第一篇：风机节能改造方案
风机节能改造方案
更新时间：2008-07-17 13:54:40 浏览次数：
风机的用电现状
能源是国家重要的物质，能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。在能源问题上国务院提出 “ 节约与开发并重 ” 的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。
据不完全统计，全国风机、水泵、压缩机就有 1500 万台电动机，用电量占全国总发电量的 40 ～ 50%，这些电动机大多在低的电能利用率下运行，只要将这些电动机电能利用率提高 10 ～ 15%，全年可节电 300 亿 KW 以上。
根据火电设计规程 SDJ-79 规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为 5% 和 5% ～ 10%，风压裕度分别为 10% 和 10% ～ 15%。设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据，但风机的型号和系列是有限的，往往选取不到合适的风机型号时就往上靠，裕度大于 20 ～ 30% 比较常见。因此这些风机运行时，只有靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。风机机械特性为平方转矩特性，风机运行时，靠调节风门或者风道档板的开度来调节风机风量的方法，称为节流调节。在节流调节过程中，风机固有特性不变，仅仅靠关小风门或挡板的开度，人为地增加管路的阻力，由此增大管路系统的损失，不利于风机的节能运行。采用调速控制装置，通过改变风机的转速，从而改变风机风量以适应生产工艺的需要，这种调节方式称为风机的调速控制。风机以调速控制方式运行能耗最省，综合效益最高。交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现风机的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。
风机节电原理
如图示为风机风压 H-风量 Q 曲线特性图 :
n1-代表风机在额定转速运行时的特性；
n2-代表风机降速运行在 n2 转速时的特性；
R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性；
R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机在管路特性曲线 R1 工作时，工况点为 A，其流量压力分别为 Q1、H1，此时风机所需的功率正比于 H1 与 Q1 的乘积，即正比于 AH1OQ1 的面积。由于工艺要求需减小风量到 Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机的工作点移到 R2 上的 B 点，风压增大到 H2，这时风机所需的功率正比 H2Q2 的面积，即正比于 BH2OQ2 的面积。显然风机所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。
若采用变频调速，风机转速由 n1 下降到 n2，这时工作点由 A 点移到 C 点，流量仍是 Q2，压力由 H1 降到 H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于 H3 与 Q2 的乘积，即正比于 CH3OQ2 的面积，由图可见功率的减少是明显的。
变频改造方案
根据风机配置特作如下变频改造方案：）风机上装设变频系统（如图一）；）设置远程控制和就地控制两种方式；）保留原工频系统及其联动方式，且和变频器系统互为备用。
变频节能系统特点、采用 CHF100 变频器，调速范围宽，变频器调速范围能适应各种调速设备的要求，频率范围 0.00-600.00Hz 可调； 2、控制精度高，变频器的数字设定分辨率为 ±0.01%, 模拟设定分辨率为 ±0.1% ；、动态特性好，变频器采用自关断器件 IGBT 速度快，且采用 SPWM 控制模式，负载电压和频率受控变频器的 CPU，故调节速度快，系统的动态性能好；、控制功能强，能满足各种不同的控制系统，通过端子可与各种频率设定信号连接，如： 0~10V，4~20mA。可通过端子控制正反转等多种操作；、通过合理调整转矩提升，转矩限定功能，电流限幅功能参数，可满足大起动转矩，运行中负载突化也不会引起跳闸等事故；、CHF100 变频器可与上位计算机或者可编程控制器（PLC）通信，实现远程设定或修改变频器参数，监控变频器的运行状态等信息，从而组成工业以太网，实现集中控制；、保护功能齐全，变频器有 25 种保护功能，对过压、欠压、过流、过载、过热均能通过计算机高速计算并给予保护，且能对发生故障的原因给予纪录；、变频器内部有电机防噪装置，在线调节载波频率，实时改变电机的运行噪声。
总结
在风机、水泵、压缩机等应用领域，引入变频调速控制技术，能达到很好的节能效果，同时，也降低了电机启动时对电网的冲击，提高了设备的功率因数，延长了机械系统的使用寿命，提升了系统的可靠性，另外，因为变频器强大的保护功能，对设备起到了很好的保护作用，有效降低了设备的维护成本。近几年，随着变频调速技术的不断推广与应用，从实践结果来看，得到了良好经济效应与社会效应，并且，也得到用户的广泛认同。
第二篇：2011风机节能改造计划
山西华晟荣煤矿有限公司
2011年局部通风机节能改造计划
根据我矿设备使用状况，按照《煤矿工业设备管理规程》和《煤矿机电设备进行更新改造若干规定》的要求，本计划投入资金32万元，选用新设备、新技术，实施对井下用电设备的节能更新改造，提高设备综合效益，确保设备的安全经济运行。
更新设备1、3115工作面局部通风机更换为FBDY-No6.3/2*30KW(660V/1140V)矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机，配备BPB-75/660F煤矿风机用隔爆型变频器，配合FTZSS800*10高强度无缝风筒使用，实现自动及半自动变频控制，降低局部通风机的用电量，同时保证工作面的正常通风。
根据矿上对节能设备更新规划，各单位做好设备更新改造前期准备工作，设备到矿后，根据矿上统一布置，按时完成设备的更新改造，采用先进的技术装备，依靠科学管理，正确使用，及时维修和更新改造，以先进适用的技术装备，达到矿井的安全生产，降低能源消耗，提高经济效益之目的。
节能办公室
2011年11月12日
第三篇：空压机节能改造方案
空压机节能改造方案
一，前言
佛山今博自动化设备有限公司是一家专业于驱动控制系统研发、设计、生产与销售的高新技术企业。本公司在工业应用领域拥有丰富的经验和雄厚的技术实力采用高性能无感矢量变频器用于0.75kw到250kw的电机速度控制，广泛应用于空压机、注朔机、传送带、挤出机械、恒压水泵、化工、中央空调、电子、纺织等诸多领域，为客户提供了完整的工业和特殊行业的节解决方案。
二，传统空压机的问题
1、电能浪费严重
传统的加卸载式空压机，能量主要浪费在：
1）加载时的电能消耗
在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升10%左右，直到卸载压力。在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，从而导致电能损失。另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。2）卸载时电能的消耗
当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。空压机卸载时的功耗约占满载时的30%～50%，可见传统空压机有明显的节能空间。
2、工频启动冲击电流大
主电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其他设备异常。
3、压力不稳，自动化程度底
传统空压机自动化程度低，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。
4、设备维护量大
空压机工频启动电流大，高达5~8倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。
5、噪音大
持续工频高速运行，超过所需工作压力的额外压力，反复加载、卸载，都直接导致工频运行噪音大。
三，改造原则
根据空压机原工况并结合生产工艺的要求，对空压机进行变频技术改造后，系统满足以下要求。
1）空压机经过改造后，系统通过转换开关切换，具有变频和工频两套控制回路，采用开环和闭环两套控制回路。一拖二起动时，对两台电机M1，M2，可以通过转换开关选择变频/工频启动。正常运行时，电机M1 处于变频调速状态，电动机M2处于工频状态。现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID 指令运算，得到频率信号，调节转速达到所需压力。停止时按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。
2）确保变频出现异常保护时，不至于影响生产的正常进行。为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端有抑制电磁干扰的有效措施。控制线、信号线采用屏蔽线缆，布线时和动力电缆分开，防止引入干扰。
3）电机变频运行状态时保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过依0.02 MPa。
4）空压机不允许长时间在低频下运行，空压机转速过低，一方面使空压机稳定性变差，另一方面也使缸体润滑度变差，会加快磨损，所以工作下限不低于30 Hz。
5）设置高压保护、高温保护、等设置报警及故障自诊断。
（1）高压保护当系统压力超过设定值时，自动切断主机电源，使压缩机紧急停机。
（2）高温保护当压缩机排气温度超过调定值时，由接在主机排气孔口处的温度传感探头控制温度电触 点动作，自动切断电动机电源，使压缩机紧急停机。
（3）电气保护系统采用软启动方式，具有相序保护（防止压缩机反转）、缺相保护、电机热过载保护等功能。
四，空压机变频改造后的优点
1，节能：总体节能达20%以上
1）加载时的节能：空压机进行变频改造后，压力始终保持在所需的设定工作压力，比改造前可降低10%的压力，根据功耗公式可知改造后此项可节能10% 2）卸载时的节能，电机卸载运行时消耗的能量是加卸时的40%左右，按平均四分之一左右的卸载时间算，此项可节能10%左右
2、启动电流小，对电网无冲击
变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；
3、输出压力稳定
采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；
4、设备维护量小
空压机变频启动电流小，小于2倍额定电流，加卸载阀无须反复动作，变频空压机根据用气量自动调节电机转速，运行频率低，转速慢，轴承磨损小，设备使用寿命延长，维护工作量变小。
5、噪音低
变频根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小，由于变频以调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载的噪音也没有了，持续加压，气压不稳产生的噪音也消失了。
总之，采用变频恒压控制系统后，不但可节约一笔数目可观的电力费用，延长压缩机的使用寿命，还可实现恒压供气的目的，提高生产效率和产品质量。
我公司专业对空压机变频节能控制系统改造的可配套的空压机品牌有：阿特拉斯、英格索兰、复盛、凯撒、寿力、昆西、博格、博莱特、优耐特斯、康普艾等。可配套空压机电机功率有：15KW、22KW、30KW、37KW、45KW、55KW、75KW、90KW、110KW、132KW、160KW、185KW、250KW
第四篇：房屋节能改造方案种类
2013.9 砖 瓦世 界 科技纵横 SCIENCE & TECHNOLOGY 39 研究与探讨 0 引言 目前既有居住建筑普遍存在能耗高、效率低、围护结构保温隔热性能差、室内热环境恶劣、夏季空调耗电量大、冬季采暖能耗高等问题，因此如何通过既有居住建筑节能改造，改善建筑外围护结构的热工性能，以提升建筑室内热环境的质量，降低既有居住建筑的采暖空调能耗成为急需研究的课题，其中对既有居住建筑节能改造进行诊断并采取相关的节能技术措施，是我们首需解决的问题。1 既有居住建筑节能改造的诊断1.1 居住建筑节能设计评价 建筑节能设计是一项巨大的综合工程，涉及建筑热环境、室外气候条件、建筑能耗、建筑设备、建筑热工性能、建筑功能、规划布局、单体设计等众多因素。以江苏省夏热冬冷地区为例，如何判断居住建筑节能设计是否满足节能标准，国家标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 134-2010）和《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》（DGJ 32/J 71-2008）中提出了两套并行的指标体系，即规定性指标和性能性指标，从而形成了建筑节能设计的两种方法：规定性设计和性能性设计。规定性设计和性能性设计相辅相成，互为补充，其逻辑关系如图1所示。1.2 既有居住建筑节能改造的基本规定 既有居住建筑进行节能改造前，应首先进行节能评估，能耗调查，并根据节能改造的诊断结果，结合节能改造的判定原则与方法，确定是否需要进行 节能改造及节能改造的内容。既有居住建筑可分为宜节能改造建筑和不宜节能改造建筑。宜节能改造建筑是指改造后能耗降低明显，或在不长的投资回收期内可回收资金的建筑；对不能保证安全使用20年的建筑、使用年限过长的旧危建筑、改造后能耗降低不明显、或投资回收期过长的建筑应列为不宜节能改造建筑。节能诊断的目的是根据节能改造的潜力来确定节能改造的可行性和节能改造的内容，节能改造的内容应根据目前建筑的实际运行能效、节能改造的潜力及节能改造的经济性等来综合确定。既有居住建筑在进行节能改造时，居民仍然生活在住宅中，因此在工程进行的同时，如何避免减少对居民日常生活的影响和保证居民人身的安全是工程开展过程中必须面对的难题之一。编制施工组织方案时，一定要事先考虑施工过程对居民产 既有居住建筑节能改造的诊断 及节能技术措施 王沁芳，陈立岗，范一菁
（常州市建筑科学研究院股份有限公司，江苏 常州 213015）摘要：本文针对目前既有居住建筑普遍存在的问题，介绍了既有居住建筑节能改造的相关判定原则和节能改造的基 本规定，并对既有居住建筑外围护结构常用的几种节能技术措施进行了分析，为既有建筑节能改造的进一步深入研究奠定了基础。关键词：既有建筑节能改造；节能技术；节能诊断 图1 规定性设计和性能性设计间的逻辑关系 规定性指标 各项设计指标限值，如遮阳系数、体型系数、窗墙比、围护结构K值（外墙、外窗、屋面）等 是否达到 所设计建筑是节能建筑 性能性指标 对比评定法 如有任何一条达不到要求 是否达到所设计建筑是节能建筑 修改原设计 修改设计指标 是是 否
砖 瓦世 界 2013.9 科技纵横 SCIENCE & TECHNOLOGY 40 研究与探讨 生的影响，并通过合理组织安排，将对居民生活的影响降至最低。考虑到既有居住建筑的现状，从经济和技术的角度考虑，可以只进行单项节能措施的改造，如仅进行外窗的节能改造，或屋面的保温隔热改造。也可以同时进行多项节能措施的综合改造，如同时进行墙体、门窗和屋面的改造，但改造后的热工性能指标应满足相关标准的指标要求。既有居住建筑节能改造工程的前、后应进行节能改造的预评估和后评估，评估内容包括围护结构热工性能等。节能改造预评估的结果应作为是否需要进行节能改造的判据和节能改造方案的设计依据；节能改造后评估应作为验证节能改造效果的判据。2 既有居住建筑外围护结构常用的节能技术措施 既有居住建筑外围护结构节能改造是一项复杂的系统工程，一般情况下，其难度大于新建建筑。既有居住建筑结构形式多样，外围护结构的状况也千差万别，出现问题的原因也多种多样，因此要求根据工程的实际情况，具体问题具体分析。2.1 外墙节能技术 在外围护结构各部位中，外墙约占其传热总能耗的25%左右，因此要提高建筑的节能效果，对墙体的保温隔热性能进行改善是重中之重。通过对既有居住建筑外墙的节能改造实地调查和研究后发现，增加外墙的热阻、降低传热系数是最主要途径。外墙平均传热系数越小，墙体的保温隔热性能越好；热惰性指标越大，对温度波动的衰减能力越大，穿透围护结构所需要的时间越长，室内内表面温度波动越小。外墙保温技术按照保温材料所在位置的不同可分为外墙外保温、外墙内保温、外墙自保温、内外混合保温等多种方式。相比于外墙内保温和内外混合保温系统，外墙外保温系统在既有居住建筑节能改造和提高室内热环境方面有着明显的优势，是外墙节能改造中的首选技术。外墙内保温由于不能将建筑物围护结构的所有部分全部覆盖，很难消除圈梁、楼板、构造柱等引起的热桥效应，热损失较大，保温效果及房间的热稳定性较差，且影响居民的日常生活，因此其在既有建筑节能改造中已经很少运用。而内外混合保温会使整个建筑外墙的不同部位产生不同的变形速度和变形尺寸，使建筑处于更加不稳定的环境中，缩短整个建筑的寿命，不 建议使用。2.2 屋面节能技术 屋面的节能改造是建筑节能改造中的重要组成部分，其改造效果直接影响到顶层住户居住的舒适性，同时屋面的节能改造也需要和防水修缮结合在一起，因此在改造实施方案的过程中，需要综合考虑解决节能和防水两方面问题，建筑屋面有坡屋面和平屋面之分，不同的屋面形式其节能技术措施分析如下：（1）坡屋面 坡屋顶一般都需要设置保温隔热层。对于钢筋混凝土坡屋顶，保温层应设置在外侧面；对于以轻钢结构层或木结构为基层的坡屋顶，保温层可以分别设置在基层的上侧和下侧，还可以设置夹芯保温屋面，或设置在夹层楼面上。当保温层设置在基层的下侧时，应考虑热桥部位的保温构造。（2）平屋面平屋面又分为上人屋面和非上人屋面两种，其保温构造形式又可分为正置式和倒置式两种。传统正置式保温屋面将保温层设置在防水层之下，这种构造做法容易发生结露。倒置式保温屋面将保温层放置在防水层之上，能够有效防止保温层内部结露，同时倒置式保温屋面能使室内温度分布低于正置式屋顶的室内温度分布，热稳定性好，是一种保温隔热效果较好的屋面节能构造做法。2.3 外窗节能技术 建筑外窗是建筑围护结构中传热和空气渗透最薄弱的部位，是影响室内热环境和建筑节能的重要因素之一。外窗（包括阳台门的透明部分）的能耗包括通过玻璃、窗框的传热，窗缝的空气渗透和夏季太阳辐射得热三方面，大量调查和测试表明，太阳辐射通过窗户进入室内的热量是造成室内过热的主要原因，占空调冷负荷的40%以上。提高外窗的保温隔热性能，就要降低外窗的传热系数，增加热阻，而影响门窗传热系数的因素主要是框材和玻璃。窗户的节能改造主要有以下几种改造形式：窗框更换为传热系数更低的塑钢和断桥铝合金等、玻璃采用中空玻璃外窗和Low-E玻璃等。2.4 外遮阳节能技术 大量的调查表明，太阳辐射透过窗户直接进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因，所以（下转第34页）
砖 瓦世 界 2013.9 科技纵横 SCIENCE & T ECHNOLOGY 34 研究与探讨 原标准《建筑用砂》（GB/T 14684—2001）中采用压碎指标法评定机制砂的坚固性，此次修订采用硫酸钠溶液法和压碎指标法两种方法共同评定。原因是在工程实践和试验中发现，有的机制砂压碎指标合格，但硫酸钠溶液试验不合格，而且这类砂的确给混凝土性能带来了不利的影响。因此，本次修订采用硫酸钠溶液法和压碎指标法两种试验方法共同评定机制砂的坚固性，并且在坚固性试验方法中采用了更为严格的单一指标评定，更严格、更科学。3.3.2.5 表观密度、松散堆积密度、空隙率 砂表观密度、松散堆积密度应符合如下规定：——表观密度不小于2500kg/m3；——松散堆积密度不小于1400kg/m3。空隙率（松散材料在堆积状态下，颗粒间空隙的体积占堆积体积的百分率称为空隙率）不大于44%。3.3.2.6 碱集料反应 碱集料反应是指：水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。经碱集料反应试验后，试件应无裂缝、酥裂、胶 体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于 0.01%。4 结束语 以上为使生产企业对GB/T 15229—2011、GB/T 17431.1—2010和GB/T 14684—2012有进一步的了解，以利于提高轻集料小砌块的产品质量，因此，根据个人的理解进行了解读和简要介绍，不当之处，敬请指正。参考文献 [1] 严理宽.混凝土砌块生产与应用[M].北京：中国建材出版社，1992[2] 龚洛书.《轻集料硅小型空心砌块》国家标准简介[J].建筑砌块 与砌块建筑，1994，（2）：21～25[3] 葛勇张宝生.建筑材料[M].北京：中国建材出版社，1996[4] 周运灿.贯彻轻集料小砌块新国标的体会和建议[J].建筑砌块 与砌块建筑，2003，（2）：45～47[5] 怀艳燕（韩志宏）怀方林.填充墙用轻集料混凝土砌块几个问 题的探讨[J].建筑砌块与砌块建筑，2005，（2）：9～11[6] 胡曙光，王发洲.轻集料混凝土[M].北京：化学工业出版社，2006[7] 丁威，王晶.GB/T 15229—2011《轻集料混凝土小型空心砌块》 编制说明（摘要）[J].建筑砌块与砌块建筑，2012，（2）：47～48[8] 陈家珑，周文娟等.《建设用砂》（GB/T 14684—2011）修订解析 [J].建筑技术，2012，（7）：591～594 应把加设外窗外遮阳设施作为夏季隔热，降低建筑空调负荷的重点。遮阳的目的是为了遮挡直射阳光，减少进入室内的太阳辐射，防止过热，避免眩光和防止物品受到阳光照射而产生变质、损坏或褪色，设计合理的遮阳能够有效减少太阳辐射进入室内，消除90%以上的太阳辐射作用。遮阳的形式很多，根据遮阳所处位置的不同，可分为玻璃或透明材料自身遮阳、外遮阳、内遮阳等几种形式，其中外遮阳效果优于内遮阳。3 结论 通过对既有居住建筑进行节能诊断，了解建筑耗能的具体情况，依据建筑节能改造的基本规定，编制节能改造方案，并结合工程实际采取合适的节能技术措施，提高既有居住建筑外围护结构的热工 性能，对既有建筑节能改造的深入推广应用具有重要意义。参考文献 [1] 芮玮玮，白建波等.苏南地区既有住宅节能改造技术[J].江苏建筑，2012（2），101-103.[2] 张颖璐，孙友富.BECS软件在建筑节能设计中的应用[J].建筑节能，2011，39（9）:69-71.[3] 白建波，沈北安等.苏南地区老小区既有住宅节能改造集成技术体系及能耗评估[J].建筑科学，2012，28（2）:59-65.[4] 王厚华，庄燕燕，吴伟伟.夏热冬冷地区围护结构热工性能节能分析[J].同济大学学报（自然科学版），2010，38（11）:1641～1646[5] 张虎，鲁祥友.安徽省城镇既有建筑外门外窗节能改造探讨[J].建筑节能，2011（08）:71-73.[6] 董海广，许淑惠.北京地区窗墙比和遮阳对住宅建筑能耗的影响[J].建筑节能，2010（9）:66-69
第五篇：中央空调系统节能改造方案
中央空调系统水泵变频节能改造方案
一、概述
中央空调系统在现代企业及生活环境改善方面极为普遍，而且某此生活环境或生产工序中是属必须的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有湿度、洁净度等。至所以要中央空调系统，目的是提高产品质量，提高人的舒适度，集中供冷供热效率高，便管理，节省投资等原因，为此几乎企业、高层商厦、商务大楼、会场、剧场、办公室、图书馆、宾馆、商场、超市、酒店、娱乐场、体育馆等中大型建筑上都采用中央空调的，它是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常之大，是用电大户，几乎占了用电量50%以上，日常开支费用很大。
由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量；采用变频调速技术不仅能使商场室温维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能效果高达30%以上，能带来很好的经济效益。
二、水泵节能改造的必要性
中央空调是大厦里的耗电大户，每年的电费中空调耗电占60% 左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。
由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20% 设计余量，然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以节能的潜力就较大，其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。
水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。
再因水泵采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3 ～ 4倍，一台90KW的电动机其起动电流将达到500A，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水垂现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。
采用变频器控制能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵作出相应调节，以达到节能目的。水泵电机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。
其减少的功耗 △ P=P0 〔 1-(N1/N0)3 〕（1）式
减少的流量 △ Q=Q0 〔 1-(N1/N0)〕（2）式
其中N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。如：假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，由（2）式△ Q=Q0 〔 1-(N1/N0)〕 =100 ＊〔 1-(90/100)〕 =10可得出流量改变了10个单位，但功耗由（1）式△ P=P0[1-(N1/N0)3]=100 ＊〔 1-(90/100)3 〕 =27.1可以得出，功率将减少27.1个单位，即比原来减少27.1%。
再因变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要、最直接的因素，同时采用变频器控制电机后还可避免水垂现象，因此可大大延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。
三、中央空调系统构成及工作原理 图一所示：
1、冷冻机组：通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”作用，使冷冻水降温为5~7℃。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。内部热交换产生的热量，通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是中央空调的“制冷源”。
2、冷冻水塔：用于为冷冻机组提供“冷却水”。
3、“外部热交换”系统：由两个循环水系统组成： ⑴、冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。⑵、冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入水塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷冻机组，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。
4、冷却风机
⑴、室内风机：安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换； ⑵、冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。
中央空调系统的四个部分都可以实施节电改造。但冷冻水机组和冷却水机组的改造改造后节电效果最为理想，文章中我们将重点阐述对冷冻机组和冷却机组的变频调速技术改造。
四、中央空调变频系统改造方案
现将内蒙古某饭店的中央空调系统的变频节能改造方案做一具体介绍。1．中央空调原系统简介：
1.1该集饭店中央空调系统改造前的主要设备和控制方式：450冷吨冷气主机2台，型号为特灵二极式离心机，两台并联运行；冷冻水泵2台，扬程28米配有功率45KW，冷却水泵有2台，扬程35米，配用功率75KW。均采用两用一备的方式运行。冷却塔2台，风扇电机11KW，并联运行。室内风机4台，5.5KW，并联运行。
1.2原系统的运行及存在问题：该饭店是一家五星饭店，为了给客入营造一个良好的居住环境，饭店大部空间采用全封密的，且饭店大部分空间自然通风效果不好，所以对夏季冷气质量的要求较高。由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设计余量。其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。而且冷冻、冷却水泵采用的均是Y—△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3—4倍，在如此大的电流冲击下，接触器的使用寿命大大下降；同时，启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械器件、轴承、阀门和管道等造成破坏，从而增加维修工作量、维修费用、设备也容易老化。另外由于冷冻泵轴输送的冷量不能跟随系统实际负荷的变化，其热力工况的平衡只能由人工调整冷冻主机出水温度，以及大流量小温差来掩盖。这样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环境、运行质量。特别是在环境温度偏低、某些末端设备温控稍有失灵或灵敏度不高时，将会导致大面积空调室温偏冷，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。因为空调偏冷的问题经常接到客人的投诉，处理这些投诉造成不少人力资源的浪费。
根据实际情况，我们向该饭店负责人提出：利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度模块、温度传感器等构成的温差闭环自动调速系统。对冷冻、冷却水泵进行改造，以节约电能、稳定系统、延长设备寿命。2．中央空调系统节能改造的具体方案
中央空调系统通常分为冷冻（媒）水和冷却水两个系统（如下图，左半部分为冷冻（媒）水系统，右半部分为冷却水系统）。根据国内外最新资料介绍，并多处通过对在中央空调水泵系统进行闭环控制改造的成功范例进行考察，现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。
2．1、冷冻（媒）水泵系统的闭环控制
制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制
该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减，控制方式是：冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调。
该模式是在中中央空调中热泵运行（即制热）时冷冻水泵系统的控制方案。同制冷模式控制方案一样，在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。不同的是：冷冻回水温度小于设定温度时频率无极上调，当温度传感检测到的冷冻水回水温越高，变频器的输出频率越低。
2.2、冷却水系统的闭环控制
目前，在冷却水系统进行改造的方案最为常见，节电效果也较为显著。该方案同样在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量，当中中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流量；当中中央空调冷却水出水温度高时，加大冷却水流量，从而达到在保证中中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。
现有的控制方式大都先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为：
下限频率并锁定，变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节，当进、出水温差大于设定值时，频率无极上调，当进、出水温差小于设定值时，频率无极下调，同时当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无极上调，当冷却水出水温度低于设定值时，按温差变化来调节频率，进、出水温差越大，变频器的输出频率越高；进、出水温差越小，变频器的输出频率越低。
2.3该中央空调节能系统具体装机清单如表二：
机组名称 机型 品牌 数量
冷冻水泵 45KW变频柜 ABB ACS800 两套
冷却水泵 75KW变频柜 ABB ACS800 两套
风机组 11KW变频柜 ABB ACS800 两套
室内风机 5.5KW变频柜 ABB ACS800 四套
配件 PLC 西门子S7300 一台
人机界面 西门子 一台
温度传感器 丹佛斯 两个
温度模块 欧姆龙 两个
数字转换模块 欧姆龙 两个
2．4介绍变频节电原理：
变频节能原理：由流体传输设备（水泵、风机）的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）。变频器节能的效果是十分显著的，这种节能回报是看到见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通过图三可以直观的看出在流量变化时只要对转速（频率）稍作改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变，就因此特点使得变频调速装置成为一种趋势，而且不断深入并应用于各行各业的调速领域。
根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的输出功率。
图中阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与变频运行状态在随着流量变化所耗功率差。
2．5介绍系统电路设计和控制方式
根据中央空调系统冷却水系统的一般装机，建议在冷却水系统和冷冻水系统各装两套ABB ACS800一体化变频调速控制柜，其中冷却变频调速控制柜供两台冷却水泵切换（循环）使用，冷冻变频调速控制柜供两台冷冻水泵切换（循环）使用。变频节能调速系统是在保留原工频系统的基础上加装改装的，变频节能系统的联动控制功能与原工频系统的联动控制功能相同，变频节能系统与原工频系统之间设置了联锁保护，以确保系统工作安全。利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，为了达到节能目的提供了可靠的技术条件。如图四所示：
2．6系统主电路的控制设计
根据具体情况，同时考虑到成本控制，原有的电器设备尽可能的利用。冷冻水泵及冷却水泵均采用一用一备的方式运行，因备用泵转换时间与空调主机转换时间一致，均为一个月转换一次，切换频率不高，决定将冷冻水泵和冷却水泵电机的主备切换控制利用原有电器设备，通过接触器、启停按钮、转换开关进行电气和机械互锁。确保每台水泵只能由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交流短路事故；并且每台变频器任何时间只能拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。
2．7系统功能控制方式
上位机监控系统主要通过人机界面完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务，下位机PLC主要完成数据采集，现场设备的控制及连锁等功能。具体工作流程：开机：开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由冷水及冷却水泵的接触器向制冷机发出联锁信号，开启制冷机，由变频器、温度传感器、温度模块组成的温差闭环控制电路对水泵进行调速以控制工作流量，同时PLC控制冷却塔根据温度传感器信号自动选择开启台数。当过滤网前后压差超出设定值时，PLC发出过滤堵塞报警信号。送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后，用PID方式控制变频器，从而调节风机的转速，达到调节回风温度的目的。停机：关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时十五分钟后自动关闭。保护：由压力传感器控制冷水及冷却水的缺水保护，压力偏低时自动开启补水泵补水。
2．8介绍系统节能改造原理
1、对冷冻泵进行变频改造控制原理说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能；
2、对冷却泵进行变频改造由于冷冻机组运行时，其冷凝器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。
冷却水进水出水温差大，说明冷冻机负荷大，需冷却水带走的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环量；温差小，则说明，冷冻机负荷小，需带走的热量小，可降低冷却泵的转速，减小冷却水的循环量，以节约电能。
3、冷却塔风机变频控制通过检测冷却塔水温度对冷却塔风机进行变频调速闭环控制，使冷却塔水温度恒定在设定温度，可以有效地节省风机的电能额外损耗，能达到最佳节电效果。
4、室内风机组变频控制通过检测冷房温度对变风机组的风机进行变频调速闭环控制，实现冷房温度恒定在设定温度。室内风机组变频控制后可达到理想的节电效果，并且空调效果较佳。2．5系统流量、压力保障
本方案的调节方式采用闭环自动调节控制，冷却水泵系统和冷冻水泵系统的调节方式基本相同，用温度传感器对冷却（冷冻）水在主机上的出口水温进行采样，转换成电量信号后送至温控器将该信号与设定值进行比较运算后输出一类比信号（一般为4—20MA、0—10V等）给PLC，由PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块进行温差闭环控制，手动/自动切换和手动频率上升、下降由PLC控制，最后把数据传关到上位机人机界面实行监视控制。变频器根据PLC发出的类比信号决定其输出频率，以达到改变水泵转速并调节流量的目的。冷却（冷冻）水系统的变频节能系统在实际使用中要考虑水泵的转速与扬程的平方成正比的关系，以及水泵的转速与管损平方成正比的关系；在水泵的扬程随转速的降低而降低的同时管道损失也在降低，因此，系统对水泵扬程的实际需求一样要降低；而通过设定变频器下限频率的方法又可保证系统对水泵扬程的最低需求。供水压力的稳定和调节量可以通过PID参数的调整。当供水需求量减少时，管道压力逐渐升高，内部PID调节器输出频率降低，当变频器输出频率低至0HZ时，而管道在一设定时间内还高于设定压力，变频器切断当前变频控制泵，转而控制下一个原工频控制泵，变频器在水泵控制转换过程中，逐渐轮换使用水泵，使每个水泵的利用率均等，增加系统、管道压力的稳定性和可靠性。
五、中央空调系统进行变频改造的优点
变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还具有以下优点：、只需在中中央空调冷却管出水端安装一个温度传感器（如图，安装在冷却水系统中中央空调冷却水出水主管上的B处），简单可靠。、当冷却水出水温度高于温度上限设定值时，频率直接优先上调至上限频率。3、当冷却水出水温度低于温度下限设定值时，频率直接优先下调至下限频率。而采用冷却管进、出水温度差来调节很难达到这点。4、当冷却水出水温度介于温度下限设定值与温度上限设定值时，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极调速，闭环控制迅速准确。、节能效果更为明显。当冷却水出水温度低于温度上限设定值时，采用冷却管进、出水温度差来调节方式没有将出水温度低这一因素加入节能考虑范围，而仅仅由温度差来对频率进行无极调速，而采用上、下限温度来调节方式充分考虑这一因素，因而节能效果更为明显，通过对多家用户市场调查，平均节电率要提高5 ％以上，节电率达到20 ％以上。
额定电流变化，减小了大电流对电机的冲击；
六、ABB ACS800系列一体化变频器的优点 1.采用独特的空间矢量（SVPWM）调制方式； 2.操作简单，具有键盘锁定功能，防止误操作； 3.内置PID功能，可接受多种给定、反遗信号；
4.具有节电、市电和停止三位锁定开关，便于转换及管理； 5.保护功能完善，可远程控制；
6.超静音优化设计，降低电机噪声；
7.安装比较方便，不用破坏原有的配电设施及环境； 8.稳定整个系统的正常运行，抗干扰能力强；
9.具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能。
七、结束语
在科技日新月异的今天，积极推广变频调速节能技术的应用，使其转化为社会生产力，是我们工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。随着变频器应用普及时代的来临，我公司已将变频器的应用扩展到传统中央空调改造的领域，不仅扩大了变频器的应用市场，而且为中央空调应用也提出了新的课题。预计在不久的将来，由于变频调速技术的介入，中央空调系统将真正地进入经济运行时代，希望上述工作对于同仁们在传统的电气传动设备技术改造和推进高新技术产品的普及应用工作中能有所启示和借鉴。
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