【正文】 ............... 48 附錄 ........................................................... 49 4 第一章 緒論 引言 “人類在利用和改造自然的過程中，取得了驕人的成績，同時也付出了高昂的代價。因為節(jié)約建筑中的能源消耗不僅可以減少有害的溫室氣體的排放，減少對自然環(huán)境的污染與影響，同時也能減少一定程度的廢棄物，甚至改善室內(nèi)的空氣質(zhì)量。而且中國人口眾多，不僅中國國內(nèi)，全世界都關(guān)心中國的能耗問題，中國的能耗及節(jié)能狀況對中國乃至世界的能源資源及其結(jié)構(gòu)都有著重要影響。 隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào) 作為一款重要的家用電器，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人們社會生活中扮演的角色也越來越重要。在今后幾年里，國外私營資本的繼續(xù)不斷進(jìn)入，以及 2022奧運會和 2022 上海博覽會推動了北京和上海的發(fā)展，促使中央空調(diào)有了較 大發(fā)展 .因此，中國空調(diào)企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢，加大科技創(chuàng)新，注重空調(diào)節(jié)能，提高技術(shù)含量，加強(qiáng)自主研發(fā)能力，打造有效推廣策略，對空調(diào)行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，只有這樣才能在新形勢下立于不敗之地。采用什么方法對空調(diào)水系統(tǒng)變流量調(diào)節(jié)進(jìn)行控制，及如何正確的選擇水泵的臺數(shù)及運行控制方法，使水泵能夠在高效區(qū)運行的設(shè)計是本論文的研究目的。冷熱水系統(tǒng)是指由冷水機(jī)組（或換熱器）制備出的冷水（或熱水）的供水，由冷水（或熱水）循環(huán)泵， 通過供水管路輸送至空調(diào)末端設(shè)備，釋放出冷量（或熱量）后的冷水（或熱水）的回水，經(jīng)回水管路返回冷水機(jī)組（或換熱器）。 ，或存在局部阻力偏高的不正?，F(xiàn)象，增加水送能耗。由此可以看出，輸送能耗完全可以從水泵流量和水泵效率計算出，與流量的三次方成正比 ,與水泵運行時效率成反比。電氣傳動關(guān)系到合理地使用電動機(jī)以節(jié)約電能和控制機(jī)械的運轉(zhuǎn)狀態(tài) (位置、速度、加速度等 )，實現(xiàn)電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。近年來交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的就是變頻調(diào)速技術(shù)。 我國是一個發(fā)展中國家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力仍落后于發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當(dāng)今國際上先進(jìn)的產(chǎn)品，國內(nèi)的成套部分在自行設(shè)計制造的成套裝置中采用外國進(jìn)口公司和合資企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備，自己開發(fā)應(yīng)用軟件，能為國內(nèi)外重大工程項目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。 2)功率器件的發(fā)展。16位、犯位高速微處理器以及信號處理器 (DSP)和專用集成電路 (ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展，為實現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件手段。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組起動及運行、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和軋 機(jī)傳動、礦井卷揚方面有很大需求。水冷系統(tǒng)一般只能制冷。螺桿機(jī)有單螺桿和雙螺桿之分。常用于家用空調(diào)和商用空調(diào)，因其特點，系統(tǒng)不可能做的很大。在安裝上對空間的高度有一定要求，同時在經(jīng)濟(jì)性 上要差一些。高層樓宇的中央空調(diào)是用電大戶 ,幾乎占了總建筑物耗電量的 50%。隨著空調(diào)的應(yīng)用和普及 ,中央空調(diào)節(jié)能已顯得越來越重要。從節(jié)能的角度考慮 ,只要能保證制冷系統(tǒng)正常工作 ,冷卻水流量越小 ,耗能越少 ,節(jié)能效果就越好。當(dāng)冷凍水流過風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組時 ,還沒來得及將所帶的冷量全部釋放完 ,就已返回制冷機(jī)去了 ,造成冷凍水泵輸送和空調(diào)主機(jī)冷卻能量的過度損耗。在冷凝器里 ,蒸發(fā)后的制冷劑和冷卻水發(fā)生熱量交換 ,制冷劑釋放出熱量 ,被冷卻循環(huán)水帶走。下 11 面對 PLC的發(fā)展及功能特點進(jìn)行闡述： PLC的組成 PLC主要有 CPU 模塊，輸入模塊、輸出模塊和編程器組成，如圖 可編過程控制器CP U模塊輸出模塊輸入模塊編程器輸入信號執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖 PLC的結(jié)構(gòu)組成 CPU模塊： CPU 模塊主要由微處理器（ CPU 芯片）和存儲器組成。 PLC通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，另外也可以驅(qū)動指示燈、數(shù)字顯示裝置等 CPU模塊的工作電壓一般是 5V，而其輸入 /輸出信號電壓一般較高，如 DC24V和 AC220V。在 12 運行狀態(tài)， PLC 通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。 S7200 系的強(qiáng)大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。 （ 2）高速脈沖輸出 具有 2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達(dá) 20KHz，用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實現(xiàn)定位任務(wù)。 （ 4）模擬電位器 CPU221/222有 1個模擬電位器， CPU224/226/226XM 有 2個模擬電位器。 （ 6） EEPROM 存儲器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具，無需編程器并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 （ 8）不同的設(shè)備類型 CPU 221~226 各有 2種類型 CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 擴(kuò)展功能模塊： 擴(kuò)展單元沒有 CPU，作為基本單元輸入 /輸出點數(shù)的擴(kuò)充，只能與基本單元連接使用。連接時 CPU模塊放在最左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊相連。 （ 1）有擴(kuò)展模塊連接時，如果擴(kuò)展模塊對 5VDC電源的需求超過 CPU 的 5V電源模塊的容量，則必須減少擴(kuò)展模塊的數(shù)量。 系統(tǒng)工作時，來自蒸發(fā)器的低溫低壓的制冷劑蒸汽被壓縮機(jī)吸入，壓縮成高溫高壓的制冷劑蒸汽后，進(jìn)入冷凝器。被冷卻的介質(zhì) (如冷媒水 )失去熱量 Q。蒸汽噴射式制冷機(jī)的主要設(shè)備有加熱器、噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器以及膨脹閥 等。蒸發(fā)器盤管中的冷媒水因失去熱量而溫度下降，被送入空調(diào)系統(tǒng)作為冷源使用。風(fēng)機(jī)盤管制冷時，由冷源為盤管提供 7℃左右的低溫水，室外空氣由低噪聲風(fēng)機(jī)吸入，通過濾塵網(wǎng)去掉灰塵，吹向盤管進(jìn)行換熱。風(fēng)機(jī)盤管是空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，其工作原理是機(jī)組內(nèi)不斷的再循環(huán)所在房間的空氣，使空氣通過冷水（熱水）盤管后被冷卻（加熱），以保持房間溫度的恒定。 風(fēng)機(jī)盤管控制多采用就地控制的方案，分簡單控制和溫度控制兩種。 風(fēng)機(jī)盤管做為中央空調(diào)的末端設(shè)備，其質(zhì)量 的好壞決定了室內(nèi)的空調(diào)效果?？照{(diào)水系統(tǒng)可分為開式和閉式兩種。流量 轉(zhuǎn)速 壓力關(guān)系曲線如圖 。η b） 103 得出。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速 n，當(dāng)流量從 Q1 減小50%至 Q2時，那么管網(wǎng)阻力特性為同一曲線 1，系統(tǒng)工作點將沿方向 2由原來的A點移至 C點，水泵的運行也更趨合理。 H升高，這將對管路和閥門的密封性能形成威脅和破壞；而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力 H將隨泵轉(zhuǎn)速 n的降低而降低，因此不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。 據(jù)此，在空調(diào)水系統(tǒng)中，采用此類方法，將大幅度提高節(jié)能效果。濕式冷卻塔的換熱效率高，水被冷卻的極限溫度為空氣的濕球溫度。 缺水地區(qū)，在補(bǔ)充水有困難的情況下，只能采用干式冷卻塔。 冷卻塔冷卻水的過程屬熱質(zhì)傳遞過程。以空氣為冷卻介質(zhì)的冷凝器，多用于小型制冷系統(tǒng)及缺水地區(qū)。 制冷裝置的冷卻回水，由冷卻塔的上部噴向塔內(nèi)的填充層上，以增大水與空氣的接觸面積及接觸時間，被冷卻后的水從填充層流至下部集水池，通過循環(huán)水泵再送回制冷裝置循環(huán)使用。 20 第三章 變頻器的介紹 變頻器基本結(jié)構(gòu) 變頻器是采用大功率晶體管作為功率元件，以單片機(jī)為核心進(jìn)行控制，采用脈沖調(diào)制方式，是電力電子與計算機(jī)控制相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。應(yīng)用中，變頻器的輸入端接至頻率固定的三相交流電源，輸出端輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機(jī)。由于 把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較容易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍，以及改善變頻后電動機(jī)的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制 SPWM方式。 v/f控制變頻器，轉(zhuǎn)差功率控制變頻器和矢量控制變頻器等等。 通用變頻器的功能可分為三大類 PWM波形 包括輸出載波頻率、基波頻率、正反轉(zhuǎn)停止時間、死區(qū)時間。輸出電壓的頻率為 0~400HZ。 當(dāng)給電動機(jī)加上電壓，電動機(jī)開始運轉(zhuǎn)后，會產(chǎn)生一個與外加電動勢相反的感應(yīng)電勢。當(dāng)外加電勢突然改變方向時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向不能立刻改變，形成外加電勢與感應(yīng)電勢方向相同，疊加后共同加在定子線圈上，有可能將定子線圈燒毀。范圍是 ~2秒。共有四種可能出現(xiàn)停車： 頻率為 0 ； B. 正反轉(zhuǎn)停止； C. 自有停車； D. 跳閘。直流制動起始頻率的范圍為 0~10Hz，延續(xù)時間的范圍是 ~10 秒，延續(xù)時間為 0 秒表示不進(jìn)行這種方式的直流制動。 1．頻率給定 頻率給定共有七種方式，優(yōu)先級從高到低為：點動運行，多段速運行，模擬 22 量電壓給定，模擬量電流給定，操作面板旋鈕給定，脈沖給定，直流設(shè)定頻率。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。經(jīng)實踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。 — 交控制方式 VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交 — 直 — 交變頻中的一種。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為 l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。 矩陣式交 — 交變頻具 有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（ 2ms），很高的速度精度（177。 3) 變頻器與負(fù)載的匹配問題； ；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。 4) 在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。 變頻器控制電路設(shè)計 ； 。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。這時除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動源和沖擊源外， 還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按９０度角交叉。雖然變頻器本身有各種保護(hù)功能，但缺相保護(hù)卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護(hù)，選型時可按照變頻器的容量進(jìn)行選擇。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線的截面不小于 4mm，長度不超過 5m。 變頻器控制柜設(shè)計 1) 散熱問題：變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。如果變頻器的功率很大占整個系統(tǒng) 25%以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格根據(jù)現(xiàn)場的具體情況確定，防塵網(wǎng)四周與控制柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。即使在控制柜內(nèi)，同樣要保持這樣的接線規(guī)范。在接線時一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（ 57mm左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入干擾。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨識。 載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。其可能是加速時間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。 3) 欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。 隨著新型電力電子器件和高性能 微處理器 的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器的網(wǎng)側(cè) 變流器 對低壓小 容量的裝置常采用 6脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化 12脈沖以上的變流器。 交流電動機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。 DSP和普通的單片機(jī)相比，處理數(shù)字運算能力增強(qiáng) 10～ 15倍，可確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。此工程所需要的設(shè)備為冷水機(jī)組，冷卻水泵，冷凍水泵，冷凝塔，風(fēng)機(jī)盤管等。 該酒店標(biāo)高為 米決定了冷凍水泵的揚程 不得少于這個數(shù)字并且還應(yīng)留下裕度，所以選擇揚程為 49米的水泵，冷凝塔安裝的樓高為 3