【正文】 ） 6 目的，因而浪費(fèi)了能量，如果采用調(diào)速控制， 冷凍水的流量由冷 凍泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，電機(jī)的耗電量決定于電機(jī)的輸出功率，輸出功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比，而電機(jī)轉(zhuǎn)速與供電頻率成正比，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速稍有下降，即稍微降低供電頻率，輸出功率將大幅度下降，若電機(jī)轉(zhuǎn)速能根據(jù)實(shí)際所需的熱交換量來調(diào)整，電機(jī)的功率將大大減少，從而顯著節(jié)約電能 [4]。 盤 管 風(fēng) 機(jī)冷 凍 主 機(jī)風(fēng) 扇冷 卻 塔冷 卻 泵冷 卻 水 回 水冷 凍 水 出 水壓 縮 機(jī)冷卻水進(jìn)水冷凍水回水房 間冷 凍 泵冷凍水管道冷卻水管道 圖 21 中央空調(diào)冷水機(jī)組組成 中央空調(diào) 冷水機(jī)組 的工作原理 中央空調(diào)的冷水機(jī)組主要有兩個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成，即冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，壓縮機(jī)不斷地從蒸發(fā)器中抽取制冷劑蒸汽， 低壓制 冷劑蒸汽在壓縮機(jī)內(nèi)部被壓縮為高壓蒸汽后進(jìn)入冷凝器中，制冷劑和冷卻水在冷凝器中進(jìn)沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 行熱交換，制冷劑放熱后變?yōu)楦邏阂后w，通過熱力膨脹閥后，液態(tài)制冷劑壓力急劇下降，變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)制冷劑后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過與冷凍水的熱交換吸收冷凍水的熱量，冷凍水通過盤管吹出冷風(fēng)以達(dá)到降溫的目的，溫度升高了的循環(huán)水回到冷凍主機(jī)又成為了冷凍水，而變?yōu)榈蛪赫羝闹评鋭谕ㄟ^回氣管重新 吸入壓縮機(jī)，開始新的一輪制冷循環(huán)。 綜上，為了節(jié)約能源和費(fèi)用，需對(duì)水泵系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查與了解采用成熟的變頻器來實(shí)現(xiàn)，以便達(dá)到節(jié)能和延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。 本文 在對(duì)中央空調(diào)的冷水機(jī)組循環(huán)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后， 指出了老式中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的種種不足之處，經(jīng)過主電路控制方式論證，采用“一拖一”的方式對(duì) 冷水機(jī)組循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行變頻控制。 變頻節(jié)能空調(diào)近幾年來成為我國(guó)空調(diào)市場(chǎng)上的新寵，擁有變頻調(diào)速系統(tǒng)的中央空調(diào)能夠通過溫度反饋改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速使制冷量和環(huán)境達(dá)到一個(gè)平衡，具有更節(jié)能、更舒適、更環(huán)保的特點(diǎn)。 因 為 酒店是一個(gè)比較特殊的場(chǎng)所，對(duì)客人的舒適度要求比較高， 而 且酒店大部分空間都是全密封的，所以無論是冬天還是夏天，無論是節(jié)日還是假日，一年 365 天 中央空調(diào) 都 處在工作狀態(tài)。 3)通過變頻器、 PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng) 調(diào)速 控制 系統(tǒng)， 根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)整水泵的運(yùn)行頻率，排除了人為操作錯(cuò)誤的因素。與 PLC 和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過冷凍水的溫差來控制 泵的轉(zhuǎn)速也是可行的，回水溫度高，說明房間溫度高， 應(yīng)該提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度 。在控制時(shí)還需注 意： 確保每臺(tái)水泵只能由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)，避免兩臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)同一臺(tái)水泵造成交流短路事故；并且每臺(tái)變頻器任何時(shí)間只能拖動(dòng)一臺(tái)水泵，以免一臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)水泵而過載。有繼電器輸出、雙向晶閘管輸出和晶體管輸出 3種輸出方式；內(nèi)置 8000步（最多可擴(kuò)展到 16K 步） RAM,可選用存儲(chǔ)盒，有 RAM、 EPROM 和 EEPROM3 種類型；機(jī)體小型化，比 FX2 減小 50%；兼容 FX2 的程序設(shè)計(jì)； 最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊 功能模塊，它可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力； 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信 方面可以接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò) CCLink、Profibus Dp 和 DeviceNet 或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決通信需要。 表 41 FX2N4ADPT 中 BFM 的分配 BFM 內(nèi)容 *1 4 將被平均的 CH1 – CH4 的平均溫度可讀值（ 14096）默認(rèn)值為 8 *5 8 CH1 – CH4 在 ℃單位下的平均溫度 *9 12 CH1 – CH4 在 ℃單位下的當(dāng)前溫度 *13 16 CH1 – CH4 在 ℉單位下的平均溫度 *17 20 CH1 – CH4 在 ℉單位下的當(dāng)前溫度 *21 27 保留 *28 數(shù)字范圍錯(cuò)誤鎖存 29 錯(cuò)誤狀 態(tài) 30 識(shí)別碼 K2040 31 保留 模擬量輸出模塊 模擬輸出模塊的功能是把 CPU 的 數(shù)字信號(hào)量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流模擬量，以便控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 （ 1） 整流器 電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流電整流成直流。因而實(shí)際變頻器中常采用 E/f=C 控制（ E 為氣隙磁通在定子每相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值，即恒氣隙磁通控制）。 U、 V、 W 變頻器輸出 連接三相鼠籠電機(jī) R S1 控制回路電源 與交流電源端子 R、 S連接 P、 N 連接制動(dòng)單元 連接選件 FRBU型制動(dòng)單元或電源再生單元（ FRRC）或高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器（ FRHC） . P、 P1 連接改善功率因數(shù) DC電抗器 拆開端子 PP1 間的短路片，連接選件改善功率因數(shù)用電抗器（ FRBEL） 。當(dāng)選擇源型時(shí)，這端子作為接點(diǎn)輸入的公共端。 （ 3） 三菱 FRF54037KCH 變頻器主要參數(shù) (a) 三菱 FRF54037KCH變頻器主要參數(shù) 見表 44。 模 塊 4 D A 初 始 化 設(shè) 置M 8 0 0 2M 8 0 0 0D 1 1 0 0 C H 1 , D 1 1 0 1 C H 2 , D 1 1 0 2 C H 3 , D 1 1 0 3 C H 42 臺(tái) 冷 凍 泵 和 2 臺(tái) 冷 卻 泵 的 運(yùn) 行 頻 率 同 步 一 致M 8 0 0 0T O K 1 K 0 H 0 K 1T O K 1 K 1 D 1 1 0 0 K 4M O V D 1 1 0 0 D 1 1 0 1M O V D 1 1 0 2 D 1 1 0 3設(shè) 置 4 個(gè) D / A 通 道 均 為 電 壓 輸 出輸 出 4 個(gè) D / A 通 道 模 擬 電 壓 1 0 V 至 + 1 0 V6 27 28 2沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 D/A 轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字量入口地址為： CH1 通道： D1100； CH2 通道： D1101；CH3 通道： D1102； CH4 通道： D1103；數(shù)字量的范圍為 2020～ +2020，對(duì)應(yīng)的電壓輸出為 10V～ +10V， 變頻器輸入模擬電壓為 0～ +10V， 對(duì)應(yīng) 30Hz～ 50Hz 的數(shù)字量為 +1200～ +2020，為保證 2 臺(tái)冷卻泵之間的變頻器運(yùn)行頻率的同步一致，使用了 LD M8000 MOV D1100 D1101； 2 臺(tái)冷凍泵 也使用了 LD M8000 MOV D1102 D1103 的指令。 當(dāng)實(shí)際溫差大于設(shè)定值時(shí)，通過溫差的閉環(huán)控制，增加變頻器的輸出頻率，從而增加水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值；反之，當(dāng)實(shí)際溫差小于設(shè)定值時(shí)，通過溫差閉環(huán)控制，減少變頻器的輸出頻率，從而減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。 SET 鍵 —— 用于讀出和寫入各功能碼中的數(shù)據(jù)碼。 AU 電流輸入選擇 在 AU 信號(hào)為 ON 時(shí)，變頻器可以用直流 420mA作為頻率設(shè)定信號(hào)。 從總體結(jié)構(gòu)上看，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)是一致的，都能獲得較高的靜、動(dòng)態(tài)性能 [12]。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，可將直流電逆變成為三相正弦脈寬調(diào)制波，驅(qū)動(dòng)異步電 動(dòng)機(jī)工作。交流變頻器是計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。 FX2N4ADPT 占用 FX2N 擴(kuò)展總線的 8 個(gè)點(diǎn)，這 8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)， FX2N4ADPT 消耗 FX2N 基本單元或由原擴(kuò)展單元 5V 電源槽的 30mA 電流 [9]。該名稱已在工業(yè)界使用多年，但近年來個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal puter)也簡(jiǎn)稱PC，為了區(qū)別，目前可編程序控制器常被稱為 PLC[8]。 此方案所需設(shè)備費(fèi)用少，但因只有一臺(tái)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速，故節(jié)能效果較沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 差。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水送回到冷凍機(jī)組。 變頻節(jié)能原理 中央空調(diào)進(jìn)行熱交換的大小由冷凍水的流量控制， 通常采用的流量控制方法有閥門控制和調(diào)速 控制。 中央空調(diào)系統(tǒng)組成如圖21 所示。 再因水泵采用的是 Y△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的 3～ 4倍，一臺(tái) 90KW 的電動(dòng)機(jī)其 起動(dòng)電流將達(dá)到 500A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降，同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費(fèi)用。 并給出主電路 、控制電路的電氣原理圖 。 變頻空調(diào)在日本的市場(chǎng)占有率已超過 90%以上，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)占有率也超過 50%。 由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%20%左右的設(shè)計(jì)余量。 這種控制方式靈活方便，具有良好的通信接 口，可以方便的與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)。 反之，回水溫度低，說明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 變頻節(jié)能系統(tǒng)組成框圖如圖 33 所示。 三菱 FX2N64MR PLC 本設(shè)計(jì)需要大約 38 個(gè)輸入輸出 I/O接口， PLC 還應(yīng)留有一部分的空余端子以備其他用途，故選用三菱 FX2N64MR 型號(hào) PLC， AC 電源， DC 輸入，合計(jì) 64 點(diǎn)，輸入 32 點(diǎn)， DC24V，輸出 32 點(diǎn)，繼電器型輸出。 FX2N 的 D/A輸出模塊有 2種，即 FX2N2DA 和 FX2N4DA。 一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成 。采用恒壓頻比控制方式的變頻器通常稱為普通功能變頻器。 (b) 控 制回路端子功能說明 控制回路端子功能說明見表 43。 模擬 頻率設(shè)定 10E 頻率設(shè)定用電源 10VDC，容許負(fù)荷電流 10mA 10 5VDC,容許負(fù)荷電流 10mA 2 頻率設(shè)定(電壓 ) 輸入 05VDC 時(shí) 5V對(duì)應(yīng)于為最大輸出頻率。 表 44 三菱 FRF540 變頻器主要參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù)號(hào) 名稱 設(shè)定范圍 設(shè)定單位 初始值 基本功能 0 轉(zhuǎn)矩提升 0– 30% % 6/4/3/2% 1 上限頻率 0– 120Hz 120Hz 2 下限頻率 0– 120Hz 0Hz 3 基準(zhǔn)頻率 0– 120Hz 50Hz 4 多段速設(shè)定（高速） 0– 120Hz 60Hz 5 多段速設(shè)定（中速） 0– 120Hz 30Hz 6 多段速設(shè)定（低速） 0– 120Hz 10Hz 7 加速時(shí)間 0– 3600/360s 8 減速時(shí)間 0– 3600/360s 9 電子過電流保護(hù) 0500/A 額定電流 加、減速時(shí)間 頻率跳變 20 加減速基準(zhǔn)頻率 1120Hz 50Hz 21 加減速時(shí)間單位 0,1 1 0 31 頻率跳變 1A 0120Hz,9999 9999 32 頻率跳變 1B 0120Hz,9999 9999 33 頻率跳變 2A 0120Hz,9999 9999 34 頻率跳變 2B 0120Hz,9999 9999 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 (b) 參數(shù)說明 ： 調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能，使電動(dòng)機(jī)的輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)起動(dòng)的要求 。 （ 3） 手動(dòng)調(diào)速 PLC 程序分析（以冷卻泵為例） A D D D 1 1 0 0 K 2 0 D 1 1 0 0S U B D 1 1 0 0 K 2 0 D 1 1 0 0M O V K 1 2 0 0 D 1 1 0 0M O V K 2 0 0 0 D 1 1 0 0 = D 1 1 0 0 K 1 2 0 0 = D 1 1 0 0 K 2 0 0 0冷 卻 泵 頻 率 上 升冷 卻 泵 頻 率 下 降冷 卻 泵 下 限 頻 率 為 3 0 H Z冷 卻 泵 上 限 頻 率 為 5 0 H ZX 0 1 4X 0 1 5M 1 0冷 卻 泵 手 動(dòng) 頻 率 調(diào) 節(jié)9 3 X14 為冷卻泵手動(dòng)頻率上升， X15 為冷卻泵手動(dòng)頻率下降，每次頻率調(diào)整，所有手動(dòng)頻率的上限 50Hz，下限 30Hz。這期間