一.變頻器使用的目的:
對制冷機(jī)內(nèi)的壓縮機(jī)采用變頻控制(壓縮機(jī)能力可變控制),,可以使制冷機(jī)對于冷凍負(fù)載的變動始終以接近設(shè)計條件的高效率進(jìn)行運(yùn)行。這就是將變頻器應(yīng)用于冷凍壓縮機(jī)的主要目的。變頻器控制制冷機(jī)的主要優(yōu)點如下
1)節(jié)能相應(yīng)于冷卻負(fù)載的變化改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,,使其始終運(yùn)行在最佳點。從而減少所需動力,。
2)恒溫采用連續(xù)的容量控制可使冷藏品溫度變化很小,。另外,即使對于臨時的冷卻負(fù)載增加,,也可以依靠迦速來減小冷藏品的溫度變化,。
3)冷凍能力的改善密閉式電機(jī)直接連接的壓縮機(jī)在50hz地區(qū)的能力只有60hz地區(qū)的80%,而變頻器控制則可以做到與電源頻率無關(guān),,始終保持一定的能力,。
二.設(shè)備組成
圖1是變頻器控制黃河啤酒廠1號制冷機(jī)的例子,。在該例中,變頻器選用艾默生" title="艾默生">艾默生型號為TD2000-4T2000G的00KW變頻器,,制冷機(jī)為大連冷凍機(jī)廠生產(chǎn),,電機(jī)功率為190KW。PID調(diào)節(jié)是由變頻器自帶的內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器完成的,。在根據(jù)負(fù)載變化控制制冷機(jī)轉(zhuǎn)速的方法中,,我們的目的是想控制制冷機(jī)吸入口的溫度,由于現(xiàn)場溫度的采樣比較困難,,而吸入口的溫度與壓力又有著一定的對應(yīng)關(guān)系,,且在現(xiàn)場管道上安裝壓力變送器更容些,因而在本系統(tǒng)中,,我們采用壓力傳感器檢測壓縮機(jī)的吸入壓,,只要變頻器控制該壓力維持恒定不變,則吸入口的溫度也維持恒定不變,。同時考慮到制冷機(jī)工作時的安全要求,,我們將該制冷機(jī)原有的溫度保護(hù)、油壓保護(hù)等通過中繼接入變頻器,,保證有溫度保護(hù)或油壓保護(hù)動作時,,變頻器能立即自動停機(jī),防止機(jī)械設(shè)備的損壞,。另外該制冷機(jī)原為兩地控制,,采用變頻后我們?nèi)员3衷械膬傻乜刂疲@樣,,對操作人員來說,,更易于操作。
三.運(yùn)行模式
制冷機(jī)基本上是恒轉(zhuǎn)矩特性,,所以只要使變頻器輸出電壓與頻率成比例就行了,。但是制冷機(jī)結(jié)合實際機(jī)的使用范圍廣,一般都與電機(jī)的設(shè)計條件不完全一致,。在運(yùn)行條件上電壓也需要改變,,最終仍需要實驗確定最佳/F模式。另外,,為了改善加速時的效率雖然可以改用變頻器專用電機(jī),,但作為變頻器故障時的備用,變頻專用電機(jī)很難直接用工頻電源進(jìn)行運(yùn)行,。而且改用變頻電機(jī)的費(fèi)用會大幅增加,,因此我們?nèi)圆捎迷械碾姍C(jī)及機(jī)械設(shè)備,只是將原有的自耦降壓啟動改為由變頻器控制的壓力閉環(huán)系統(tǒng)" title="閉環(huán)系統(tǒng)">閉環(huán)系統(tǒng),。
在閉環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成中,,艾默生變頻器可定義兩種典型的輸入輸出特性,,即正作用和反作用,這兩種特性可靈活應(yīng)用在不同反饋特性的控制系統(tǒng)中,。在本系統(tǒng)中,,采用反作用特性,反饋增益極性為負(fù)極性,。也即當(dāng)吸入口壓力增大時,,變頻器的輸出頻率" title="輸出頻率">輸出頻率也隨之增大,,當(dāng)吸入口壓力減小時,,輸出頻率也隨之減小。
為了防止變頻器輸出頻率低時,,制冷機(jī)散熱差及總體效率的降低,,在變頻器上設(shè)定最低運(yùn)行頻率為30Hz。
四.節(jié)能效果
壓縮機(jī)負(fù)載基本上是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,,對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,,電機(jī)的輸出功率P的一般表達(dá)式為
P∝T*N
表達(dá)式中,T:負(fù)載轉(zhuǎn)矩N:電機(jī)轉(zhuǎn)速
這就是說,,即使是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,,采用變頻器等使電機(jī)速度下降,電機(jī)的輸出功率將減小,。變頻器輸入功率
PIN可用下式表示:
PIN=P/(ηINV*ηm)
表達(dá)式中,,PIN:變頻器輸入功率ηINV:變頻器效率ηm:電機(jī)的效率
由上式,假設(shè)總效率(ηINV*ηm)對于電機(jī)的轉(zhuǎn)速為一定,。則顯然電機(jī)轉(zhuǎn)速" title="電機(jī)轉(zhuǎn)速">電機(jī)轉(zhuǎn)速下降將引起電機(jī)輸出功率P減小,,與其成比例的變頻器輸入功率PIN也減小,即消耗電能降低,。但是如圖2所示,,為使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降而使變頻器輸出頻率降低,則總效率也降低,。但因頻率降低的幅度大于總效率降低的幅度,,因此,與原先的控制方式相比,,仍有顯著的節(jié)能效果,。另外,電磁調(diào)速電機(jī),、鼠籠電機(jī)的定子電壓控制等從前的調(diào)速電機(jī),,轉(zhuǎn)速下降時,總效率將大幅度降低,,因而基本上得不到低速時的節(jié)能效果,。因此采用變頻器取代這些從前的調(diào)速方式,,可以充分的節(jié)能。
變頻器方式由于除電力變換損耗外還有約5%的損耗,,這個損耗基本與變頻器功率無關(guān),,因而電機(jī)功率越大,這個損耗所點的比例也越小,,節(jié)能效果越顯著,。同時變頻器方式具有耐夏季短時高峰負(fù)載(依靠增速)和精細(xì)溫度控制等優(yōu)點。
五.注意事項
以下敘述采用變頻器控制冷凍機(jī)時主要應(yīng)注意的問題,。
1)往復(fù)式壓縮機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下減速時,,活塞環(huán)等的油膜厚度減小,可能造成汽缸等部件的異常磨損,。特別是對于離心供油,、濺噴式供油方式,減速會引起供油量極端減少,,更應(yīng)注意潤滑,。
2)在5-10HP級的半密閉型壓縮機(jī)的場合,由于上述潤滑問題以及低負(fù)載時的電機(jī)效率,、繞組溫度上升,、防震裝置的諧振頻率等問題,限制了其最低頻率約為30HZ,。
3)在往復(fù)式的場合,,考慮到振動、噪音,、閥門耐久性等問題,,最高頻率的實際上限為額定頻率的100%。
4)使用氟利昂系列制冷閃電戰(zhàn)的冷凍裝置在容量控制運(yùn)行時,,將面臨蒸發(fā)器的油回歸問題,。一般在容量控制運(yùn)行中,有必要定期進(jìn)行回油運(yùn)行,。