《变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 1_第八章 变频器在中央空调系统中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 1_第八章 变频器在中央空调系统中的应用（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、陈立香 主编,变频调速,本章应知,本章应会,1.熟悉中央空调系统的组成和工作原理。 2.了解循环水系统的作用与特点。 3.掌握变频调速在中央空调系统中的应用。,1.掌握冷却水和冷冻水系统变频调速的改造方法。 2.掌握变频器在中央空调系统中的设备。,第八章 变频器在中央空调系统中的应用,第一节 概 述,一、中央空调系统的组成 中央空调系统主要由冷冻主机、冷却水塔与外部热交换系统等部分组成。 1.系统结构,中央空调的系统组成框图如图81所示，主要由下列几部分组成。 (1)冷冻主机 冷冻主机也叫制冷装置，是中央空调的制冷源，通往各个房间的循环水由冷冻主机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。,图8-
2、1 中央空调的系统组成,第一节 概 述,(2)冷却水塔 冷冻主机在制冷过程中必然会释放出热量，使机组发热。 (3)外部热交换系统 1)冷冻水循环系统。 从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为“出水”；流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为“回水”。 2)冷却水循环系统。 流进冷却主机的冷却水简称为“进水”；从冷却主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。 (4)冷却风机 冷却风机有两种情况。,第一节 概 述,1)室内风机(盘管风机)。 2)冷却塔风机。 可以看出，中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。 (5)温度检测 通常使用热电阻或温度传感器，检测冷冻水和冷却水的温度变
3、化，与PID调节器和变频器组成闭环控制系统。 二、中央空调系统实训装置认识 某中央空调实验装置如图82所示，主要由以下几部分组成：,第一节 概 述,1.压缩机 系统采用全封闭活塞式压缩机，正常工作温度仅为0，安全可靠、结构紧凑、噪声低、密封性好，制冷剂为R22。,图8-2 中央空调实验装置,第一节 概 述,2.蒸发器 制冷系统采用透明水箱式蒸发器，易于观察，蒸发器组浸于水中，制剂在管内蒸发，水在水泵的作用下在水箱内流动，以增强制冷效果。 3.冷凝器 制冷系统采用螺旋管式冷凝器，这是一种热交换设备，用两条平行的铜管卷制而成，是具有两个螺旋通道的螺旋体。 4.喷淋式冷却塔,第一节 概 述,该设备的
4、冷凝方式采用逆流式冷却塔，全透明结构，吸风机装在塔的顶部，结构完全仿真、直观。 5.锅炉 锅炉是中央空调制热系统的核心部件，采用英格莱电热管使水与电完全隔离，具有超温保护、防干烧保护、超压保护，确保人机安全。 6.模拟房间 模拟房间用全透明有机玻璃制作，外形美观、小巧、占地面积少、结构紧凑，具有全透明结构，一目了然。 7.温度控制,第一节 概 述,本设备实验台的面板上装有温度控制显示仪，可控制温度的范围，能巡回检测出各关键部位的温度。 8.模拟演示 该设备配有500mm300mm系统工作演示板一块，采用环氧敷铜板，四色（红、绿、蓝、黄），LED形象、逼真地显示冷、热管道的温度和工作状态。 9.
5、温度控制检测仪 两个模拟房间分别装有数码显示的温度控制调节器，温度范围可自行设定。 10.高、低压保护装置,第一节 概 述,为安全起见，制冷系统装有高、低压保护继电器，可保护压缩机及系统的正常运行。 11.水箱 为节约用水，系统循环使用水资源。 12.中央控制部分 实验台总控制部分可完成设备的制冷与制热的转换，以及在制冷状态或制热状态的关闭等任务。 13.微机接口及控制部分 此中央空调教学实验系统的整机控制及参数显示有两种方式。,第一节 概 述,第二节 中央空调系统变频控制,一、循环水系统的组成 循环水系统由两部分组成：一种是冷却水循环系统，另一种是冷冻水循环系统。,图8-3 循环水系统 a)
6、冷却水系统 b)冷冻水系统,二、循环水系统的特点 一般来说，水泵属于二次方律负载，工作过程中消耗的功率与转速的三次方成正比。 1.循环水的特点 (1)用水特点 在循环水系统中，所用的水是不消耗的。 (2)调速特点 在循环水系统中，当通过改变转速来调节流量时，水在封闭的管路中具有连续性，即使水泵的转速很低，循环水也能在管路中流动。 2.压差的概念与功率的计算,第二节 中央空调系统变频控制,三、利用变频器控制的循环水系统 冷冻水和冷却水两个循环系统主要完成中央空调系统的外部热交换。 1.冷冻水循环系统的控制 由于冷冻水的出水温度是冷冻机组“冷冻” 的结果，常常是比较稳定的。,第二节 中央空调系统变
7、频控制,图8-4 恒温控制原理,第二节 中央空调系统变频控制,(1)压差为主，温度为辅的控制 以压差信号为反馈信号，进行恒压差控制。 (2)温度(差)为主，压差为辅的控制 以温度或温差信号为反馈信号，进行恒温度(差)控制，而目标信号可以根据压差大小作适当的调整。 2.冷却水循环系统的控制 (1)控制的基本情况和依据 冷却水的进水温度就是冷却水塔内的水温，它取决于环境温度和冷却风机的工作情况。,第二节 中央空调系统变频控制,实践证明，冷却泵的变频调速采用进水和回水间的温差作为控制依据的控制方案是可取的，即进水温度低的时候，应主要着眼于节能效果，温差的目标可以适当地高一点；而在进水温度高的时候，则
8、从保证冷却效果出发，应将温差的目标定得低一些。 (2)控制方案 在这里我们介绍一种冷却泵的控制方案，即利用变频器内置的PID调节功能，兼顾节能效果和冷却效果的控制方案。 1)反馈信号：反馈信号是由温差控制器得到的与温差t成正比的电流或电压信号。,第二节 中央空调系统变频控制,2)目标信号：目标信号是一个与进水温度tA相关的、并且与目标温差成正比的值，如图8-5所示。 根据此控制要求，我们可以设计此冷却水循环系统的控制原理框图，如图86所示。,图8-5 目标值范围,第二节 中央空调系统变频控制,图8-6 冷却水循环系统的控制原理框图,第二节 中央空调系统变频控制,四、基本技能训练 1.控制要求
9、中央空调的水循环系统一般都由若干台水泵组成（如冷却水泵、冷冻水泵等）。 1)某空调冷却系统有3台水泵，按设计要求每次运行两台，一台备用，10天轮换一次。 2) 冷却进回水温差超出上限温度时，一台水泵全速运行，另一台变频高速运行；冷却进回水温差小于下限温度时，一台水泵变频低速运行。,第二节 中央空调系统变频控制,3) 3台泵分别由电动机M1、M2、M3拖动，全速运行由KM1、KM2、KM3 3个接触器控制，变频调速分别由KM4、KM5、KM6 3个接触器控制。 2.训练要求 1) 根据要求，能够选择控制方案。 2) 正确设置以下变频器参数：Pr.0、Pr.1、Pr.2、Pr.3、Pr.7、Pr.
10、8、Pr.9、Pr.20、Pr.78、Pr.27、Pr.26、Pr.25、Pr.24、Pr.6、Pr.5、Pr.4。 3) 正确地编程并调试运行。 3.训练内容,第二节 中央空调系统变频控制,(1) 选择控制方案 1)根据回水与进(出)水温度之差来控制循环水的流动速度，从而达到控制热交换的速度，是比较合理的控制方法。 2)中央空调变频调速系统的切换方式：中央空调的水循环系统的3台水泵，采用变频调速时，可以有两种方案。 一台变频器方案。各台泵之间的切换方法如下： a先起动1号泵（M1拖动），进行恒温度(差)控制。 全变频方案。即所有的冷冻泵和冷却泵都采用变频调速，其切换方法如下： a先起动1号泵
11、，进行恒温度(差)控制。,第二节 中央空调系统变频控制,(2)参数设置 变频调速通过变频器的7段速度实现控制，需要设定的参数见表8-1和表8-2。,表8-1 7段速参数,表8-2 相关参数设置,(3)主电路接线 主电路接线和PLC与变频器的控制接线如图8-7和图8-8所示。,第二节 中央空调系统变频控制,图8-7 主电路接线,第二节 中央空调系统变频控制,图8-8 PLC与变频器控制接线,第二节 中央空调系统变频控制,(4)根据状态流程图，编写和调试程序 根据控制功能，该系统的状态流程如图8-9所示。,图8-9 控制流程,第二节 中央空调系统变频控制,(5)通电观察转速变化 通电后按照控制要求
12、正确操作，并观察转速的变化情况。 (6) 注意事项 1)由于一台变频器分时控制不同电动机，因此必须通过接触器、起停按钮、转换开关进行电气和机械互锁以确保一台变频器只拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。 2)切不可将R、S、T与U、V、W端子接错，否则，会烧坏变频器。,第二节 中央空调系统变频控制,3)PLC的输出端子只相当于一个触点，不能接电源，否则会烧坏电源。 4)运行中若出现报警现象，要复位后重新操作。 5)操作完成后注意断电，并且清理现场。 (7) 成绩评定 成绩评定见表8-3。,第二节 中央空调系统变频控制,表8-3 成绩评定,第二节 中央空调系统变频控制,4.能力测试
13、 用两台电动机拖动两台气泵，为了实现恒压供气，用一台变频器控制一台电动机实现变频调速，另一台工频运行。,第二节 中央空调系统变频控制,第三节 中央空调系统的改造,一、两种控制方法的比较 与变频调速不同，老式空调是用阀门、自动阀调节管路流量，不仅增大了系统节流损失，而且由于对空调的调节是阶段性的，造成整个空调系统工作在波动状态；而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器，则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制，并可通过变频节能收回投资。 二、节能改造的可行性分析 1.改造方案,方案一是通过关小水阀门来控制流量，经测试达不到节能效果，且控制不好会引起冷冻水末端压力偏低，造成高层用户温度过高，也常引起冷
14、却水流量偏小，造成冷却水散热不够，温度偏高。 2.具体分析 (1)系统结构 如图8-10所示，中央空调系统的工作过程是一个不断进行能量转换以及热交换的过程。,图8-10 设备结构,第三节 中央空调系统的改造,(2)泵的特性分析与节能原理 1)泵的特性分析：泵的流量Q、扬程H及泵的轴功率TN与转速n的关系为,2)节能分析：如图8-11所示，曲线1是阀门全部打开时供水系统的阻力特性；曲线2是额定转速时泵的扬程特性。 转速不变，将阀门关小。这时，阻力特性如图8-11中的曲线3所示，工作点移至B点：流量QB、扬程HB。电动机的轴功率与面积OQBBHB成正比。,第三节 中央空调系统的改造, 阀门开度不变
15、，降低转速。这时，扬程特性曲线如图8-11中的曲线4所示，工作点移至C点：流量仍为QB，但扬程为HC。电动机的轴功率与面积OQBCHC成正比。,图8-11 特性曲线,第三节 中央空调系统的改造,三、变频节能改造 某酒店中央空调的变频节能系统结构如图812所示。,图8-12 变频节能系统结构,第三节 中央空调系统的改造,1.对冷冻泵进行变频改造 如图812所示，PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度。 2.对冷却泵进行变频改造 由于冷冻机组运行时，其冷凝
16、器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。 3.电路设计,第三节 中央空调系统的改造,图8-13 冷冻水泵与冷却水泵改造后的主电路和控制电路 a)冷却泵一次接线 b)冷冻泵一次接线 c)冷却泵二次接线 d)冷冻泵二次接线,第三节 中央空调系统的改造,四、主要设备选型 考虑到设备的运行稳定性及性价比，以及水泵电动机的匹配。 1. 需要增加的设备 由于保留了原有的继电器接触器的控制结构，因此，添置的材料种类相对有限，具体见表84。,第三节 中央空调系统的改造,表8-4 元器件类型及型号,2.三菱FRF54037kWCH变频器主要参数的设定 Pr160：0 允许所有参数的读/写 3.PLC的I/O口分配,根据控制要求，三菱PLC控制器FX2N64MR与三菱FRF54037kWCH变频器的I/O口功能分配见表85。,第三节 中央空调系统的改造,表8-5 I/O口的功能分配,第三节 中央空调系统的改造,4.PLC与变频器的连接 PLC与变频器的连接如图814所示。,图8-14 PLC与变频
