空調(diào)用離心泵改造實(shí)例及振動測試效果分析

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　　空調(diào)用離心泵改造實(shí)例
　　
　　以下是某酒店中央空調(diào)改造中將變頻調(diào)速器應(yīng)用到冷凍水泵的案例，可以供一般性工程改造時參考。
　　
　　在酒店中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍污水提升泵和冷卻水泵的容量是按照建筑物zui大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選定的，且留有余量。在沒有使用變頻調(diào)速的水系統(tǒng)中，無論季節(jié)、晝夜和用戶負(fù)荷的變化，水泵都長期固定在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，能量浪費(fèi)明顯，造成酒店運(yùn)行費(fèi)用急劇上升，以致它在整個酒店成本費(fèi)用中占據(jù)越來越大的比例。而一般中央空調(diào)水泵的耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20%~30%,故節(jié)約低負(fù)荷時水系統(tǒng)的輸送能量具有很重要的意義。所以，隨著熱負(fù)荷而改變水量的變流量空調(diào)水系統(tǒng)顯示出其巨大的*性，而得到越來越多酒店的廣泛采用。某酒店是耗能大戶，出于節(jié)能考慮對其酒店5套中央空調(diào)水系統(tǒng)成功地進(jìn)行了變頻節(jié)能改造，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。原始運(yùn)行狀態(tài)存在一些問題，所以以東樓中央空調(diào)高區(qū)作為具體設(shè)計(jì)和分析對象。
　　
　　①高區(qū)冷凍泵原設(shè)計(jì)為運(yùn)行一臺主機(jī)，開一臺泵；而現(xiàn)在運(yùn)行情況是開一臺主機(jī)需開兩臺高區(qū)冷凍泵。實(shí)際運(yùn)行中，3臺高區(qū)冷凍泵的電機(jī)由于嚴(yán)重超負(fù)荷，其原始線圈都已燒壞，現(xiàn)在的3臺電動機(jī)線圈全部為新更換的，且增大了漆包線的線徑，使電動機(jī)能承載72A的電流負(fù)荷。即使加大了線圈線徑，但在該電流下每臺電動機(jī)只能間斷運(yùn)行，工作時間zui多不能超過8小時。所以3臺水泵必須按每4小時依次組合（兩臺泵）循環(huán)投人運(yùn)ffo該中央空調(diào)水系統(tǒng)的運(yùn)行不正常及大量耗電是毋庸置疑的。
　　
　　②酒店多年夏季zui熱時記錄及現(xiàn)場測得高區(qū)中央空調(diào)冷水機(jī)主蒸發(fā)器進(jìn)，出水溫差偏小（溫差在2<€以下），說明高區(qū)冷凍自動攪勻排污泵系統(tǒng)水流量有很大的富余，大量的電能在做無用功，使高區(qū)中央空調(diào)主機(jī)、蒸發(fā)器、水泵等都工作在低效狀態(tài)，有很大的節(jié)能空間?
　　
　　③根據(jù)高區(qū)中央空調(diào)主機(jī)參數(shù)可知，冷凍水在額定工況下蒸發(fā)器進(jìn)、出口兩端壓差為36kPa（0.367kgf/Cm2）。而在現(xiàn)場測得，在運(yùn)行兩臺高區(qū)冷凍泵時，蒸發(fā)器進(jìn)、出口壓差為245kPa,水流量是額定流量的2.6倍，即使工作在單泵運(yùn)行狀況下，冷凍水在蒸發(fā)器進(jìn)、出口兩端的壓差為147kPa，流量也是額定流量的兩倍。說明該水系統(tǒng)工作狀況調(diào)試很差，系統(tǒng)管阻小，水泵揚(yáng)程存在較大余量，水流量過大，水泵電動機(jī)嚴(yán)重過載，該水系統(tǒng)有較大的節(jié)能空間。
　　
　　（2）高區(qū)冷凍泵改造方案的確定根據(jù)高區(qū)冷凍水泵系統(tǒng)存在的一些問題和運(yùn)行現(xiàn)狀，改造方提出了3種可能的解決方案：
　　
　　對高區(qū)冷凍水管路系統(tǒng)進(jìn)行水力調(diào)節(jié)，增加各管路設(shè)備阻力，使水泵工作點(diǎn)左移，使水泵運(yùn)行參數(shù)趨于合理，達(dá)到減少運(yùn)行電流的效果。該方法工作量大，需更換部分流量調(diào)節(jié)閥，增設(shè)一些溫度檢測裝置，施工期間將影響酒店?duì)I業(yè)。
　　
　　以改變?nèi)~輪直徑方法調(diào)整水泵工作點(diǎn)，對高區(qū)冷凍泵的葉輪直徑進(jìn)行調(diào)整，減少葉輪直徑，適當(dāng)降低水泵的揚(yáng)程、流量，在保證空調(diào)系統(tǒng)各末端流量和房間冷量的前提下，減輕水泵電動機(jī)負(fù)載，使運(yùn)行電流趨于額定電流值。
　　
　　對高區(qū)3臺冷凍水泵均采取變頻控制運(yùn)行，改變水泵運(yùn)行特性曲線與目前的管路特性曲線交匯后，水泵處于合理的運(yùn)行狀態(tài)，此方法節(jié)能效果佳，但初投資大，改造后單臺機(jī)也不能工頻運(yùn)行。
　　
　　經(jīng)過綜合的分析比較和考慮初投資問題，對高區(qū)3臺冷凍泵采取2）方案與3）方案綜合并用。先把5#水泵葉輪進(jìn)行調(diào)整，葉輪型號更換為XA80/40B型葉輪，其運(yùn)行電流下降6A,使5#水泵電動機(jī)（單臺）能在工頻狀態(tài)下正常投人運(yùn)行。另在6#、7#泵上，由于其運(yùn)行電流超過額定電流，所以變頻器必須加大一級。設(shè)計(jì)安裝一臺某品牌風(fēng)機(jī)水泵型變頻器的冷凍水泵控制系統(tǒng)，其容量為37kW,變頻控制系統(tǒng)可在2臺（6#、7#）30kW冷凍水泵電動機(jī)之間切換。在其中一臺（如6#）30kW冷凍水泵電動機(jī)由變頻器控制運(yùn)行時，另外一臺（7#）冷凍潛水排污泵電動機(jī)可以根據(jù)系統(tǒng)需要，手動投入工頻運(yùn)行（5#必須先起動或已在工頻運(yùn)行）或手動退出（此2臺水泵變頻控制和工頻控制互鎖），剩余一臺（5#）水泵電動機(jī)可在工頻下運(yùn)行或停止。這樣既能*解決原系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題，又能達(dá)到節(jié)能的目的，投資少，施工期間也不影響酒店的正常營業(yè)。該改造方案具有以下特點(diǎn)：
　　
　　采用SPWM變頻閉環(huán)控制，可按需要進(jìn)行軟件組態(tài)；并設(shè)定溫度或溫差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速隨空調(diào)熱負(fù)載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下，達(dá)到zui大限度的節(jié)能。
　　
　　由于軟起動、軟停機(jī)和降速運(yùn)行，減少了振動、噪聲和磨損，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF（平均故障維修時間）值，并減少對電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路與原水泵主回路并聯(lián)，變頻系統(tǒng)控制回路與原水泵工頻控制回路互鎖；變頻系統(tǒng)并人不影響其原系統(tǒng)的正常使用。變頻系統(tǒng)需檢修，可立即切換到原工頻狀態(tài)運(yùn)行。
　　
　　本系統(tǒng)的保護(hù)功能較為完善，還設(shè)有自動重新起動功能，選擇自動重新起動以后，變頻系統(tǒng)在跳開后自動起動（變頻器不需手動復(fù)位）。提高了系統(tǒng)自動化操作能力，使系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。
　　
　　（3）變頻節(jié)能閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)測試由于水泵系統(tǒng)zui低轉(zhuǎn)速必須滿足冷凝器、蒸發(fā)器|及其系統(tǒng)正常工作zui小的水流量要求，變頻器必須設(shè)定一個能夠滿足冷凝器、蒸發(fā)器的zui低頻率下限；使之轉(zhuǎn)速下降到一定程度不再下降。頻率下限的設(shè)定必須根據(jù)中央空調(diào)冷水機(jī)組的參數(shù)，耐心細(xì)致的調(diào)整。在調(diào)速過程中出現(xiàn)諧振時，可設(shè)定跳躍頻率，使整|個速度范圍和可變負(fù)荷無諧振運(yùn)行。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試，東、西樓5套變頻調(diào)速系統(tǒng)頻率下限均為35Hz。
　　
　　振動測試效果分析
　　
　　測振的目的是為了監(jiān)測水泵運(yùn)行時的振動情況，避免某些運(yùn)行頻率下的諧振及分析無堵塞排污泵在變頻運(yùn)行中的振動改變情況。一般來講，變頻運(yùn)行大多數(shù)情況下是在|降速下運(yùn)行，振動會有明顯改善。同時由于酒店有的人堅(jiān)持認(rèn)為變頻運(yùn)行會加大電動機(jī)的|振動，并造成了酒店水泵磨損，為證明系統(tǒng)的軟起動和降速運(yùn)行對電動機(jī)減少了振動和磨|損，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命，設(shè)備安裝完畢后采用了EMT220系列袖珍式測振儀|（其測量精度為±5%測量值±2個字），對改造后的10臺水泵進(jìn)行了振動測試。
　　
　　從振動速度數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)，對同一電動機(jī)，速度越低時，其振動烈度也小；工頻振動|速度小的其變頻運(yùn)行振動速度也小。與工頻運(yùn)行的振動速度大小對比，變頻運(yùn)行時，水泵|的振動沒有明顯的增大趨勢。普遍規(guī)律是隨轉(zhuǎn)速的降低振動值也減少。因此測試結(jié)果表|明，安裝變頻調(diào)速系統(tǒng)對電動機(jī)及系統(tǒng)無影響。