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(gè)房間的溫度、濕度和壓差等均能達(dá)到國(guó)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(gè)房間對(duì)風(fēng)量具有很明顯的需求變化，而水泵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、水流量的調(diào)節(jié)是靠風(fēng)門、節(jié)流閥的手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求減少時(shí)，風(fēng)門、閥的開度減少；當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求增加時(shí)，風(fēng)門、閥的開度增大。這種調(diào)節(jié)辦法雖然簡(jiǎn)單易行，已成習(xí)慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費(fèi)大量能源在風(fēng)門、閥上作為代價(jià)的。而且該中央空調(diào)在正常工作時(shí)，大多數(shù)風(fēng)門及閥的開度都在50%-60%，這說(shuō)明現(xiàn)有中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的容量要比實(shí)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(fèi)。近年來(lái)隨著電力、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來(lái)越成熟，因此我們對(duì)公司的中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)加裝19臺(tái)變頻器進(jìn)行了節(jié)能改造。又由于水泵風(fēng)機(jī)分散性較大，為了減少值班人員的巡視工作強(qiáng)度，便于及時(shí)掌握水泵風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)故障，我們通過(guò)PLC及人機(jī)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(jī)界面上直接設(shè)定頻率值與啟停各臺(tái)變頻器，能實(shí)時(shí)監(jiān)控水泵風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)際工作電流、電壓、頻率的大小，并具有報(bào)警等功能。
1、水泵變頻改造方案
因冷凍泵和冷卻泵進(jìn)出水溫差都小于5℃，這說(shuō)明冷凍水流量和冷卻水流量還有余量，再加之，電機(jī)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(duì)基因部的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)各自使用一臺(tái)變頻器分別實(shí)施一拖三驅(qū)動(dòng)。根據(jù)需要由PLC1分別控制3臺(tái)冷凍水泵和3臺(tái)冷卻水泵輪流切換工作（但同一時(shí)刻一臺(tái)變頻器只能驅(qū)動(dòng)一臺(tái)水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)），使冷凍水量和冷卻水量得到靈活、方便、適時(shí)、適量的自動(dòng)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的需求。同樣對(duì)老二樓空調(diào)機(jī)房及分包裝空調(diào)機(jī)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(shí)施一拖三驅(qū)動(dòng)，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(shuō)明：
（1）閉環(huán)控制
基因部冷凍水系統(tǒng)采用全閉環(huán)自動(dòng)溫差控制。采用一臺(tái)11KW變頻器實(shí)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(jī)組冷凍水量和壓力所需前提下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最低工作頻率（調(diào)試時(shí)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(hào)至溫差控制器，通過(guò)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(shí)，冷凍水流量可適當(dāng)減少，這時(shí)變頻器VVVF2降頻運(yùn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢；當(dāng)溫差大于設(shè)定值5℃時(shí)，這時(shí)變頻器VVVF2升頻運(yùn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)展，水流量增加。冷凍泵的工作臺(tái)數(shù)和增減由PLC1控制。這樣就能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)需要，提供合適的流量，不會(huì)造成電能的浪費(fèi)。
（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(shí)針旋動(dòng)電位器來(lái)改變冷凍水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢。
（3）工頻/變頻切換工作
在系統(tǒng)自動(dòng)工作狀態(tài)下，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，由PLC1控制另一臺(tái)備用水泵電機(jī)投入工頻運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。也可將控制柜面板上的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至手動(dòng)位置，按下相應(yīng)的起動(dòng)按鈕來(lái)啟動(dòng)相應(yīng)的水泵電機(jī)。
2、風(fēng)機(jī)變頻改造方案
因所有風(fēng)柜的風(fēng)機(jī)均處于全開、正常負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，恒溫調(diào)節(jié)時(shí)，是由冷風(fēng)出風(fēng)閥來(lái)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(lái)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(shí)，人員很少，且很少出入、走動(dòng)等活動(dòng)，系統(tǒng)負(fù)荷很輕，對(duì)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(duì)13臺(tái)風(fēng)機(jī)全部進(jìn)行了變頻節(jié)能改造，運(yùn)用變頻器來(lái)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
中央空調(diào)風(fēng)機(jī)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(gè)變頻控制柜，采用常州偉創(chuàng)變頻器驅(qū)動(dòng)13臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)，變頻/工頻可以相互切換。在工頻辦法下運(yùn)行時(shí)，不改變?cè)瓉?lái)的操作辦法，在變頻辦法下運(yùn)行時(shí)，變頻器在不同的時(shí)間段自動(dòng)輸出不同的頻率。即13臺(tái)變頻器受時(shí)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(yùn)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(yùn)行（其運(yùn)行的頻率可根據(jù)需要來(lái)設(shè)定），以改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)13臺(tái)變頻器與中央監(jiān)控室的人機(jī)界面和PLC實(shí)行聯(lián)機(jī)通訊，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人機(jī)監(jiān)控。
采用交流變頻調(diào)速器對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，不但操作簡(jiǎn)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(jī)的運(yùn)行條件，減少水泵、風(fēng)機(jī)、閥門等的維護(hù)量。本變頻改造項(xiàng)目及監(jiān)控系統(tǒng)自2002年5月投運(yùn)以來(lái)，已連續(xù)運(yùn)行二年多，系統(tǒng)運(yùn)行可靠平穩(wěn)，通訊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)，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(shí)段與頻率的設(shè)定值，采用人機(jī)界面作為人機(jī)交互工具，簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動(dòng)即時(shí)變頻和自動(dòng)分時(shí)段變頻等功能，在實(shí)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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