畢業(yè)設(shè)計--酒店空調(diào)水系統(tǒng)變頻節(jié)能技術(shù)的工程應(yīng)用

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次論文介紹了變頻調(diào)速技術(shù)的基本概念和在水泵上的運(yùn)行機(jī)理，即在中央空調(diào)水系統(tǒng)中使用變頻技術(shù)的控制模塊，并對實(shí)際應(yīng)用中控制及節(jié)能效果作了分析比較，說明變頻其技術(shù)在暖通空調(diào)中應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)勢和優(yōu)良的節(jié)電性能。講述變頻調(diào)速器時，討論了由驅(qū)動模塊、整流模塊、IGBT模塊、電壓檢測裝置、CPU微處理器等組成的變頻器的基本結(jié)構(gòu)及其控制原理。再

2、一個，就是通過分析變頻冷凍水泵和冷卻水泵在變負(fù)荷時的特性，得出了冷凍水泵的揚(yáng)程與流量、總能耗與流量的一半關(guān)系式。最后，介紹了一變多工水泵系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件編制、及整個模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并通過實(shí)際工程(西安駿景速8大酒店空調(diào)水系統(tǒng)變頻節(jié)能技術(shù)的工程應(yīng)用)分析了變頻調(diào)速器在中央空調(diào)電氣自動化系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵字：空調(diào)水系統(tǒng)，變頻器，PID調(diào)節(jié)器, PLC</p><

3、;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper introduces a VVVF technology and the basic concepts of the pump operation mechanism, that the water in the central air-conditioning system using invert

4、er control technology module, the practical application of the control energy-saving effects were analyzed and compared, Note inverter technology with the warm air conditioning application of the technological advantages

5、 of saving and good performance. VVVF about when they discussed a drive module, rectifier modules, IGBT module, and vo</p><p>　　Keywords: Air-Conditioning Water System, Speed Adjust by Frequency Inverter, PI

6、D regulation, Programmable Logic Controller</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要- 1 -</b></p><p><b>　　目錄- 2 -</b></p><p>　　第一章 緒論- 4

7、 -</p><p>　　1.1引言- 4 -</p><p>　　1.2課題研究的意義和目的- 5 -</p><p>　　1.3中央空調(diào)水系統(tǒng)- 5 -</p><p>　　1.4中央空調(diào)耗能原因- 5 -</p><p>　　1.5 變頻技術(shù)的發(fā)展- 6 -</p><p>　　

8、第二章 中央空調(diào)水系統(tǒng)的組成及工作原理- 8 -</p><p>　　2.1中央空調(diào)的分類- 8 -</p><p>　　2.2空調(diào)節(jié)能的必要性- 9 -</p><p>　　2.3中央空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理- 10 -</p><p>　　2.4 中央空調(diào)主控制器- 11 -</p><p>　　2.4.

9、1 PLC的組成- 11 -</p><p>　　2.4.2 西門子S7-200系列PLC- 12 -</p><p>　　2.5 冷水機(jī)組的介紹及工作原理- 15 -</p><p>　　2.6 風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)- 16 -</p><p>　　2.6.1 風(fēng)機(jī)盤管的組成和工作原理- 16 -</p><p>

10、;　　2.6.2風(fēng)機(jī)盤管的水系統(tǒng)- 17 -</p><p>　　2.7節(jié)能分析- 18 -</p><p>　　2.8 冷卻塔- 19 -</p><p>　　第三章 變頻器的介紹- 21 -</p><p>　　3.1變頻器基本結(jié)構(gòu)- 21 -</p><p>　　3.2 變頻器的分類- 21 -<

11、;/p><p>　　3.2.1 按變換環(huán)節(jié)分類- 21 -</p><p>　　3.2.2按電壓的調(diào)制方式分類- 21 -</p><p>　　3.2.3按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分類- 21 -</p><p>　　3.2.4按直流電源性質(zhì)分類- 21 -</p><p>　　3.2.5按工作原理分類- 21 -&l

12、t;/p><p>　　3.2.6按用途分類- 21 -</p><p>　　3.3通用變頻器的功能可分為三大類- 22 -</p><p>　　3.3.1輸出PWM波形- 22 -</p><p>　　3.3.2改變頻率- 22 -</p><p>　　3.3.3保護(hù)- 23 -</p><p

13、>　　3.4變頻器的工作原理- 23 -</p><p>　　3.4.1變頻器控制方式- 24 -</p><p>　　3.5變頻器選型- 25 -</p><p>　　3.5.1變頻器選型時要確定的幾點(diǎn)：- 25 -</p><p>　　3.6變頻器控制電路設(shè)計- 26 -</p><p>　　3.6

14、.1確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境；- 26 -</p><p>　　3.6.2電機(jī)的距離確定電纜和布線方法- 27 -</p><p>　　3.6.3控制原理- 27 -</p><p>　　3.6.4變頻器接地- 27 -</p><p>　　3.7變頻器控制柜設(shè)計- 27 -</p><p>　　3.7.1設(shè)計控

15、制柜時注意問題- 27 -</p><p>　　3.7.2變頻器接線規(guī)范- 28 -</p><p>　　3.7.3變頻器的選型和相關(guān)參數(shù)設(shè)定- 29 -</p><p>　　3.8常見故障分析- 29 -</p><p>　　3.9變頻器的發(fā)展預(yù)測- 30 -</p><p>　　第四章 中央空調(diào)水系統(tǒng)變頻

16、調(diào)速設(shè)計- 32 -</p><p>　　4.1工程概況- 32 -</p><p>　　4.2 系統(tǒng)設(shè)計過程與控制方案- 32 -</p><p>　　4.3器件的選型與參數(shù)設(shè)定- 35 -</p><p>　　4.4應(yīng)用方案的可靠性- 45 -</p><p>　　4.4.1抗干擾- 45 -</

17、p><p>　　4.4.2接地- 45 -</p><p>　　4.4.3安裝- 45 -</p><p><b>　　結(jié)論- 46 -</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)- 47 -</p><p><b>　　致謝- 49 -</b></p><

18、;p><b>　　附錄- 50 -</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　“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。為了阻止能源危機(jī)的爆發(fā)和地球自然環(huán)境的逐漸惡化，可持續(xù)發(fā)展

19、和“綠色”發(fā)展的概念己滲透到各個行業(yè)和領(lǐng)域。作為全球能源消耗比例占到百分之三十的建筑類行業(yè)，更應(yīng)貫徹“綠色，，發(fā)展的概念，并且擔(dān)負(fù)起可持續(xù)發(fā)展的義務(wù)。構(gòu)成綠色建筑的主要因素是建筑的節(jié)能(EnergySaving)與提高耗效率(EnergyEfficiency)。因?yàn)楣?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。所以在綠色建筑的設(shè)計與評估的過程中，都

20、將建筑的節(jié)能作為設(shè)計的主要目的和評估的主要因素。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國實(shí)力的增強(qiáng)，空調(diào)設(shè)備的應(yīng)用口益廣泛，隨之而來的是耗能的日益增多。工業(yè)發(fā)達(dá)國家用于空氣調(diào)節(jié)的電能占全國電能的30%左右，美國在夏季高峰時20%一40%的電力用于制冷和空調(diào)，在我國一些大型企業(yè)空調(diào)耗能約占全部能耗的40%以上。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。建筑及空調(diào)</p

21、><p>　　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。中國空調(diào)工業(yè)在發(fā)展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是空調(diào)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不健全，生產(chǎn)企業(yè)繁多但未能相成規(guī)模效應(yīng)，科研開發(fā)能力弱，市場培育能力差，產(chǎn)品的附加值低等導(dǎo)致經(jīng)營效益不佳，嚴(yán)重制約了行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和品質(zhì)的提高。</p><p>　　與此同時，我國的建設(shè)

22、業(yè)保持迅速的增長，平均每年增長15-20%. GDP的增長每年超過7%。在今后幾年里，國外私營資本的繼續(xù)不斷進(jìn)入，以及2008奧運(yùn)會和2012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。</p><p>　　1.

23、2課題研究的意義和目的</p><p>　　對空調(diào)水系統(tǒng)的水泵選取是按照空調(diào)在最不利工況運(yùn)行時選取的。而空調(diào)系統(tǒng)在絕大部分時間內(nèi)是在部分負(fù)荷下運(yùn)行，為了適應(yīng)負(fù)荷變化，常規(guī)的方是調(diào)節(jié)冷凍、冷卻水系統(tǒng)的閥門，但閥門調(diào)節(jié)方式浪費(fèi)能量巨大，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。比較科學(xué)的做法是采用水泵的調(diào)速技術(shù)，特別是變頻調(diào)速技術(shù)，這樣可以減少電能的消耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。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

24、擇水泵的臺數(shù)及運(yùn)行控制方法，使水泵能夠在高效區(qū)運(yùn)行的設(shè)計是本論文的研究目的。</p><p>　　1.3中央空調(diào)水系統(tǒng)</p><p>　　空調(diào)水系統(tǒng)的作用，就是以水作為介質(zhì)在空調(diào)建筑物之間和建筑物內(nèi)部傳遞冷量或熱量。正確合理地設(shè)計空調(diào)水系統(tǒng)是整個空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證，同時也能有效地節(jié)省電能消耗。就空調(diào)工程的整體而言，空調(diào)水系統(tǒng)包括冷熱水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷凝水系統(tǒng)。冷熱水系統(tǒng)是指由

25、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）。對于高層建筑，該系統(tǒng)通常為閉式循環(huán)環(huán)路，除循環(huán)泵外，還設(shè)有膨脹水箱、分水器和集水器、自動排氣閥、除污器和水過濾器、水量調(diào)節(jié)閥及控制儀表等。對于冷水水質(zhì)要求較高的冷水機(jī)組，還應(yīng)設(shè)軟化水制備裝置、補(bǔ)水水箱和補(bǔ)水泵等。</p><p>

26、;　　1.4中央空調(diào)耗能原因</p><p>　　引起水系統(tǒng)高能耗運(yùn)行的原因有多方而，諸如設(shè)計規(guī)范、設(shè)計計算、水泵質(zhì)量、工程安裝及運(yùn)行管理等等，主要表現(xiàn)在以卜幾個方而:</p><p>　　1.系統(tǒng)設(shè)計選用的水泵偏大(大馬拉小車)，引起水泵處于“大流量、低效率、高功耗”的不利工況運(yùn)行.</p><p>　　2.對于有多臺水泵并聯(lián)或串聯(lián)的較為復(fù)雜系統(tǒng)，運(yùn)行配置不合理，

27、增加水送能耗。</p><p>　　3.系統(tǒng)回路水力嚴(yán)重不平衡，或存在局部阻力偏高的不正?，F(xiàn)象，增加水送能耗。</p><p>　　4.系統(tǒng)回路漏滲，增加無效流量，增加水泵能耗</p><p>　　5.水泵質(zhì)量偏差，效率偏低，增加能耗。</p><p>　　可以通過流體力學(xué)計算來說明高能耗的程度及節(jié)電潛力。對閉式循環(huán)管路系統(tǒng)，輸送能耗可以從水

28、泵軸功率計算得出：</p><p>　　N=γ?Q?H/η=K?Q/367?η, (KW) (1-3-1) </p><p>　　式中：N為水泵功率 KW，Q為場地流量 m/h，η為水泵的效率，K為管路特性阻抗（在管路及閥門開啟不變前提下是常數(shù)）。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(yùn)行時

29、效率成反比。對開式循環(huán)管路系統(tǒng)，計算相仿。</p><p>　　舉例說明：100萬kcal/h氟冷水機(jī)冷水額定流量200M/h，冷卻水為240T/h，選用的水泵名牌流量Q=200M/h，最佳工況運(yùn)行的效率η1=0.75，那么最佳工況運(yùn)行的水送能耗：</p><p>　　N1= K?Q/367?η=K?200/ 367×0.75，(KW) (1-3-

30、2)</p><p>　　如果冷凍水泵選用偏大，按水泵運(yùn)行性能特性，勢必處于大流量、低效率點(diǎn)運(yùn)行，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中流量就不是200M/h而是300M/h，同時引起水泵效率降低到η2=0.6，那么實(shí)際運(yùn)行的水送能耗：</p><p>　　N2= K?Q3/367?η=K?300/ 367×0.6，(KW) (1-3-3) </p>&l

31、t;p>　　兩者能耗比為：N2/ N1=300×0.75 / 2003×0.6=4.2</p><p>　　從中可以看出水泵實(shí)際運(yùn)行（300M/ h）的能耗是最佳工況運(yùn)行（200M/h）能耗的4.2倍，即說明有75%的能耗是白白浪費(fèi)的，同時也說明節(jié)電潛力有75% 。</p><p>　　1.5 變頻技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　電氣傳動控

32、制系統(tǒng)通常由電動機(jī)、控制裝置和信息裝置三部分組成。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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(位置、速度、加速度等)，實(shí)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。電氣傳動分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不調(diào)速電動機(jī)直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，這類原本不調(diào)速的機(jī)械越來越多地改用調(diào)速傳動以節(jié)約電能(節(jié)約15%-20%或更多)，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量。在我國60%的發(fā)電量是通

33、過電動機(jī)消耗的，因此調(diào)速傳動是一個重要行業(yè)，一直得到國家重視，目前已有一定規(guī)模。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)。變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容。上個世紀(jì)變壓器的出現(xiàn)使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業(yè)。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。</p><p>　　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。至今自行

34、開發(fā)生產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品大體只相當(dāng)于國際上80年代水平。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，形成了一個巨大的市場，它既對國內(nèi)企業(yè)，也對外國公司敞開。很多最先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口，在我國運(yùn)行良好，滿足了我國生產(chǎn)和生活需要。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(xiàng)目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。雖然取得很大成績，但應(yīng)看到由于國內(nèi)自行開

35、發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對國外公司</p><p>　　的依賴性嚴(yán)重。國外變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn):</p><p>　　1)市場的大量需求。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺，變頻器越來越廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、紡織、化工、造紙、冶金、食品等各個行業(yè)以及風(fēng)機(jī)、水泵等的節(jié)能場合，應(yīng)取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2)功率器件的發(fā)展。近年來高電壓、大電流的SCR

36、、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使高低壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。</p><p>　　3)控制理論和微電子技術(shù)的發(fā)展。矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制等新的控制理論為高性能的變頻器提供了理論基礎(chǔ);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(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件手段。</p>&l

37、t;p>　　4)基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻器相關(guān)配套件社會化、</p><p><b>　　專業(yè)化生產(chǎn)。</b></p><p>　　從總體上看我國電氣傳動的技術(shù)水平較國際先進(jìn)水平差距10年。在大功率一交、無換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組起動及運(yùn)行

38、、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動、礦井卷揚(yáng)方面有很大需求。在中小功率變頻技術(shù)方面，國內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的V/f控制僅有少量的樣機(jī)采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場需要，每年大量進(jìn)口。</p><p>　　第二章 中央空調(diào)水系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　2.1中央空調(diào)的分類</p><p>　　1.按照能源方式分類：電制冷空調(diào)、溴化鋰制冷空調(diào)、其他

39、能源空調(diào)</p><p>　　2.按照冷卻方式分類：</p><p>　　風(fēng)冷：冷凝器采用強(qiáng)制空氣對流的方式進(jìn)行換熱，家用空調(diào)基本上都是這種，風(fēng)冷空調(diào)又有單冷型和熱泵型兩種，單冷型顧名思義只可以夏天制冷，熱泵型既可以夏天制冷又可以冬天制熱。 </p><p>　　水冷：從冷凝器散發(fā)的熱量用水流進(jìn)行冷卻，為達(dá)到節(jié)水的目的，冷凝器出來的冷卻水被水泵輸送到冷卻水塔，與空

40、氣進(jìn)行熱交換后在回到冷凝器。水冷系統(tǒng)一般只能制冷。</p><p>　　3.按照主機(jī)壓縮機(jī)的形式分類：</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)：是早期空調(diào)曾普遍使用的壓縮機(jī)，因?yàn)榱悴考^多，故障率較高，且生產(chǎn)成本也比較高，運(yùn)行穩(wěn)定性差，壓縮機(jī)抗液擊的能力差，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。</p><p>　　渦旋式壓縮機(jī)：目前使用頻率很高的一種壓縮機(jī)，壓縮機(jī)由定盤、動盤、電機(jī)、機(jī)體四

41、大部分組成，最大的特點(diǎn)是零部件少，運(yùn)行穩(wěn)定性高，使用壽命長，廣泛的運(yùn)用于小型制冷機(jī)組，如后面講到的模塊機(jī)、家用空調(diào)等。</p><p>　　螺桿式壓縮機(jī)：在大型中央空調(diào)主機(jī)上使用最頻繁的壓縮機(jī)，其特點(diǎn)是零部件少、穩(wěn)定性高、使用壽命長、維修方便等，還有很重要的一點(diǎn)是螺桿機(jī)的能效比很高，同樣的制冷量，螺桿機(jī)比活塞機(jī)節(jié)能25%以上。螺桿機(jī)有單螺桿和雙螺桿之分。</p><p>　　離心式壓縮機(jī)：

42、離心機(jī)的外觀看起來就像是個大的離心式水泵，其結(jié)構(gòu)和水泵結(jié)構(gòu)也比較相似。離心式壓縮機(jī)往往用在功率比較大的中央空調(diào)主機(jī)上，特點(diǎn)是單機(jī)制冷量大，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，由于其對生產(chǎn)工藝的要求很高，目前只有幾家國際大公司，如特靈、約克等大規(guī)模的生產(chǎn)銷售，國產(chǎn)品牌美的在重慶的工廠也可以生產(chǎn)。</p><p>　　4.按照室內(nèi)系統(tǒng)的不同分類:</p><p>　　氟系統(tǒng)：室內(nèi)機(jī)和主機(jī)之間由銅管連

43、接，銅管里面運(yùn)行的是制冷劑，制冷劑直接在室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)吸熱。常用于家用空調(diào)和商用空調(diào)，因其特點(diǎn)，系統(tǒng)不可能做的很大。</p><p>　　水系統(tǒng)：室內(nèi)系統(tǒng)和主機(jī)由水管道連接，管道里面運(yùn)行的是低溫水（7℃），低溫的水在室內(nèi)機(jī)（風(fēng)機(jī)盤管）吸取熱量之后回流到主機(jī)。在大型中央空調(diào)系統(tǒng)里面使用最廣。</p><p>　　空氣系統(tǒng)：由空氣處理機(jī)直接把空氣處理到所需要的溫度，在由風(fēng)管通道將風(fēng)送到所需要的房間

44、，特點(diǎn)是很容易引進(jìn)新風(fēng)。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。</p><p>　　表2-1常見的幾種空調(diào)主機(jī)名稱及其比較</p><p>　　2.2空調(diào)節(jié)能的必要性</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展、電力供應(yīng)日趨緊張。最近幾年夏季,我國許多城市由于用電緊張,供電部門被迫實(shí)施強(qiáng)制性錯峰供電,嚴(yán)重影響了人民的生活和企業(yè)生產(chǎn)。中央空調(diào)以電能為

45、動力,為人們提供了舒適的生活和工作環(huán)境。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%;對于商場和綜</p><p>　　合大樓則高達(dá)60%以上,日常開支費(fèi)用很大。在歐美等一些發(fā)達(dá)國家中,空調(diào)耗電量甚至占了其城市總用電量的30%以上。因此節(jié)能已成為各行業(yè)的重要議題。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。</p><p>　　目前常用的中央空調(diào)系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn):&

46、lt;/p><p>　　1.冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的能耗過大在設(shè)計時,為保證在大氣溫度最高的情況下也能正常使用,所以中央空調(diào)要按滿負(fù)荷計算,并留有一定的富裕量。平時使用時由于天氣情況、人員數(shù)量活動內(nèi)容的變化所需負(fù)荷是不斷變化的,往往達(dá)不到最大值。冷卻水泵的配置是按夏季的最大流量配置必然存在大馬拉小車的問題。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。根據(jù)流量計算公式,流量與電機(jī)的轉(zhuǎn)

47、速成正比。由于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速不可調(diào),只能全功率運(yùn)行,增加了管道的能量損失,浪費(fèi)了冷卻水泵運(yùn)行的輸送能量,增加了能耗。</p><p>　　2.冷凍水循環(huán)系統(tǒng)能耗過大根據(jù)泵的流量計算公式,冷凍水的流量與冷凍水泵的轉(zhuǎn)速成正比,當(dāng)冷凍水泵轉(zhuǎn)速高時,冷凍水的流量大,流速快。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。</p>

48、<p>　　2.3中央空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　如圖2-1所示,中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷劑回路、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)等組成。</p><p>　　圖2-1中央空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖</p><p><b>　　1.制冷劑回路</b></p><p>　　制冷劑回路是中央空調(diào)系統(tǒng)的心臟。

49、在蒸發(fā)器里,制冷劑和冷凍水發(fā)生熱量交換,將冷凍水制冷制冷劑吸收熱量后蒸發(fā);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。</p><p><b>　　2.冷凍水循環(huán)系統(tǒng)</b></p><p>　　冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤管中,由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到冷卻空氣的目的。</p><p><b&g

50、t;　　3.冷卻水循環(huán)系統(tǒng)</b></p><p>　　冷卻水泵將吸收熱量后的冷卻水送到冷卻塔上由冷卻塔風(fēng)機(jī)對其進(jìn)行噴淋冷卻,與大氣進(jìn)行熱交換冷卻后的冷卻水被送到冷凝器去吸收制冷劑放出的熱量。</p><p>　　2.4 中央空調(diào)主控制器</p><p>　　中央空調(diào)控制系統(tǒng)主控制器采用PLC控制，由于PLC編程簡單，擴(kuò)展能力強(qiáng)，并且程序容易修改，所以越

51、來越多的被應(yīng)用在中央空調(diào)系統(tǒng)中，取代原來的DDC控制器，并且可通過PLC的通訊接口接入上位監(jiān)控系統(tǒng)，便于在主控室查看各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，并且很容易進(jìn)行電能消耗、運(yùn)行時間統(tǒng)計以及故障監(jiān)視及分析。下面對PLC的發(fā)展及功能特點(diǎn)進(jìn)行闡述：</p><p>　　2.4.1 PLC的組成</p><p>　　PLC主要有CPU模塊，輸入模塊、輸出模塊和編程器組成，如圖2.6</p><

52、p>　　圖2.6　PLC的結(jié)構(gòu)組成</p><p><b>　　CPU模塊：</b></p><p>　　CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　I/O模塊：

53、</b></p><p>　　輸入(Input)模塊和輸出（Output）模塊統(tǒng)稱I/O模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊主要用來接受和采集輸入信號，輸入信號包括兩類：一類是從按鈕，選擇開關(guān)，接近開關(guān)，光電開關(guān)等來的開關(guān)量輸入信號；另一類就是由電位器，測速發(fā)電機(jī)等提供的連續(xù)變化的模擬量信號。</p><p>　　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

54、也可以驅(qū)動指示燈、數(shù)字顯示裝置等</p><p>　　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。為防止外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲損壞CPU模塊，影響其正常工作，在I/O模塊中，用光電耦合器、可控硅，小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。</p><p>　　PLC有兩種基本的工作狀態(tài)

55、，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時響應(yīng)隨時變化的輸入信號，用戶程序不是執(zhí)行了一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。</p><p>　　除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)中，PLC還要完成內(nèi)部處理，通訊處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段，如圖2.7</p><p>

56、;　　圖2.7 PLC的掃描過程</p><p>　　由于PLC采用循環(huán)掃描集中刷新的方法，導(dǎo)致輸入/輸出時間滯后，但是一般情況下，這種響應(yīng)延遲僅幾十ms，對于一般系統(tǒng)無關(guān)緊要，要是對時間有要求的話可以采用中斷進(jìn)行處理，例如高速計數(shù)。</p><p>　　2.4.2 西門子S7-200系列PLC</p><p>　　SIMATIC S7-200 系列PLC 適用于各

57、行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200 系的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200 系列具有極高的性能/價格比。S7-200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時特性、強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。</p><p>　　S7-200 系列PLC在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使

58、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。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動系統(tǒng)，可提供4 個不同的基本型號的8 種CPU，如表2.1</p><p>　　表2.1 各種類型的CPU</p><p>　　四種型號的P

59、LC具有下列特點(diǎn)：</p><p>　?。?）集成的24V電源</p><p>　　可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器，CPU 221和CPU222具有180mA 輸出。CPU224輸出280mA，CPU 226、CPU 226XM輸出400mA 可用作負(fù)載電源。</p><p><b>　?。?）高速脈沖輸出</b></p>&l

60、t;p>　　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(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。</p><p><b>　　（3）通信口</b></p><p>　　CPU 221、CPU222和CPU224具有1個RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2個RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協(xié)議，有自由口通信能力。<

61、;/p><p><b>　　（4）模擬電位器</b></p><p>　　CPU221/222有1個模擬電位器，CPU224/226/226XM有2個模擬電位器。模擬電位器用來改變特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時的參數(shù)。如定時器、計數(shù)器的預(yù)置值，過程量的控制參數(shù)。</p><p>　?。?）中斷輸入允許以極快的速度對過

62、程信號的上升沿作出響應(yīng)。</p><p>　?。?）EEPROM 存儲器模塊（選件）</p><p>　　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。</p><p><b>　　（7）電池模塊</b></p><p>　　用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時器、計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存儲大

63、約5 天。選用電池模塊能延長存儲時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。</p><p>　　（8）不同的設(shè)備類型</p><p>　　CPU 221~226 各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。</p><p>　?。?）數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)</p><p>　　CPU 221具有6個輸入點(diǎn)和4個輸出點(diǎn)；C

64、PU 222具有8個輸入點(diǎn)和6個輸出點(diǎn)；CPU 224 具有14個輸入點(diǎn)和10個輸出點(diǎn)；CPU226/226XM 具有24個輸入點(diǎn)和16個輸出點(diǎn)。CPU22X主機(jī)的輸入點(diǎn)為24V直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（MOS型）兩種類型。</p><p><b>　?。?0）高速計數(shù)器</b></p><p>　　CPU 221/222有4個30KHz高速計數(shù)器

65、，CPU224/226/226XM有6個30KHz的高速計數(shù)器，用于捕捉比CPU掃描頻率更快的脈沖信號。</p><p><b>　　擴(kuò)展功能模塊：</b></p><p>　　擴(kuò)展單元沒有CPU，作為基本單元輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充，只能與基本單元連接使用。不能單獨(dú)使用。S7-200的擴(kuò)展單元包括數(shù)字量擴(kuò)展單元，模擬量擴(kuò)展單元，熱電偶、熱電阻擴(kuò)展模塊，PROFIBUS-

66、DP通信模塊。</p><p>　　用戶選用具有不同功能的擴(kuò)展模塊，可以滿足不同的控制需要，節(jié)約投資費(fèi)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。</p><p><b>　　電源模塊：</b></p><p>　　外部提供給PLC的電源，有24VDC、220VAC兩種，根據(jù)型號不同有所變化。S7-200的CPU單元有一

67、個內(nèi)部電源模塊，S7-200 小型PLC的電源模塊與CPU封裝在一起，通過連接總線為CPU模塊、擴(kuò)展模塊提供5V的直流電源，如果容量許可，還可提供給外部24V直流的電源，供本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線圈使用。應(yīng)根據(jù)下面的原則來確定I/O電源的配置。</p><p>　?。?）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。</p><

68、p>　?。?）當(dāng)+24V直流電源的容量不滿足要求時，可以增加一個外部24V直流電源給擴(kuò)展模塊供電。此時外部電源不能與S7-200的傳感器電源并聯(lián)使用，但兩個電源的公共端（M）應(yīng)連接在一起。</p><p>　　2.5 冷水機(jī)組的介紹及工作原理</p><p>　　當(dāng)天然的冷源不能滿足空調(diào)需要時，便采用人工制冷的方式，主要有以下幾種:</p><p><b

69、>　　1.蒸汽壓縮式制冷</b></p><p>　　蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的組成及工作過程:蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)主要有制冷壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器四個主要設(shè)備組成，并用管道相連接，構(gòu)成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，如圖2-5所示。</p><p>　　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。在冷凝器中，高溫高壓的制冷劑被

70、冷卻水冷卻，冷凝成高壓的液體，同時放熱QK，然后經(jīng)膨脹閥截流后變成低壓低溫液體進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，低壓的制冷劑液體吸取被冷卻介質(zhì)(如冷媒水)的熱量Q。，蒸發(fā)成為低溫低壓的蒸汽再次進(jìn)入壓縮機(jī)，開始下一個循環(huán)。被冷卻的介質(zhì)(如冷媒水)失去熱量Q。后被送往空調(diào)系統(tǒng)對空氣進(jìn)行降溫去濕處理。</p><p><b>　　2.吸收式制冷</b></p><p>　　吸收式制冷

71、與蒸汽式制冷一樣，都是利用液體在汽化時需吸收熱量這一物理特性來實(shí)現(xiàn)制冷的，不同的是蒸汽壓縮式制冷是以消耗機(jī)械能為補(bǔ)償，而吸收式制冷則是以消耗熱能為補(bǔ)償?shù)?，使熱量從低溫?zé)嵩D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩础?lt;/p><p><b>　　3.蒸汽噴射式制冷</b></p><p>　　蒸汽噴射式是以水為制冷劑，以噴射器代替壓縮機(jī)，以消耗蒸汽的熱能作為補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)制冷的。蒸汽噴射式制冷機(jī)的主要

72、設(shè)備有加熱器、噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器以及膨脹閥等。來自加熱器的高溫高壓工作蒸汽在噴射器管中絕熱膨脹，形成一股低壓高速氣流，從而將蒸發(fā)器里的低壓水蒸氣抽吸到噴射器中，并與之混合增壓后進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷凝成液體。一部分凝結(jié)水通過循環(huán)水泵提高壓力后送回加熱器加熱汽化，用作高溫高壓工作蒸汽開始下一個循環(huán);另一部分凝結(jié)水經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收冷媒水的熱量汽化為低壓水蒸氣后又被噴射器中的低壓高速流所抽走。蒸發(fā)器盤管中的冷媒

73、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。</p><p>　　圖2-5蒸汽壓縮式制冷機(jī)工作原理圖</p><p>　　2.6 風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)</p><p>　　2.6.1 風(fēng)機(jī)盤管的組成和工作原理</p><p>　　1.風(fēng)機(jī)盤管主要有風(fēng)機(jī)、盤管(換熱器)以及空氣過濾器、電動機(jī)、室溫控制裝置等組成，如圖2-6所示。風(fēng)機(jī)常采用前向

74、多翼離心式風(fēng)機(jī)或貫流式風(fēng)機(jī)盤管則為帶肋片的盤管式換熱器。</p><p>　　2.風(fēng)機(jī)盤管的工作原理，就是借助風(fēng)機(jī)不斷的循環(huán)室內(nèi)空氣，使之通過盤管而被冷卻或加熱，以保持房間所需要到溫度和一定的相對濕度。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?？諝馔ㄟ^換熱器降溫去濕后，冷空氣從出風(fēng)口格柵吹向室內(nèi)?？諝庵械乃魵庠诒P管肋片上析出的凝結(jié)水匯集至凝

75、水盤，然后通過泄水管排出。</p><p>　　圖2-6風(fēng)機(jī)盤管的構(gòu)造</p><p>　　3.風(fēng)機(jī)盤管主要依靠風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制作用，使空氣通過加熱器表面時被加熱，因而強(qiáng)化了散熱器與空氣間的對流換熱器，能夠迅速加熱房間的空氣。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。通常，通過新風(fēng)機(jī)組處理后送入室

76、內(nèi)，以滿足空調(diào)房間新風(fēng)量的需要。</p><p>　　但是，由于這種采暖方式只基于對流換熱，而致使室內(nèi)達(dá)不到最佳的舒適水平，故只適用于人停留時間較短的場所，如：辦公室及賓館，而不用于普通住宅。由于增加了風(fēng)機(jī)，提高了造價和運(yùn)行費(fèi)用，設(shè)備的維護(hù)和管理也較為復(fù)雜。</p><p>　　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。 簡單控制：使用三速開關(guān)直接手動控制風(fēng)機(jī)的三速轉(zhuǎn)換與

77、啟停。溫度控制：STC 系列溫控器根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)際檢測溫度的比較、運(yùn)算，自動控制 STV 系列電動</p><p>　　兩 / 三通閥的開閉；風(fēng)機(jī)的三速轉(zhuǎn)換?；蛑苯涌刂骑L(fēng)機(jī)的三速轉(zhuǎn)換與啟停，從而通過控制系統(tǒng)水流或風(fēng)量達(dá)到恒溫的目的。 </p><p>　　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。性能主要是送冷（熱）量的保障、送風(fēng)量的保障，噪音的數(shù)值比、冷凝水不泄

78、漏及電器、鈑金件設(shè)計的合理性等等。</p><p>　　2.6.2風(fēng)機(jī)盤管的水系統(tǒng)</p><p>　　風(fēng)機(jī)盤管的水系統(tǒng)的主要功能是輸配冷(熱)流體，以滿足末端設(shè)備或機(jī)組的負(fù)荷要求。其配置則應(yīng)具備足夠的輸送能力，經(jīng)濟(jì)合理的選定水泵、管材和管徑，具有良好的水力工況穩(wěn)定性，應(yīng)便于空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化時的運(yùn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行要求、并便于管理、檢修和養(yǎng)護(hù)?？照{(diào)水系統(tǒng)可分為開式和閉式兩種。由于

79、開式系統(tǒng)與大氣相通，水質(zhì)容易受到污染，設(shè)備易被腐蝕，近些年的空調(diào)工程中大多采用閉式系統(tǒng)。與開式相比，閉式系統(tǒng)的水泵能耗小、管路和設(shè)備的腐蝕性小。</p><p><b>　　2.7節(jié)能分析</b></p><p>　　以一臺水泵為例，它的出口壓頭為H0（出口壓頭即泵入口和管路出口的靜壓力差），額定轉(zhuǎn)速為N0,閥門全開時的管阻特性為1,額定工況下與之對應(yīng)的壓力為H1,出

80、口流量為Q1。流量-轉(zhuǎn)速-壓力關(guān)系曲線如圖2.8所示。 在現(xiàn)場控制中，通常采用水泵定速運(yùn)行出口閥門控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，閥門開度減小使管網(wǎng)阻力特性由2變?yōu)?，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿方向1由原來的A點(diǎn)移至B點(diǎn)；受其節(jié)流作用壓力H1變?yōu)镠2。水泵軸功率實(shí)際值（kW）可由公式：P =Q·H／（ηc·ηb）×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分別表示功率、流量、壓力、水泵

81、效率、傳動裝置效率，直接傳動為1。假設(shè)總效率（ηc·ηb）為1，則水泵由A點(diǎn)移至B點(diǎn)工作時，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和 BQ2OH2的面積差。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(diǎn)將沿方向2由原來的A點(diǎn)移至C點(diǎn)，水泵的運(yùn)行也更趨合理。在閥門全開，只有管網(wǎng)阻力的情況下，系統(tǒng)滿足現(xiàn)場的流量要求，能耗勢必降低。此時，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH1’的

82、面積差。比較采用閥門開度調(diào)節(jié)</p><p><b>　　</b></p><p>　　圖2.8 轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程、流量的關(guān)系</p><p>　　與此相類似的，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵類、風(fēng)機(jī)類設(shè)備轉(zhuǎn)速來控制現(xiàn)場壓力、溫度、水位等其它過程控制參量，同樣可以依據(jù)系統(tǒng)控制特性繪制出關(guān)系曲線得出上述的比較結(jié)果。亦即，采用變頻調(diào)速技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法

83、，要比采用閥門、擋板調(diào)節(jié)更為節(jié)能經(jīng)濟(jì)，設(shè)備運(yùn)行工況也將得到明顯改善。 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。</p><p><b>　　2.8 冷卻塔</b></p><p>　　冷卻塔的作用是將挾帶熱量的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行換熱，使熱量傳輸給空氣并散入大氣。 冷卻塔中水和空氣的換熱方式之一是，流過水表面的空氣與水直接接觸，通過接觸傳

84、熱和蒸發(fā)散熱，把水中的熱量傳輸給空氣。用這種方式冷卻的稱為濕式冷卻塔。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。但是，水因蒸發(fā)而造成損耗；蒸發(fā)又使循環(huán)的冷卻水含鹽度增加，為了穩(wěn)定水質(zhì)，必須排掉一部分含鹽度較高的水；風(fēng)吹也會造成水的飄散損失。必須有足夠的新水持續(xù)補(bǔ)充。因此，濕式冷卻塔需要有供給水的水源。 </p><p>　　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。干式冷卻塔中空氣與

85、水的換熱是通過由金屬管組成的散熱器表面?zhèn)鳠?，將管?nèi)水的熱量傳輸給散熱器外流動的空氣。干式冷卻塔的換熱效率比濕式冷卻塔低，冷卻的極限溫度為空氣的干球溫度。這些裝置的一次性投資大，且風(fēng)機(jī)耗能很高。 冷卻塔冷卻水的過程屬熱質(zhì)傳遞過程。被冷卻的水用噴嘴、布水器或配水盤分配至冷卻塔內(nèi)部填料處，大大增加水與空氣的接觸面積?？諝庥娠L(fēng)機(jī)、強(qiáng)制氣流、自然風(fēng)或噴射的誘導(dǎo)效應(yīng)而循環(huán)。</p><p>　　制冷劑在冷凝器中進(jìn)行冷卻凝結(jié)過

86、程中放出的熱量，一般通過空氣和水帶走。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)。大、中型制冷系統(tǒng)的冷凝器多以水為冷卻介質(zhì)。工程中常用的水冷卻設(shè)備有兩種類型:一是自然通風(fēng)式噴水冷卻塔，另一種是機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔。前者只適用于空氣溫度較低、相對濕度較小的地區(qū)應(yīng)用，而后者是目前應(yīng)用極為廣泛的一種水冷卻設(shè)備。</p><p>　　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

87、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。冷卻塔頂部裝有通風(fēng)機(jī)，使空氣以一定的流速由下而上通過填料層，以加強(qiáng)水的蒸發(fā)冷卻效果?？照{(diào)水系統(tǒng)中，各個部件之間是相互聯(lián)系，相互影響的。改變冷凍水、冷卻水的參數(shù)，勢必對各個部件的性能產(chǎn)生影響。</p><p>　　第三章 變頻器的介紹</p><p>　　3.1變頻器基本結(jié)構(gòu)</p><p&

88、gt;　　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。它將隨著功率元件和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)上做到體積小，重量輕：性能上優(yōu)于以往的變極調(diào)速，串阻調(diào)速，串極調(diào)速，滑差電機(jī)調(diào)速等交流電機(jī)調(diào)速方式，并且將會逐步以這種嶄新的調(diào)速技術(shù)取代直流電機(jī)調(diào)速。用交流異步電機(jī)取代直流電機(jī)，將使調(diào)速系統(tǒng)更加簡單。變頻器就是將頻率固定的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。應(yīng)

89、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)。</p><p>　　3.2 變頻器的分類 </p><p>　　3.2.1 按變換環(huán)節(jié)分類</p><p>　　a.交-交變頻器  把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)

90、可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下，故他主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。    b.交-直-交變頻器  先把頻率固定的交流電經(jīng)過整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。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。目前迅速地普及應(yīng)用的主要是這一種。</p><

91、p>　　3.2.2按電壓的調(diào)制方式分類</p><p>　　a.PAM脈幅調(diào)制  變頻器輸出電壓的大小通過蓋面直流電壓的大小來進(jìn)行調(diào)制，在中小容量變頻器中，這種方式幾近絕跡。    b.PWM脈寬調(diào)制  變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進(jìn)行調(diào)制。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。&

92、lt;/p><p>　　3.2.3按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分類</p><p>　　a.電流型  直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈?！　.電壓型　直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器。</p><p>　　3.2.4按直流電源性質(zhì)分類</p><p>　　a，電流型變頻器；b，電壓型變頻器。</p><p>　　3.

93、2.5按工作原理分類</p><p>　　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。 </p><p>　　3.2.6按用途分類</p><p>　　a,通用變頻器;b,高性能變頻器;c,專用變頻器。</p><p>　　3.3通用變頻器的功能可分為三大類</p><p>　　3.3.1輸出PWM波形

94、</p><p>　　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。 </p><p>　　1．變頻器輸出的是高頻脈沖列信號，載波頻率為5V~20V,間隔0.5V可調(diào)。</p><p>　　采用三相調(diào)制方法，對稱七段式PWM波輸出。輸出電壓經(jīng)阻容濾波后，示波器上觀察為馬鞍型波。輸出電壓的頻率為0~400HZ。</p><p>　　2．

95、CPU輸出的占空比周期變化的脈沖列的幅值范圍為0~5V，經(jīng)過隔離和功率放大，夾在交流電機(jī)上。。通常u、v、w三相脈沖的變化規(guī)律是一致的，積基波的頻率和波形相同，但相位相差120度。如果U領(lǐng)先V20度，稱為正轉(zhuǎn)，若V領(lǐng)先U120度稱為反轉(zhuǎn)。 </p><p>　　當(dāng)給電動機(jī)加上電壓，電動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，會產(chǎn)生一個與外加電動勢相反的感應(yīng)電勢。抵消一部分外加電壓。剩余的外加電勢形成定子的銅損，變?yōu)闊崮堋８袘?yīng)電勢大

96、小和方向是由電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向決定的。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。因此，給電動機(jī)上加的電壓的方向是不可突變的。對三相交流電機(jī)來說，就不能突然由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)。中間要經(jīng)過一段停止時間Tfrd，以避免疊加現(xiàn)象出現(xiàn)。范圍是0.2~2秒。</p><p>　　3．在兩種特殊情況下U.V.W三項(xiàng)輸出脈沖的占空比不成周期變

97、化，而是一個常數(shù)。第一種為停車，第二種為直流制動。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于停車時，三相輸出占空比均為0。共有四種可能出現(xiàn)停車：A.波頻率為0 ； B. 正反轉(zhuǎn)停止； C. 自有停車； D. 跳閘。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于直流制動時，三相輸出相同的固定占空比，大小為Pdb，或?qū)懗蒝db，變化范圍0~15%，故稱作直流制動轉(zhuǎn)距。有兩種情況可以進(jìn)入直流制動狀態(tài)：一是基波頻率小于某

98、一數(shù)值且無運(yùn)轉(zhuǎn)信號以使這時直流制動將持續(xù)一段時間。延續(xù)時間結(jié)束后系統(tǒng)轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài)。直流制動起始頻率的范圍為0~10Hz，延續(xù)時間的范圍是0.1~10秒，延續(xù)時間為0秒表示不進(jìn)行這種方式的直流制動。二是出現(xiàn)直流制動信號，且無運(yùn)轉(zhuǎn)信號。直流制動信號可編程輸入*(Dc、Br)當(dāng)結(jié)果未FF時不進(jìn)行這種方式的直流制動。

99、 </p><p>　　3.3.2改變頻率 </p><p>　　包括頻率設(shè)定、起停、加減速、限幅、輸出電壓、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。 &

100、lt;/p><p>　　1．頻率給定 </p><p>　　頻率給定共有七種方式，優(yōu)先級從高到低為：點(diǎn)動運(yùn)行，多段速運(yùn)行，模擬量電壓給定，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。 </p><p>　　（1）點(diǎn)動運(yùn)行：

101、 </p><p><b>　　（2）多段速運(yùn)行</b></p><p><b>　?。?）模擬量電壓</b></p><p><b>　?。?）模擬量電流</b></p><p><b>　?。?）操作面板旋鈕</b>&

102、lt;/p><p><b>　?。?）脈沖給定</b></p><p><b>　?。?）直接設(shè)定頻率</b></p><p><b>　　2．起停</b></p><p><b>　　（1）啟動頻率</b></p><p><b

103、>　?。?）自有停車</b></p><p><b>　　3．加減速</b></p><p><b>　　4．限幅</b></p><p><b>　　5．輸出電壓</b></p><p><b>　　6．轉(zhuǎn)差補(bǔ)償</b></p&g

104、t;<p><b>　　3.3.3保護(hù) </b></p><p>　　包括電子熱繼電器，再同步，失速，異常停車，欠壓過壓，過流，堵轉(zhuǎn)故障恢復(fù)，外部信號，跳閘。</p><p>　　3.4變頻器的工作原理</p><p>　　我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n＝60 f(1－s)/p (1) 式中 n——

105、—異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速； f———異步電動機(jī)的頻率； s———電動機(jī)轉(zhuǎn)差率； p———電動機(jī)極對數(shù)。 由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)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。 </p><p>　　3.4.1變頻器控制方式 </p>&l

106、t;p>　　低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz的主要電路采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。 </p><p>　　1.U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式 </p><p>　　其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，

107、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。另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。 </p><p>　　2.電壓空間矢量（SVPWM）控制方式 &

108、lt;/p><p>　　它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)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。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。 </p>&l

109、t;p>　　3.矢量控制（VC）方式 </p><p>　　矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1（Im1相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的控制量，經(jīng)

110、過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，分別對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨(dú)立控制。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(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。 </p>

111、<p>　　4.直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式 </p><p>　　1985年，德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。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。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)