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中央空調行業現代化節能驅動
來源: | 作者:pmtc2a342 | 發布時間: 293天前 | 857 次瀏覽 | 分享到:

中央空調行業現代化節能驅動

1中央空調行業特點

2傳統中央空調機械電控柜主要缺失

3 中央空調行業待解決電氣問題

4 各種啟動裝置啟動特性比較

5 流體機械應用

6 推薦替代產品

7 替代的主要效益

8 節電模式

9 使用傳統交直交變頻器主要缺失

10 傳統軟啟動與瘦斯達差異分析

1. 中央空調行業特點

中央空調系統是企業單位耗電量最多、電網容量需求最大、節能空間最大、壓縮機不能隨意起停的裝置。而壓縮機主機占空調系統近70%的耗電量,所以只要合理有效控制壓縮機就能節約巨額電費;而且如果能夠有效控制壓縮機的運行則相對的附屬風機、冷卻水泵、冷卻水塔電機都會自動相對的降低能耗。

傳統空調壓縮機大部分是企業最大用電裝置,電網容量需求以壓縮機容量主要考慮對象。有些壓縮機啟動必須避開正常用電,那么一次雷擊或用電事故發生時將導致災難性損失,超過壓縮機的幾十倍或上百倍成本(請參考下列圖表說明)。

壓縮機運行最高效率都是在額定轉速時,調速將會造成運行效率惡化;為了壓縮機節能控制有些廠家采用交流或直流變頻都無法有效解決節能省電問題,反而加大能耗(采用變頻器相關技術都會產生低壓15%高壓25%的額外驅動能耗)及嚴重環境污染問題。

2. 傳統中央空調機械電控柜主要缺失

瘦斯達交流驅動器替代傳統電控柜的效益:

降低20%電氣總投資費用,每月可節約20%基本電費與流動電費,電控柜縮小80%體積。

3. 中央空調機械行業待解決電氣問題

1. 降低電氣總投資成本,也就是降低電控柜、動力線等費用,改成低壓供電系統。

2. 無沖擊電流啟動,可以按照溫度上下限多次啟停控制。

3. 電控柜縮小體積。

4. 節電;每月基本電費與流動電費均有效下降。

5. 提高可靠性,接觸器不要故障。

6. 免除再投資購買各種電氣輔助設備。

7. 智能自動化節能驅動控制。

8. 現代化人機界面控制。

9. 瘦斯達投入成本比較傳統電控柜價格便宜運行可靠。

4. 各種啟動裝置啟動特性比較

傳統電氣工程師都是按照電機5-8倍啟動特性設計驅動控制;電機不能隨意啟停,越大功率限制越嚴格,因為會影響到電網質量、電機壽命、輸配電線、開關設備、負載安全等連串問題。

西普瘦斯達變頻式電機軟啟動器將改變過去百年來交流電機啟動沖擊電流問題;瘦斯達驅動交流異步電機的啟動電流只需要額定電流1.5倍就可以得到全壓直接啟動的啟動轉矩特性。(參考圖一到圖三)

由于沒有啟動沖擊電流發生,交流電機可以隨意啟停控制,不會增加電網容量、開關設備、輸配電線等負擔,也沒有電網諧波污染,電機壽命也不受影響,那么電機任意啟停沒有限制;這樣才能有效提高能源利用率,改變了傳統電機節能降耗的觀念。

圖四及圖五說明了環保型綠色變頻器的輸出特性,與傳統電壓型變頻器具有相同的輸出特性,輸出高轉矩,分為恒轉矩-G與平方遞減轉矩-P輸出特性。

圖一:啟動電流特性

圖二:軟啟動特性

圖三:啟動轉矩特性


5. 流體機械、產業機械與機床行業應用

傳統移相軟啟動器有局限性(包括西門子、施耐德、ABB、AB等進口匹配軟啟動器),就是無法帶載啟動,因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流,而交流異步電機的特性是電壓與電機轉矩平方成比例,因此即使在流體機械的應用里,如果有回風、持壓或銹泵都是無法順利啟動的,也就是如果有負載時啟動電流還是非常大的,所以傳統移相式電機軟啟動器應用的市場就局限于風機、水泵、壓縮機等負載,無法帶載啟動。


瘦司達交流驅動器原理

從原理圖上可以看出用戶最擔心的電網諧波污染及高頻污染問題不會發生,因為不使用整流濾波技術,也不使用高頻載波PWM逆變器。

瘦斯達節能型交流驅動器最適合應用在中央空調系統,特別是壓縮機節能驅動控制,采用變頻式原理啟動電流在額定電流范圍以內,可以任意啟停控制。電網容量最小,也沒有電網諧波污染問題(旁路運行),更沒有高頻PWM產生的污染及無線電干擾問題。


6. 推薦替代產品

節能首選壓縮機

壓縮機在企業的耗電最大的,占有電網容量的比例最大,可以節能的空間也最大,但是傳統中央空調系統節電都沒有從壓縮機著手,只在風機水泵負載微調控制,節能收效甚微。

節能最簡單就是啟停控制電機,利用物理量反饋控制電機啟停做功來滿足負載變動需要。過去壓縮機不能頻繁啟停的原因在于壓縮機容量較大,啟動沖擊電流5-8倍電網無法忍受,也沒有合適的降壓啟動裝置解決沖擊電流問題,雖然有移相式電機軟啟動器替代傳統星三角啟動裝置,但是啟動電流還是在數倍額定電流,頻繁啟動時電網不允許,壓縮機驅動電機也會發熱燒毀。

西普瘦斯達中大功率閉環型最適合壓縮機節能驅動,采用交交變頻式轉矩控制技術,啟動電流在額定電流2倍以內沒有沖擊性,電網及驅動電機都不會發熱,允許頻繁啟動控制滿足負載變動需要,提高能源利用率達到最大節能效果。

中大功率閉環型具有溫差控制及物理量反饋(開關量及模擬量)控制電機啟停達到上下限自動節能控制,客戶可選觸摸屏人機界面達到現代化控制技術。


空調送風機的應用

空調送風機采用瘦斯達節能型交流驅動器可以依據風機冷房溫度來控制送風機的啟停,達到恒溫效果,也可選用普司達綠色變頻器調速控制,沒有PWM電磁噪音及繼電器吸合噪音,也沒有無線電干擾等問題。

 

循環水泵的應用

空調循環水泵采用瘦斯達交流驅動器具有很好的綠色節能效果,替代傳統電控柜能夠降低成本,提高節能效果。當前水泵采用變頻器節能驅動較多,但是實務上變頻器大部分時間是全速運行,這樣不但不節能反而因為變頻驅動系統有15%基本損耗,造成更耗電。

中大功率閉環型系列具有泵停功能,可防止水錘現象,具有防銹功能,允許低速間歇式運行;具有溫度傳感器檢測可保護電機線圈。


冷卻水塔應用

瘦斯達交流驅動器在冷卻水塔的應用將改變傳統冷卻水塔的頭疼問題,冷卻水塔主要問題在于冷卻風扇的驅動電機,電機轉軸必須定制,使用變頻器驅動電磁PWM噪音污染惹來鄰居抗議,采用瘦斯達交流驅動器以后可以使用標準電機即可,沒有電磁噪音產生,可以按照水溫差控制軟起停風機,冷卻水塔機械制造廠可以降低成本,延長設備的壽命。

瘦斯達交流驅動器中大功率閉環型具有溫差控制功能,在風機、水泵的驅動控制均采用閉環回路控制,依據反饋的物理量信號(包括:雙溫度檢測、壓力、流量、上下限等信號)而且開關量還是模擬量均可自動控制驅動電機的起停(采用瘦斯達沒有啟動沖擊電流與機械沖擊)。


備注:普司達(出口使用)與瘦斯達(國內使用)相同產品的兩種名稱。


 7. 瘦斯達替代傳統電控柜的主要效益

1. 電氣投資總成本下降20%左右;3.3MW以下容量可調整為低壓供電。

2. 壓縮機可以頻繁啟停控制,電網容量、電機都沒有沖擊電流問題。

3. 電控柜體積縮小80%。

4. 電網容量可下調20%-基本電費下降20%。

5. 接觸器采用半導體過零開關控制,沒有火花拉弧現象

6. 可利用多次啟動方式(無啟動沖擊電流)節能控制-流動電費下降20%左右。

7. 不必再投資購買節能改造、技術改造、無功補償、污染防治設備。

8. 具有遠程監控功能,局網、總線、RS-485,MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP

9. 全方位電機保護功能,電機不再燒毀。

10. 智能全數字電控柜,顯示屏或觸摸屏現代化人機界面。


8. 節電模式

標準節能:按照負載做功需要來多次間歇式啟停電機(intermittent control)以提高能源利用率。

旁路節能:負載率較高時可以旁路運行(DOL),沒有多余損耗。

閉環節能:通過開關量傳感器反饋信號作為啟停指令。

低速節能:不均勻負載在等待期間可以降低轉速2X運行達到節能效果(例如輸送帶)。

調速節能:流體機械的轉速與功率成三次方關系,恒轉矩輸出則為正比例關系。


瘦斯達節能模式

間歇式軟啟停控制(intermittent control)是最通用的節能模式,利用手動或者負載信號檢測反饋開關量來啟停電機達到控制做功的目的,例如:空壓機、風機、泵類、壓縮機利用壓力傳感器的上下限開關量來啟停驅動電機。H5本身采用變頻式技術,瘦斯達可以無沖擊電流平滑啟停電機,即使在滿載轉矩下也只需要額定電流,電網沒有諧波污染問題;瘦斯達驅動時交流異步電機沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉矩啟動的特性將顛覆交流電機驅動控制傳統觀念

固定電費評估:由于沒有啟動沖擊電流,電網變壓器容量可以有效下降,至少節約25%的固定電費。

流動電費評估:依據負載做功需求情況來決定驅動電機的啟停控制,提高能源利用率。節電效果可能20%(依據工況決定)。


9. 使用傳統交直交變頻器的缺失

傳統電壓型變頻器采用交直交技術造成電網諧波電流污染嚴重,又是采用高頻載波PWM技術,帶來了極大的無線電干擾(EMI)與PWM污染問題,導致驅動電機損耗提高10%左右,電腐蝕現象嚴重,線圈承受3倍的突波電壓,電機驅動線集膚效應嚴重。

低壓電壓型變頻器驅動系統的損耗超過15%以上,高壓多電平控制技術因為使用移相變壓器導致效率再降低10%以上,因此傳統高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。

傳統電壓型變頻器的環境污染問題嚴重,治理需要投資高于變頻器的價格,而且無法全部有效抑制,治理設備的損耗更大。因此完全失去了節能驅動的價值。


10. 傳統軟啟動與瘦斯達差異分析

采用傳統移相電機軟啟動器(包括西門子、ABB、施耐德、AB等進口品牌軟啟動器)作為電機驅動控制產品的效果有限,除了降低少部分啟動電流外沒有其他效益產生,因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍(直接啟動5-8倍),不能帶載啟動(電壓與轉矩平方成比例),因此,啟動效率低,啟動沖擊電流大,啟動不平滑,常有啟動失敗問題發生。采用移相電機軟啟動器還必須進行節能改造,無功補償等設備投資。



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