2018-03-01
由凈化中央空調(diào)設(shè)備提供生產(chǎn)車間的潔凈環(huán)境,使生產(chǎn)車間各個房間的溫度、濕度和壓差等均能達到國家GMP規(guī)定的要求。因季節(jié)的變化，晝夜的變化，這樣生產(chǎn)車間的各個房間對風(fēng)量具有很明顯的需求變化，而水泵風(fēng)機的風(fēng)量、水流量的調(diào)節(jié)是靠風(fēng)門、節(jié)流閥的手動調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求減少時，風(fēng)門、閥的開度減少；當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求增加時，風(fēng)門、閥的開度增大。這種調(diào)節(jié)辦法雖然簡單易行，已成習(xí)慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費大量能源在風(fēng)門、閥上作為代價的。而且該中央空調(diào)在正常工作時，大多數(shù)風(fēng)門及閥的開度都在50%-60%，這說明現(xiàn)有中央空調(diào)水泵風(fēng)機設(shè)計的容量要比實際需要高出很多，嚴(yán)重存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。近年來隨著電力、電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來越成熟，因此我們對公司的中央空調(diào)水泵風(fēng)機加裝19臺變頻器進行了節(jié)能改造。又由于水泵風(fēng)機分散性較大，為了減少值班人員的巡視工作強度，便于及時掌握水泵風(fēng)機的工作狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)故障，我們通過PLC及人機界面與變頻器的通訊應(yīng)用，在中央監(jiān)控室增裝變頻監(jiān)控系統(tǒng)，這樣值班人員就可在人機界面上直接設(shè)定頻率值與啟停各臺變頻器，能實時監(jiān)控水泵風(fēng)機電機實際工作電流、電壓、頻率的大小，并具有報警等功能。
1、水泵變頻改造方案
因冷凍泵和冷卻泵進出水溫差都小于5℃，這說明冷凍水流量和冷卻水流量還有余量，再加之，電機正常工作電流小于額定電流(5-12A)，明顯存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象。因此，我們對基因部的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)各自使用一臺變頻器分別實施一拖三驅(qū)動。根據(jù)需要由PLC1分別控制3臺冷凍水泵和3臺冷卻水泵輪流切換工作（但同一時刻一臺變頻器只能驅(qū)動一臺水泵電機運轉(zhuǎn)），使冷凍水量和冷卻水量得到靈活、方便、適時、適量的自動控制，以滿足生產(chǎn)工藝的需求。同樣對老二樓空調(diào)機房及分包裝空調(diào)機房的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)也各使用變頻器分別實施一拖三驅(qū)動，其控制辦法與基因部的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)控制辦法相同。下面以基因部冷凍水系統(tǒng)加以說明：
（1）閉環(huán)控制
基因部冷凍水系統(tǒng)采用全閉環(huán)自動溫差控制。采用一臺11KW變頻器實施一拖三。具體方法是：先將中央空調(diào)水泵系統(tǒng)所有的風(fēng)閥門完全打開，在保證冷凍機組冷凍水量和壓力所需前提下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最低工作頻率（調(diào)試時確定為35HZ），將其設(shè)定為下限頻率并鎖定。用兩支溫度傳感器采集冷凍水主管道上的出水溫度和回水溫度，傳送兩者的溫差信號至溫差控制器，通過PID2調(diào)節(jié)將溫差量變?yōu)槟M量反饋給變頻器，當(dāng)溫差小于等于設(shè)定值5℃時，冷凍水流量可適當(dāng)減少，這時變頻器VVVF2降頻運行，電機轉(zhuǎn)速減慢；當(dāng)溫差大于設(shè)定值5℃時，這時變頻器VVVF2升頻運行，電機轉(zhuǎn)速發(fā)展，水流量增加。冷凍泵的工作臺數(shù)和增減由PLC1控制。這樣就能夠根據(jù)系統(tǒng)實時需要，提供合適的流量，不會造成電能的浪費。
（2）開環(huán)控制
將控制屏上的轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至開環(huán)位置，順時針旋動電位器來改變冷凍水泵電機的轉(zhuǎn)速快慢。
（3）工頻/變頻切換工作
在系統(tǒng)自動工作狀態(tài)下，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時，由PLC1控制另一臺備用水泵電機投入工頻運行，同時發(fā)出聲光報警，提醒值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。也可將控制柜面板上的手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至手動位置，按下相應(yīng)的起動按鈕來啟動相應(yīng)的水泵電機。
2、風(fēng)機變頻改造方案
因所有風(fēng)柜的風(fēng)機均處于全開、正常負荷運行狀態(tài)，恒溫調(diào)節(jié)時，是由冷風(fēng)出風(fēng)閥來調(diào)節(jié)風(fēng)量。如果生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度偏高，則風(fēng)閥開大，加大冷風(fēng)量，使生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度降低。如果生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度偏低，則需關(guān)閉一部分風(fēng)閥開度，減少冷風(fēng)量，來維持生產(chǎn)車間房間的冷熱平衡。 因此，送入生產(chǎn)車間內(nèi)部的風(fēng)量是可調(diào)節(jié)的、變化的。特別是到了夜班時，人員很少，且很少出入、走動等活動，系統(tǒng)負荷很輕，對空調(diào)冷量的要求也大大降低，只需少量的冷風(fēng)量就能維持生產(chǎn)車間房間的正壓與冷量的需求了，故對13臺風(fēng)機全部進行了變頻節(jié)能改造，運用變頻器來對風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。
中央空調(diào)風(fēng)機變頻改造原理圖如圖二所示，在原有工頻控制的基礎(chǔ)上，增加7個變頻控制柜，采用常州偉創(chuàng)變頻器驅(qū)動13臺風(fēng)機電機，變頻/工頻可以相互切換。在工頻辦法下運行時，不改變原來的操作辦法，在變頻辦法下運行時，變頻器在不同的時間段自動輸出不同的頻率。即13臺變頻器受時控開關(guān)的程序控制，在周一至周五的7：30-23：00設(shè)定變頻器在45HZ下運行，在周一至周五的23：00后至第二天的7：30及周六、周日設(shè)定變頻器在35HZ下運行（其運行的頻率可根據(jù)需要來設(shè)定），以改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，同時13臺變頻器與中央監(jiān)控室的人機界面和PLC實行聯(lián)機通訊，可以實現(xiàn)遠程人機監(jiān)控。
采用交流變頻調(diào)速器對中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機進行節(jié)能改造，不但操作簡單方便、節(jié)約電能降低生產(chǎn)成本，而且大大地改善水泵風(fēng)機的運行條件，減少水泵、風(fēng)機、閥門等的維護量。本變頻改造項目及監(jiān)控系統(tǒng)自2002年5月投運以來，已連續(xù)運行二年多，系統(tǒng)運行可靠平穩(wěn)，通訊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時，使設(shè)備管理規(guī)范化，提高了工作效率，需要在線改變的量為時段與頻率的設(shè)定值，采用人機界面作為人機交互工具，簡單直觀，便于操作。PLC作為中央處理單元，兩者在變頻監(jiān)控系統(tǒng)中結(jié)合使用，實現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、手動即時變頻和自動分時段變頻等功能，在實際使用中取得良好的效果，值得推廣到其他行業(yè)應(yīng)用。
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