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冷却塔风机采用变频控制的节能效果探讨

标签: 舒适性空调 冷却塔风机

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万达广场由于建筑面积较大,业态数量较多,屋面有较多的冷却塔设备,冷却塔一般采用机械通风,风机为冷却塔机械通风的关键设备,通常都采用户外立式冷却塔专用电机,具有效率高,耗电省,防水性能好等特点。 暖通在线

长期以来,冷却塔风机的节能降耗问题一直没有引起足够重视,大部分冷却塔风机没有任何节能措施,究其主要原因,主要有两个方面:(1)冷却塔生产厂与其配套电器设备厂分离;(2)行业落后,现代化控制与变频技术没有渗透到冷却塔的节能中。由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的,也就是考虑到最恶劣的条件。然而在实际设备运行中,由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于在较低热负载的情况下运行,据统计,机组设备满载运行时间在舒适性空调中通常不超过10%,也就是说,全年90%以上的时间都有节能的余地。大量的实验证明,冷却塔风机如采用变频控制,比工频状况下可省电30%左右,节能效果显著。

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一、典型的冷却塔风机变频控制原理

在典型的冷却塔风机变频控制系统中,变频器可以利用内置PID功能,组成以温度为控制对象的闭环控制。图1所示为典型的冷却塔变频控制原理,冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值,其降温的效果可通过调整变频器的速度来进行。被控量(出水温度)与设定值的差值经过变频器内置的PID控制器后,送出速度命令并控制PWM输出,最终调节冷却塔风机的转速。 Ehvacr


二、对冷却塔风机采用变频调速控制,应注意以下几点:

(1)由于冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大,所以给定加减速时间要长一些,如30 ~50s。

(2)在实际运转中经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转,此时如果启动变频器,电动机会进入再生状态,就会出现故障跳闸。对于变频器应该将启动方式设为转速跟踪再启动,这样就可在变频器启动前,通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。 nuantongkongtiaozaixian

(3)由于是普通电机,因此应该设置最低运转频率,以保持电机合适的温升,通常频率下限为20Hz 。

(4)为防止在较宽运转频率范围内(一般20~50Hz )冷却风机出现特定转速下的机械共振现象,应该在试运转中分析这种情况,并采取修改参数的方法将系统的固有频率列为跳跃频率。
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三、 冷却塔风机采用变频控制的节能效果分析

以一个冷却塔包含4个子塔,每个子塔配置一台5.5KW的风机为例。假定冷却塔风机年运行时间200天,每天运行10个小时,电价按商业用电考虑。

工频运行时:

总耗电量:5.5×4×200×10=44000 度 暖通在线

总费用:44000度×1元/度=44000 元

变频运行时:

按经验数据,90%以上的时间采用变频控制,省电30%。

节省电量:44000×0.9×0.3=11800 度

节省费用:11800度×1元/度=11800 元

一年可节省费用:11800元 暖通空调zaixian

采用变频器投资回收期分析:

a. 采用国产优质元器件

每台风机采用常规的断路器+接触器+继电器方式时,成本为500元,四台总计2000元。

每台风机采用变频器控制方式时,成本为2200元,四台总计8800元。

增加费用为:8800-2000=6800元

ehvacr.com



静态投资回收期:6800÷11800=0.58年

b. 采用进口元器件

每台风机采用常规的断路器+接触器+继电器方式时,成本为1000元,四台总计4000元。

每台风机采用变频器控制方式时,成本为5000元,四台总计20000元。

增加费用为:20000-4000=16000元 Ehvacr

静态投资回收期:16000÷11800=1.35年

四、 用一个变频器对各子冷却塔风机进行变频控制的成本可行性分析

以一个冷却塔包含4个子塔,每个子塔配置一台5.5KW的风机为例。如采用一个变频器对4个冷却塔风机进行变频控制,成本分析如下(采用国产优质变频器):
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如变频器的功率正好为各风机功率之和,由于各风机的设备参数会有差异,导致电流无法均衡分配,有的风机可能无法启动。因此变频器的功率需增大一级才能保证各风机启动。

若采用1个变频器控制4台5.5KW风机,变频器型号对应功率为30KW,价格为9000元。若采用4个变频器控制4台5.5KW风机,每台5.5KW变频器价格大约在2200元,则总价格为4×2200=8800元。
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综上所述,对于冷却塔风机采用一个风机一个变频器的控制方式成本上更为经济。

五、 结束语

根据负荷变化对冷却塔风机系统进行变频节能控制,能有效降低运营成本,对于万达广场的节能降耗具有十分重要的意义。

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