CN1904503A - 恒速离心式冷水机组压缩机变频节能改造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种恒速离心式冷水机组压缩机变频节能改造节能，采集了机组的冷冻出水温度、温度设定值、冷冻回水温度、冷冻水流量、导流叶片开度、压缩机实际转速等变量和参数，通过冷水机组压缩机变频智能模糊控制***，优化压缩机转速和优化导流叶片开度，使机组在各种工况下，尤其是部分负荷情况下，始终处于最佳运行状态，同时提高压缩机的效率，降低制冷机组的运行功耗，实现中央空调冷水机组的节能和经济运行，年平均节能效果在30％以上。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种中央空调恒速离心式冷水机组压缩机变频节能改造装置，仅针对中央空调恒速离心式机组，对机组的离心式压缩机进行变频节能改造，减少压缩机的运行功率，实现中央空调冷水机组的节能和经济运行。
二、背景技术
由于中央空调恒速离心式冷水机组压缩机不排除在满负载状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需求来决定压缩电动机的容量；在实际运行中，空调机组的外界负荷往往是频繁变化的，机组在部分负荷运行的时间所占的比例是非常高，因此必须要进行机组的能量调节，以保证在部分负荷时的制冷量需求，调节机组的容量，减少压缩机的运行功率；目前通常的方法是通过调节进口导流叶片，改变气体进入叶轮的方向来改变压缩机的运动特性，以达到压缩机转速不改变的情况下，调节离心式冷水机组的容量之目的；这种机组的容量调节方法，在部分负荷运行时，能效比较低，压缩机运行功率大，无法实现节能和经济运行。
三、发明内容：
(1)本发明要解决的技术问题
为了解决现有的恒速离心式冷水机组在部分负荷运行时，能效比较低，压缩机能耗过大，无法实现节能和经济运行的问题，本发明提供一种恒速离心式冷水机组压缩机变频节能改造的装置，通过对冷水机组压缩机进行变频调速改造，同时优化调节进口导流叶片的开启度，使机组处于最佳运行状态，从而降低机组在部分负荷运行时的运行功率，实现节能和经济运行。
(2)本发明所采用的技术方案
本发明为了更好地实现离心式冷水机组压缩机变频节能改造的节能效果，采集了机组的冷冻出水温度、温度设定值、冷冻回水温度、冷冻水流量、导流叶片开度、压缩机实际转速等变量和参数(参见附图1)，通过冷水机组压缩机变频智能模糊控制***，优化压缩机转速和优化导流叶片开度，使机组在各种工况下，尤其是部分负荷情况下，始终处于最佳运行状态，同时提高压缩机的效率，降低制冷机组的运行功耗，实现中央空调冷水机组的节能和经济运行。
本发明的基本控制参数是冷冻水出水温度实际值与设定值的温差、实时采样冷冻水流量与温差等变量运算后的制冷量负荷。当机组在70％～100％冷负荷工况下运行时，导流叶片全开，电动机速度逻辑完全由温差控制，进入压缩机性能曲线区域1运行(参见附图2)。随着冷负荷的下降，当机组在50％～70％冷负荷工况下运行时，电动机转速将减小，直至转速达到最小为止，进入压缩机性能曲线区域2运行(参见附图2)，此时，电动机将保持在最小转速，由智能模糊控制***给导流叶片控制逻辑提供信号，使其减小导流叶片的开度。随着冷负荷的继续下降，智能模糊控制***继续关闭导流叶片，当机组在制冷量太小时即冷负荷下降到小于50％工况下运行时，会造成制冷剂吸气量不足，制冷剂气流不能均匀地流入叶轮每个流道，因而叶轮不能正常排气，致使排气压力陡然下降，压缩机处于不稳定工作区，压缩机要发生喘振。为了避免喘振发生，机组在制冷量小于50％工况下运行时，智能模糊控制***应及时提高电动机的转速，这时进入压缩机性能曲线区域3运行(参见附图2)。总之，在任何工况下，冷水机组压缩机变频智能模糊控制***都能根据冷水出水温度与设定值的温差和制冷量负荷率，来优化电动机转速和导流叶片的开度，从而满足负荷要求，并使机组性能最优，效率最高，压缩机节电效果最高。
(3)有益效果
1.本发明涉及的压缩机变频节能改造装置，可大大提高在部分负荷运行时的工作效率，年平均节能效果在30％以上。
2.本发明涉及的压缩机变频节能改造装置，增强了机组的卸载能力，可以有效地防止喘震的发生。
3.本发明涉及的压缩机变频节能改造装置，实现了机组的软启动，避免了机电式启动器在启动时高达5倍的电流冲击，由于没有电流冲击，特别适合于电源容量不足的场所，如采用发电机供电***。
4.本发明涉及的压缩机变频节能改造装置，压缩机电机等设备的寿命得到有益的延长，可以全面节省维护费用。
5.本发明涉及的压缩机变频节能改造装置，使压缩机电机的功率因素达到95％，也改善了机房的噪声，运行环境宁静。
四、附图说明：
图1：冷水机组压缩机变频智能模糊控制***图
图2：离心式压缩机性能曲线图
五、具体实施方式：
开利19XR5555457DHS离心式冷水机组，该机组的制冷量2461KW/700冷吨，压缩机电机功率472KW，额定电流817A，蒸发器流量423M3/H，冷凝器流量508M3/H，冷冻泵75KW二台，流量500M3/H，冷冻泵55KW二台，流量630M3/H，水泵1用1备方式运行。
根据对2年来机组运行记录调查分析得知，冷水机组在负荷最大时，冷冻水出回水温度8℃～11.5℃，冷却水进出水温度31℃～35℃，压缩机的电流负载率为83％，而全年的多数时间内，冷冻水温差在3℃以内，平均电流负载率为60％，机组处于部分负荷情况下运行，虽然可以进行通过调节进口导流叶片，改变气体进入叶轮的方向来改变压缩机的运动特性，以达到压缩机转速不改变的情况下，调节离心式冷水机组的容量之目的；这种机组的容量调节方法，在部分负荷运行时，能效比较低，压缩机运行功率大，无法实现节能和经济运行。
下面以开利19XR离心式冷水机组为例，采用本发明装置的技术，进行具体实施说明恒速离心式冷水机组压缩机变频节能改造过程，变频器选用三菱FR-F740-S500K-CHT 500KW，额定电流866A。安装本发明装置时，必须在整个机组停电后进行，把原启动柜内的压缩机的电机线接入到变频器的UVW端子上，从原启动柜引出动力线接入变频器的RST端子上，同时还接入机组运行控制信号、停机信号、报警信号，最后改造***还安装传感器采集机组的冷冻水出水温度、冷冻回水温度、冷冻回水流量、导流叶片开度等变量，而冷冻出水温度设定值、压缩机实际转速等参数则由改造后的控制***设定和从变频器中采集压缩机转速信号。
压缩机变频节能改造完成后，机组开机操作方式与原来相同，机组开机后，冷水机组压缩机变频智能模糊控制***，通过采集了机组的冷冻出水温度、温度设定值、冷冻回水温度、冷冻水流量、导流叶片开度、压缩机实际转速等变量和参数，发出精确的速度指令和导叶开度指令，通过变频器优化调节压缩机转速，通过执行机构来优化控制导流叶片的开度，压缩机的运行功率大幅度降低，使机组在部分负荷运行时的工作效率大幅度提高。
以下为开利19XR离心式700冷吨冷水机组安装了本发明涉及的变频节能装置后的运行情况对比。
| 冷负荷％ | 制冷量(KW) | 压缩机输入功率(KW) | 节电率％ | |
| 压缩机工频恒速运行 | 压缩机变频运行 | |||
| 80 | 1970 | 342 | 299 | 12.57 |
| 70 | 1723 | 290 | 228 | 21.38 |
| 60 | 1477 | 248 | 168 | 32.26 |
| 50 | 1230 | 211 | 118 | 44.08 |
| 40 | 984 | 183 | 96 | 47.54 |
| 30 | 738 | 155 | 92 | 40.65 |
从上表中可以明显地得出，通过对恒速离心式冷水机组压缩机进行变频节能改造，可大幅度提高在部分负荷运行时的工作效率，年平均节能效果在30％以上。
通过对恒速离心式冷水机组压缩机进行变频节能改造，优化调节压缩机电机的速度，同时调节导流叶片的开启度，达到最佳的效率，使机组处于最佳的运行状态，从而降低在部分负荷时的运行功率，节约电费，节能改造的投资费用预计在2-3年的时间内，即可回收。
Claims (2)
1.一种恒速离心式冷水机组压缩机变频节能改造装置，其特征是：①针对中央空调恒速离心式机组进行变频节能改造②基本控制参数是冷冻水出水温度实际值与设定值的温差、实时采样冷冻水流量与温差等变量运算后的制冷量负荷③根据冷水出水温度与设定值的温差和制冷量负荷率，来优化电动机转速和导流叶片的开度，在部分负荷情况下，始终处于最佳运行状态，压缩机节电效果和工作效率最高④采用大功率变频器对恒速离心式冷水机组压缩机进行变频节能改造。
2.根据权利1所述的采集的变量为机组的冷冻出水温度、冷冻回水温度、冷冻水流量、导流叶片开度、压缩机电机的实际转速，设定的参数为温度设定值。
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