關(guān)于離心式冷水機(jī)組變頻改造可行性探討

    離心式冷水機(jī)組變頻調(diào)速裝置即VSD(VariableSpeedDrive)采用獨(dú)特的控制邏輯，同步調(diào)節(jié)導(dǎo)流葉片開關(guān)度和電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過變頻驅(qū)動改造，機(jī)組運(yùn)行節(jié)能效果顯著。適用于賓館、醫(yī)院住院大樓等24小時運(yùn)行、且晝夜冷負(fù)荷有明顯差異的場所。本文針對離心式冷水機(jī)組的變頻調(diào)速裝置，從優(yōu)點(diǎn)、改造內(nèi)容、經(jīng)濟(jì)性分析三方面入手，闡述了變頻改造的可行性。

    一、VSD優(yōu)點(diǎn)

    1.節(jié)能顯著

    使用變頻器后，離心式冷水機(jī)組主要從兩個方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能：一是部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的節(jié)能，二是低冷卻水溫度下的節(jié)能。

    ①部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的節(jié)能：

    眾所周知，冷水機(jī)組99%以上的時間運(yùn)行在部分負(fù)荷工況。通常，在部分負(fù)荷下，恒速離心機(jī)通過調(diào)節(jié)導(dǎo)流葉片開度來調(diào)節(jié)機(jī)組輸出冷量，z*高效率點(diǎn)通常在70%~80%負(fù)荷左右，負(fù)荷降低，單位冷量能耗增加較顯著。而VSD不斷監(jiān)測下列參數(shù)：冷凍水溫度，冷凍水溫度設(shè)定值，冷媒壓力導(dǎo)流葉片開度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。然后自適應(yīng)容量控制邏輯定出有效的調(diào)節(jié)方法。它將優(yōu)化電機(jī)轉(zhuǎn)速和PRV(導(dǎo)葉)的開度，使機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速z*小而效率z*高，能耗達(dá)到z*小。

    以約克500冷噸的離心機(jī)組為例，在冷卻水溫度為25℃時，恒速機(jī)和變頻機(jī)的運(yùn)行參數(shù)如下表所示：

    從以上圖表可以看出，在部分負(fù)荷的情況下，變頻離心機(jī)組和相同型號的恒速機(jī)組相比，其單位制冷量的能耗要低很多。這對于長期處于部分負(fù)荷的機(jī)組來說，使用變頻機(jī)組無疑給用戶節(jié)省了大量的電費(fèi)。

    ②低冷卻水溫度狀態(tài)下運(yùn)行的節(jié)能：

    機(jī)組在夜間、過渡季節(jié)甚至是冬天運(yùn)行時，冷卻水的溫度往往比較低。對于恒速機(jī)組，需要有恒定的工作條件，即需要有恒定的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力。但冷卻水溫度降低后，必然使得冷凝壓力相應(yīng)地降低，此時，為了滿足離心壓縮機(jī)的工作條件，只有通過關(guān)小進(jìn)口導(dǎo)葉，減小輸氣量，從而調(diào)整離心壓縮機(jī)的工作點(diǎn)，以適應(yīng)更低的冷凝壓力。但以上調(diào)節(jié)卻降低了機(jī)組的效率，無端地消耗了更多的能量。而使用變頻器后，則可以通過調(diào)整壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)冷凝溫度的變化，z*大限度地利用低冷卻水溫的節(jié)能效應(yīng)，達(dá)到節(jié)能的目的。

    同樣以500冷噸離心機(jī)組為例，在70%負(fù)荷時，不同冷凝溫度下，恒速機(jī)和變頻機(jī)的運(yùn)行參數(shù)如下表所示：

    機(jī)組在低冷卻水溫下，使用變頻器有非常明顯的節(jié)能效果，且冷卻溫度越低，節(jié)能效果越顯著，當(dāng)負(fù)荷變低時，這個效果還更加明顯。對于在過渡季節(jié)甚至冬季投入使用的機(jī)組來說，安裝變頻器的優(yōu)越性是非常明顯的。

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    變頻離心機(jī)組的眾多工程應(yīng)用表明：變頻離心式機(jī)組節(jié)能顯著，與恒速離心機(jī)組相比，同樣冷量的機(jī)組，使用變頻驅(qū)動，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省30%左右。

    此外，VSD還能自動修正功率因數(shù)，在機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)時保證功率因數(shù)不小于0.95。

    以上表明加裝VSD后，利用獨(dú)特控制邏輯，變頻離心機(jī)能大大提高部分負(fù)荷性能指標(biāo)，并能夠充分利用過渡季節(jié)以及冬季室外溫度低的優(yōu)勢，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

    2.優(yōu)化冷凍機(jī)組啟動性能，延長設(shè)備壽命

    恒速離心機(jī)通常配置星三角啟動器，啟動電流可能高達(dá)滿負(fù)荷電流(FLA)的500%，而變頻離心機(jī)的啟動電流絕不會超過機(jī)組滿負(fù)荷電流(FLA)的100%，這減少了設(shè)備的電流沖擊，降低電器設(shè)備投資，且延長設(shè)備壽命。

    3.運(yùn)行更安靜

    離心式冷水機(jī)組的大部分噪聲是由制冷劑高速排氣造成的。約克設(shè)計(jì)冷水機(jī)組時，根據(jù)機(jī)組的性能和噪聲控制要求，研究了機(jī)組的氣體動力學(xué)特性。通過低負(fù)荷下降壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低了制冷劑氣體的速度。VSD使機(jī)組的運(yùn)行更寧靜。VSD能大大降低機(jī)組在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行的噪聲。同樣由于速度的降低，延長了機(jī)組部件的壽命。

    4.防止喘振、提高機(jī)組可靠性

    “喘振”是離心機(jī)組發(fā)生故障的罪魁禍s*。配置了VSD后，變頻離心機(jī)組可通過變速和導(dǎo)流葉片協(xié)同調(diào)節(jié)容量。機(jī)組能測定現(xiàn)在的工作點(diǎn)，選擇相應(yīng)的容量調(diào)節(jié)模式，并能精確地預(yù)測喘振區(qū)，從而可以在100%~10%負(fù)荷范圍內(nèi)避免“喘振”現(xiàn)象的發(fā)生。

    二、VSD改裝

    1.拆除原有星三角起動柜，加裝VSD驅(qū)動裝置。

    2.加裝VSD驅(qū)動器的冷卻水管及循環(huán)泵。

    3.更換控制中心(或其中CMII版)。

    4.增加ACC自適應(yīng)控制板。

    5.更換原有的鍵盤，換適應(yīng)VSD操作的鍵盤。

    6.加裝導(dǎo)葉的位置反饋傳感器。

    7.安裝系統(tǒng)控制軟件。

    8.更換全部或部分的壓力變送器。

    9.系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)調(diào)試。

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