进的三菱工控产品和智能模糊控制技术改造该中央空调的冷冻水泵、冷却水泵。
温度采集RS485通讯协议RS485通讯总线KC智能模糊控制器5.7寸人机冷却出水温度冷却回水温度冷冻回水温度冷冻出水温度55KW变频器75KW变频器1拖2 1#冷冻泵 2#冷冻泵 1拖2 1#冷却泵 2#冷却泵已有的变频控制系统本次设计的变频控制系统图三 变频节能改造系统框图图四财富广场变频节能原理图（冷却水泵按软启动1对1配置）采用图三~图四的配置，制冷运行时，可以保持1台55KW冷冻水泵（原有变频）和1台75KW冷却水泵，同时在变频状态下运行；也可以通过切换到工频状态运行，在工频和变频混合开机时，最多可以同时运行2台冷冻水泵、2台冷却水泵；这样配置系统的可靠性大大提高，水泵系统中共装有1个水泵电度表，节电效果更加显著可以实测冷却水泵在变频和工频运行时的电能消耗，节电效果一目了然。
具有水泵高速运行时间的设定和自动运算功能，自动根据当前的水温和环境，经模糊运算后得出水泵最佳最短的高速运行时间，使其与主机的负荷和现场的制冷效果自动匹配，从而获得最佳的节电效果。
1）对冷冻泵进行变频改造原理（配合已有的变频进行改造）控制原理说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻泵的回水温度和出水温度读入内存，并计算出温差值；然后根据冷冻泵的回水与出水的温差值和温度进行模糊运算，来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能；变频器的启动、停止、运行频率的改变及监控显示数据如变频器输出功率、变频器输出频率、输出电流，输出电压等都是由PLC控制器通过485通信协议实现的，并且系统能自动进行冷冻泵（冷却泵）节电率计算。
2）对冷却水循环泵进行变改频改造原理由于冷冻机组进行热交换时，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，进行降温冷却处理后，再送回冷冻机组。
因此，对冷却泵来说，以进水和回水间的温差作为控制依据，实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。
温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却泵的循环速度，以节约电能。
3）冷却塔风机进行自动启停改造当空调主机负荷降低后，冷却水也随着温度下降，同时我公司开发的智能模糊系统可以自动根据冷却水的温度进行冷却塔风机的自动启停控制，在满足机组的散热的前提下，实现冷却塔风机的停机节能。
五、我公司配置的中央空调泵系统节能设备的特点1）变频系统采用三菱F740系列变频器,对励磁电流进行最佳的调整, 使电动机的效率得到更大幅度的提高,更进一步实现高效节能；2）配备触摸屏人机介面，操作控制简捷，各种数据显示直观；3）配备可编程控制器、4CH温度A/D模块、RS485通信模块等；4）采用先进的智能模糊控制技术，节电效果大幅提高；5）智能模糊控制系统不会出现超调现象，同时抗干扰能力很强；6）内置瞬时停电再启动功能及再试启动功能,在无人看管的情况下,完全自动化运行；7）具有宽广的输入电压范围；8）对水泵实现软停和软起，可完全消除网管水锤效应；9）可随时调节管路中的压差，保证在合适的范围内；10）配置灵活，自动化程度高，各种功能（含保护功能）齐全，灵活可靠；11）占地面较小，投入少，效率高；12）运行合理，电机、水泵、联轴器的使用寿命将大大提高；13）冷却泵的年平均节电率在45%以上。
六、触摸屏人机介面的功能触摸屏作为图形操作终端，已成为操作者与其所控制的机器之间的一种完整连接，使用触摸屏可以增进人和机器之间的关系，从而可不断提高机器性能，并增加许多新的功能；以其极高的性能价格比在业界得到了广泛的应用。
图六触摸屏监控画面●由于采用了智能自动化工控系统，配合通信协议，各种监控数据直接从变频器中读出，数据显示更加准确，且直观明了，可在触摸屏上显示变频器输出功率、变频器输出频率、输出电流，输出电压等等（如图所示）。
●具有画面显示功能，最多可显示500幅制作画面，可以全中文显示和操作，操作者（使用者）按照中文提示可以方便地对设备或系统进行操作（见上图）；●具有监视功能，可用数值或条形图监视并显示可编程控制器字元件的设定值或现在值；●具有数据变更功能，可以变更正在监视的数值；●具有报警功能，可以对各种预先设定的条件进行报警。
七、节能改造后的冷却水泵电机变频节能效果分析1.主机制冷时，全年开机约12个月，累计年运行3000小时，75KW冷却泵最小每年可以节约电能＝70KW（实测功率）×3000小时/年×45％（节电率）＝94500KWH2.电费：1.00元/ KWH3.水泵合计每年节约电费＝94500KWH×1.00元/ KWH＝94500元/年系，预计经过变频改造后水泵平均能节能45%以上，很快就可收回所有的投资费用。
1.包含以上材料、节电系统设计费、安装调试费、维护管理费、利润、税金的节能设备改造投资为xxx元。
2.水泵每年节约电费＝94500元；3.投资回报期＝设备总投资费用xxx÷每年节约电费94500≈xx年；6. 经过xx年的节能运行后，即可收回所有的投资费用，而改造后若节电率提高，回收周期将大大缩短。
九、技术改造后对系统设备带来的好处对冷冻泵而言，由于水泵大多数的时间都运行在额定转速以下，使得水泵的机械部件的磨损如电机轴承的机械磨擦减少，机械部件的使用寿命大大延长，从而也使得中央空调机组设备的维护周期延长，设备的维护费用成倍减少，综合经济效益大幅提高。
由于变频器采用软启动方式，启动电流得到了有效的抑制，避免了原来降压启动带来的对设备的冲击，特别是对变压器的冲击，为系统设备和变压器的安全运行提供了有利的技术保障，同时也延长了系统设备的使用寿命。
采用变频器运行后，提高了机组运行的工作效率，降低了电机的噪声和温升，也降低了电机的震动，提高了设备的自动化水平，电气故障率大大降低，可靠性提高；全中文操作系统，人机界面友好，设备档次大幅提高。
十、中央空调泵系统节能改造实例：实例一：锦湖宾馆中央空调节能改造锦湖宾馆开利中央空调自2002年5月1日经变频节能改造后，投入运行以来系统节电运行效果十分显著，一直以来冷冻泵运行频率在30—35Hz 左右；冷却泵运行频率在30—40Hz左右，系统节电率在60%以上，取得了显著的经济效益，以下为实测的数据：（冷冻泵功率45KW，冷却泵功率30KW）项目运行日期与时间改造前的水泵改造后的水泵节能效果基准功率KW耗电量Kwh运行平均功率KW耗电量Kwh节电量KW节电率％2002年5月720小时75 54000 28.08 20220 33780 62.55 2002年6月724小时75 54300 27.31 19770 34530 63.59锦湖宾馆实际节能效果测试及经济效益分析如：5月份（1—31日）实测数据为：节能运行时间=720小时，本月电度表度数=20220 Kwh；按变频改造前的功率核算月耗电量=75Kw×720h=54000 Kwh；5月份节能运行后共节电33780 Kwh，本月节电率为62.55% ，取得了令人瞩目的经济效益（注：冷冻和冷却水泵基准功率合计为75KW，在改造前多次实测后，已用合同形式确认）。