水泵的變頻調(diào)速

水泵供水的主要參數(shù)：

流量(Q)：指單位時(shí)間內(nèi)流過管道內(nèi)某一截面的水量。

揚(yáng)程(H)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的水被水泵上揚(yáng)時(shí)所獲得的能量，稱為揚(yáng)程。常用單位是m。

全揚(yáng)程(HT)：全揚(yáng)程也稱為總揚(yáng)程或水泵的揚(yáng)程。它是說明水泵的泵水能力的物理量，包括把水從水池的水面上揚(yáng)到最高水位所需的能量，以及克服管阻所需的能量和保持流速所需的能量。

實(shí)際揚(yáng)程(HB)：實(shí)際揚(yáng)程即通過水泵實(shí)際提高的水位所需的能量。

損失揚(yáng)程(HL)：損失揚(yáng)程為全揚(yáng)程與實(shí)際揚(yáng)程之差。

管阻(R)：管阻是表示管道系統(tǒng)（包括水管、閥門等）對(duì)水流阻力的物理量。

壓力(p)：壓力是表明供水系統(tǒng)中某個(gè)位置（某一點(diǎn)）水壓的物理量。

轉(zhuǎn)速控制法的優(yōu)點(diǎn)

供水功率：在所需流量小于額定流量的情況下，轉(zhuǎn)速控制時(shí)的揚(yáng)程比閥門控制時(shí)小得多，所以轉(zhuǎn)速控制方式所需的供水功率也比閥門控制方式小，這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的原因。

水泵的工作效率：與閥門控制方式相比，轉(zhuǎn)速控制方式下水泵工作于高效率區(qū)，這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的第二個(gè)原因。

恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成

變頻器有兩個(gè)控制信號(hào)：目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)。

目標(biāo)信號(hào)XT：即給定端VRF上得到的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)與壓力的控制目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。目標(biāo)信號(hào)也可以由鍵盤直接給定，而不必通過外接電路來給定。

反饋信號(hào)XF：是壓力變送器SP反饋回來的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)反映實(shí)際壓力的信號(hào)。

系統(tǒng)的工作過程：變頻器一般都具有PID調(diào)節(jié)功能，其內(nèi)部框圖如圖中的虛線框所示。

變頻器的功能預(yù)置

最高頻率：水泵屬于二次方律負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過其額定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)矩將按平方規(guī)律增加。

上限頻率：一般來說，上限頻率可以設(shè)為額定頻率，但有時(shí)也可預(yù)置得略低一些。

下限頻率：  在供水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低，會(huì)出現(xiàn)水泵的全揚(yáng)程小于基本揚(yáng)程（實(shí)際揚(yáng)程），形成水泵“空轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。所以在多數(shù)情況下，下限頻率應(yīng)定為30～35Hz。

起動(dòng)頻率：應(yīng)適當(dāng)預(yù)置起動(dòng)頻率，起動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)矩足夠大。

升速與降速時(shí)間：升速時(shí)間和降速時(shí)間可以適當(dāng)?shù)仡A(yù)置得長(zhǎng)一些。降速時(shí)間只需和升速時(shí)間相等即可。

暫停（睡眠與蘇醒）功能：在生活供水系統(tǒng)中，夜間的用水量常常是很少的，即使水泵在下限頻率下運(yùn)行，供水壓力仍可能超過目標(biāo)值，這時(shí)可使主水泵暫停運(yùn)行。

風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速

風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性

離心式和軸流式風(fēng)機(jī)：二次方律風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性具有二次方律負(fù)載的特點(diǎn)，如圖所示，n表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，P表示風(fēng)壓，Q表示風(fēng)量，T表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)風(fēng)量從Q1增加到Q2時(shí)，轉(zhuǎn)矩從TL1增加到TL2，轉(zhuǎn)速?gòu)膎L1增加到nL2，從其特性可知為二次方律負(fù)載。

恒轉(zhuǎn)矩風(fēng)機(jī)：主要是羅茨風(fēng)機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。羅茨風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性曲線如圖所示。

風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)和特性

風(fēng)壓(PF)：管路中單位面積上風(fēng)的壓力稱為風(fēng)壓。

風(fēng)量(QF)：即空氣的流量，指單位時(shí)間內(nèi)排出氣體的總量。

風(fēng)壓特性：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，風(fēng)壓PF和風(fēng)量QF之間的關(guān)系曲線稱為風(fēng)壓特性曲線，風(fēng)壓特性與水泵的揚(yáng)程特性相當(dāng)，但在風(fēng)量很小時(shí)，風(fēng)壓也較小。

風(fēng)阻特性：在風(fēng)門開度不變的情況下，風(fēng)量與風(fēng)壓關(guān)系的曲線稱為風(fēng)阻特性，風(fēng)阻特性與供水系統(tǒng)的管阻特性相當(dāng)，形狀也類似。

通風(fēng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)：風(fēng)壓特性與風(fēng)阻特性的交點(diǎn)即為通風(fēng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)。

風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法

調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度： 轉(zhuǎn)速不變，故風(fēng)壓特性也不變，風(fēng)阻特性則隨風(fēng)門開度的改變而改變。

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速：風(fēng)門開度不變，故風(fēng)阻特性也不變，風(fēng)壓特性則隨轉(zhuǎn)速的改變而改變。

在所需風(fēng)量相同的情況下，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法所消耗的功率要小得多，其節(jié)能效果是十分顯著的。

風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)要點(diǎn)

控制方法：大多數(shù)采用開環(huán)控制方式。

V/f曲線類型：選擇平方轉(zhuǎn)矩曲線，如圖（a）中曲線1或2所示；通過實(shí)驗(yàn)確定低頻時(shí)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，一般都不需要太大補(bǔ)償量。

風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)要點(diǎn)

升速和降速時(shí)間：風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，但起動(dòng)和停止的次數(shù)極少，故升速和降速時(shí)間可盡量加長(zhǎng)，使起動(dòng)或加速電流限制在額定電流以內(nèi)；也可防止出現(xiàn)降速或停機(jī)中出現(xiàn)直流側(cè)過壓。

升速和降速方式：半S方式，低速時(shí)轉(zhuǎn)矩小可加快升降速速度。

上限頻率、下限頻率：平方轉(zhuǎn)矩關(guān)系，為防止風(fēng)機(jī)出現(xiàn)過載，需要限定上限頻率；轉(zhuǎn)速太低時(shí)風(fēng)量太小，風(fēng)機(jī)效率低，需要限定下限頻率。

中央空調(diào)的變頻調(diào)速

中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍主機(jī)與冷卻水塔、外部熱交換系統(tǒng)等部分組成。

冷凍主機(jī)與冷卻水塔

冷凍主機(jī)：也叫制冷裝置，是中央空調(diào)的“制冷源”，通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍主機(jī)進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”，降溫為“冷凍水”。

冷卻水塔：在制冷過程中必然會(huì)釋放熱量，使機(jī)組發(fā)熱。冷卻水塔用于為冷凍主機(jī)提供“冷卻水”。冷卻水在盤旋流過冷凍主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成了冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。冷凍主機(jī)在進(jìn)行熱交換、使冷凍水溫冷卻的同時(shí)，釋放

出大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水送回到冷凍機(jī)組。

冷凍水循環(huán)系統(tǒng)：由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過各房間的盤管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。同時(shí)，房間內(nèi)的熱量被冷凍水吸收，使冷凍水的溫度升高。溫度升高了的循環(huán)水經(jīng)冷凍主機(jī)后又變成冷凍水，如此循環(huán)。也叫制冷裝置，是中央空調(diào)的“制冷源”，通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍主機(jī)進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”，降溫為“冷凍水”。

盤管風(fēng)機(jī)：用于將冷空氣吹入房間。

冷卻塔風(fēng)機(jī)：用于降低冷卻塔中的水溫。

中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程是一個(gè)不斷地進(jìn)行熱交換的能量轉(zhuǎn)換過程。在這里，冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此，對(duì)冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分。

冷卻水系統(tǒng)的變頻調(diào)速

基本情況：冷卻水的進(jìn)水溫度也就是冷卻水塔內(nèi)水的溫度，它取決于環(huán)境溫度和冷卻風(fēng)機(jī)的工作情況；回水溫度主要取決于冷凍主機(jī)的發(fā)熱情況，但還與進(jìn)水溫度有關(guān)。

溫度控制：在進(jìn)行溫度控制時(shí)，需要注意為了保護(hù)冷凍主機(jī)，當(dāng)回水的溫度超過一定值后，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)必須進(jìn)行保護(hù)性跳閘；在實(shí)行變頻調(diào)速時(shí)，應(yīng)預(yù)置一個(gè)下限工作頻率。

溫差控制：最能反映冷凍主機(jī)的發(fā)熱情況、體現(xiàn)冷卻效果的是冷卻回水溫度t0與冷卻進(jìn)水溫度tA之間的“溫差”Δt。

溫差大，說明主機(jī)產(chǎn)生的熱量多，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加快冷卻水的循環(huán)；反之，溫差小，說明主機(jī)產(chǎn)生的熱量少，可以適當(dāng)降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水的循環(huán)。

進(jìn)水溫度低時(shí)，應(yīng)主要著眼于節(jié)能效果，溫差的目標(biāo)值可適當(dāng)?shù)馗咭稽c(diǎn)；而在進(jìn)水溫度高時(shí)，則必須保證冷卻效果，溫差的目標(biāo)值應(yīng)低一些。

控制方案：利用變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能，兼顧節(jié)能效果和冷卻效果的控制方案，如圖所示。

反饋信號(hào)：是由溫差控制器得到的與溫差成正比的電流或電壓信號(hào)。

目標(biāo)信號(hào)：是一個(gè)與進(jìn)水溫度TA有關(guān)的，并與目標(biāo)溫差成正比的值。

 
冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速

在冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速方案中，提出的變頻控制依據(jù)主要有兩個(gè)：

壓差控制：以出水壓力和回水壓力之間的壓差作為控制依據(jù)。其基本考慮是：使最高樓層的冷凍水能夠保持足夠的壓力，如圖中虛線所示。

沒有把環(huán)境溫度變化的因素考慮進(jìn)去。

平均轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的情況下，其節(jié)能效果將遜色于供水系統(tǒng)。

在冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速方案中，提出的變頻控制依據(jù)主要有兩個(gè)：

溫度或溫差控制壓差控制：根據(jù)回水溫度進(jìn)行控制。

沒有把負(fù)荷情況考慮進(jìn)來。

不能保證高層的冷凍水供水壓力。

冷凍水系統(tǒng)變頻調(diào)速的控制方案

壓差為主、溫度為輔的控制：以壓差信號(hào)為反饋信號(hào)，進(jìn)行恒壓差控制。而壓差的目標(biāo)值可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)回水溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)房間溫度較低時(shí)，使壓差的目標(biāo)值適當(dāng)下降一些，減小冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速，提高節(jié)能效果。

溫度（差）為主、壓差為輔的控制：以溫度（或溫差）信號(hào)為反饋信號(hào)，進(jìn)行恒溫度（差）控制，而目標(biāo)信號(hào)可以根據(jù)壓差大小作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)壓差偏高時(shí)，說明負(fù)荷較重，應(yīng)適當(dāng)提高目標(biāo)信號(hào)，增加冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速，確保最高樓層具有足夠的壓力。

中央空調(diào)運(yùn)行節(jié)能控制系統(tǒng)的組成

中央空調(diào)運(yùn)行節(jié)能控制系統(tǒng)由中央空調(diào)主機(jī)調(diào)節(jié)、冷凍水調(diào)節(jié)、冷卻水調(diào)節(jié)、新風(fēng)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集等子系統(tǒng)組成。通過對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，結(jié)合室溫和末端溫度的變化，控制中央空調(diào)系統(tǒng)變負(fù)荷運(yùn)行，達(dá)到保證制冷（熱）質(zhì)量、降低電能消耗的目的。

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標(biāo)簽：中央空調(diào)、變頻、水泵、空調(diào)、調(diào)速、風(fēng)機(jī)

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文章名稱：《水泵、風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)的變頻調(diào)速基礎(chǔ)》

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