基于变频技术的中央空调冷却水循环系统改造设计

如图1所示，可以在冷却水出水回水管道靠近冷凝器出水及回水处安装温度传感器，实时检测管网的温度并反馈送入变频器内的PID调节器，控制变频器改变输出频率。如图3所示为PID调节温度的闭环控制系统示意图。一般冷却水出水温度保持在37℃，冷却水回水温度保持在32～28℃，出水回水的温差设定为5～7℃。当冷却水出水回水温差高于温差上限设定值7℃时，频率直接优先上调至上限频率。当冷却水出水回水温差低于温差下限设定值5℃时，频率直接优先下调至下限频率。当冷却水出水回水温差介于温差下限设定值与温差上限设定值时，通过对冷却水出水温度及温度上、下限设定值进行PID计算，从而达到对频率进行无级调速，通过调节循环水的热交换速度，最终实现恒温差控制。
3．2 电路设计
变频器选择FR-A540L-90K，其变频器1控3的电路如图4所示。KM1、KM3、KM5分别为电动机M1、M2、M3工频运行时接通电源的控制接触器，KM0、KM2、KM4分别为电动机M1、M2、M3变频运行时接通电源的控制接触器。

PLC选用FXos-30MR-D型。PLC对冷却水泵电机的控制接线如图5所示。Y0接KM0控制M1的变频运行，Y1接KM1控制M1的工频运行；Y2接KM2控制M2的变频运行，Y3接KM3控制M2的工频运行；Y4接KM4控制M3的变频运行，Y5接KM5控制M3的工频运行。X0接起动按钮，X1接停止按钮，X2接变频器的FU接口，X3接变频器的0L接口，X4接M1的热继电器，X5接M2的热继电器，X6接M3的热继电器。为了防止出现某台电动机既接工频电又接变频电设计了电气互锁。在同时控制M1电动机的两个接触器KM1、KM0线圈中分别串入了对方的常闭触头形成电气互锁。频率检测的上／下限信号分别通过0L和FU输出至PLC的X2与X3输入端作为PLC增泵减泵控制信号。

4 变频调速后的节能分析
对于水泵类负载：其电机转速n、流量Q、扬程H及轴功率P的关系如下：
Q1／Q2=n1／n2，H1／H2=(n1／n2)2，P1／P2=(n1／n2)3 (1)
式中：n1，n2——电机转速；Q1，Q2——流量；H1，H2——扬程；P1，P2——轴功率。即流量、扬程、轴功率正比于转速的一次方、平方、立方。根据上面的公式分析，如果能根据负载情况实时改变电机的转速即可达到节能的目的。例如：当转速降派到80％时，流量减少到80％，而轴功率却下降到额定功率的(80％)3=51．2％，即节电48．8％，从而大大节约电能。显然当通过降低转速以减少流量来达到节流目的时，所消耗的功率将降低很多。

5 结束语
文中基于变频控制原理，对中央空调冷却水循环系统实施改造，克服了原传统控制方案的不足，使整个中央空调系统处于最佳运行状态，改造后的调速控制电路性能好、调速范围大、调速精度高、运行安全可靠、电动机实现软启动、操作简便、节能效果明显，还大大降低对空调设备和电网的冲击，延长了中央空调系统的使用寿命，具有良好的经济效益，值得进一步的研究和推广。本文的研究为设计或使用部门对中央空调的改造提供借鉴。