PLC、變頻器在北海賓館空調冷凍泵、冷卻泵控制系統改造中應用

2 變頻調速功能

2.1 變頻器節(jié)能原理：
　　變頻器是輸出頻率可改變的交流電力拖動設備。變頻器調速的主要工作原理是將供給 電機定子的三相交流工頻電經大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調節(jié)技術逆變?yōu)轭l率可調、幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再供給電機使用。
　　由水泵的工作原理可知：風機、水泵特性：Q∝n H∝n2 P∝n3
即流量與轉速成正比，壓力與轉速平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。
根據公式：轉速

　　其中f為電源頻率，我國工頻為50HZ，P為極對數，S為轉差率，那么調節(jié)電動機電源頻率就可調節(jié)電動機轉速，調節(jié)電機轉速也就是調節(jié)它的負載轉速，那么，根據風機、水泵特性可知，調節(jié)風機水泵的轉速可以達到調節(jié)流（風）量的目的，同時，顯著調節(jié)軸功率。通過在水泵加裝變頻器，，則可實現自動調節(jié)控制，可使系統工作平緩穩(wěn)定。并通過變頻節(jié)能收回投資。如圖2所示，圖中陰影部分為同一臺水泵的工頻運行狀態(tài)與變頻運行狀態(tài)在隨著流量變化所耗的功率差。因此，隨熱負載而改變水量的變流量空調水系統顯示了巨大的性。

2.2 變頻技術應用：
　　空調系統采用變頻調速技術，電機可在很寬范圍內平滑調速，可將所有節(jié)流閥去掉，使管道暢通，可免去節(jié)流損耗。通過改變電機轉速而改變水的流速，從而改變水流量，達 到制冷機正常工作要求和平衡熱負荷所需冷量要求，達到節(jié)能目的。采用變頻調速技術的關鍵是電機轉速的可調和可控。電機的變頻調速系統是由PLC控制器進行切換和控制的。

3 PLC控制變頻調速系統工作原理：
　　3.1 采用性能可靠的松下系列PLC為控制核心，所有輸入信號起停，保護都通過光電隔離輸入到PLC的輸入口，利用專用編程軟件，根據控制要求對PLC進行梯形圖編程，PLC輸出控制變頻器的起停。采用PLC控制后，可取消全部時間繼電器和中間繼電器，所有邏輯控制通過梯形圖軟編程，在不用改變控制線路的情況下，可隨時按控制要求修改程序，實現新的控制方案，靈活性相當高；并具有*的通訊接口，可與上位電腦相連，，實現遠程監(jiān)控，為將來聯網控制留 有接口，具有良好的擴展性，能與其他控制系統協調工作。變頻器調速控制電路簡單， 克服傳統線路易出故障的缺點，降低了事故發(fā)生。

3.2 根據空調系統的實際情況，設計應包括以下幾點：
（1）冷卻系統、冷凍系統各裝1臺變頻器。
（2）可根據一天內不同階段的冷量要求，設置不同要求運行。
（3）常用與備用可切換。
（4）變頻控制與原控制間可換，確保設備正常運行。

3.3 控制系統的主電路圖

3.4 冷凍泵、冷卻泵PLC的控制系統圖
　　PLC軟件采用梯形圖語言，實現各種邏輯控制、變頻器啟動控制及手動/自動，工頻/變頻轉換和故障自動切換等功能。
（1）I/O接口圖

（2）系統軟件編程圖

4、結束語
　　（1）新的控制方案已于2004年底在北海公路賓館投入使用，達到大幅度節(jié)電效果，具體比較如下：

　　在冷凍泵、冷卻泵上應用變頻器，一般都有40%的節(jié)電率。
　　每天節(jié)約的電費=電機功率×每天運行時間×節(jié)電率×電價
=（45KW+55KW）×24小時×40%×0.81/度
　　而改造費大約十萬元，投資回收期=100000÷583≈170（天）
　　通過以上分析計算，改造后系統經濟效益可觀，符合《中華人民共和國節(jié)約能源法》。
　　（2）對電機實現了軟起動、軟制動，大大降低了起動電流、避免了對電機和電網的沖擊；
　　（3）電機運行噪音減小、溫升降低、震動減少、負載運行順滑平衡；
　　（4）大幅度改善電機的功率因素；
　　（5）具有過流、過壓、短路、缺相等多種保護功能，增強了對電機及所帶負載的保護功能。
　　（6）在任意一設定的頻率下，電機都能以效率運行；
　　（7）能檢測負載輕微的變化，并迅速調整輸出功率，顯示在操作屏上；
　　（8）利用PLC 實現各種邏輯控制、變頻器啟動控制及手動/自動，工頻/變頻轉換和故障自動切換等功能，是系統控制靈活方便，功能齊全。