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日立SH1系列變頻器在空調冷卻循環水泵上的應用
企業:日立(中國)有限公司 日期:2019-05-07
領域:變頻器 點擊數:197

摘要:本文介紹了日立SH1系列高性能變頻某中央空調冷卻循環水泵上的應用情況。其中對PID軟起動、恒溫差PID控制及多PID切換等應用進行了相關闡述。 關鍵詞:空調冷卻循環泵;日立SH1變頻器;PID恒溫差控制;多PID切換

1 引言

隨著人們對于環境舒適度要求的提高,快速發展的制冷技術使得中央空調在現代建筑物中得到普遍應用。然而中央空調系統在提供給人們一個舒適環境的同時,也帶來了能源大量消耗的問題。中央空調系統的水系統主要包括兩部分:冷凍水系統和冷卻水系統,很多建筑物里中央空調系統的冷卻水循環側大多采用傳統的PID控制器進行恒流量控制。傳統的PID恒流量控制雖然可以滿足冷卻水循環系統的使用要求,但是,這種控制方式當外界環境溫度發生變化后因無法根據實際冷卻能力的需要而自動調節冷卻水的流量從而造成了冷卻能力的浪費和極大的能源浪費,特別是在四季溫差變化大,早晚溫差大的地區。本文介紹了使用日立SH1高性能變頻器的空調冷卻水循環水泵恒溫差控制,通過兩個溫度變送器檢測中央空調主機的進、出水溫度,進行PID調節,控制冷卻循環水流量,使之保持恒定溫差。這種控制方式有更強的環境溫度自適應性,并能最大效率地利用中央空調系統的冷卻系統,使得冷卻水的循環處于最佳狀態,實現系統運行效率最高。

2 系統配置及變頻器冷卻水恒溫差控制

中央空調系統的工作原理簡圖如圖1所示:

圖1 中央空調系統的工作原理簡圖

根據系統控制應用要求及特點,此項目中的冷卻水循環泵變頻器選用了日立最新一代高性能SH1系列變頻器,該系列變頻器除了可編程運行功能,永磁同步電機驅動,多重額定,簡單易用等特點之外,在節能控制方面更獨具特色:硬件上,2路模擬量輸入可0~10V/4~20mA自由切換(共3路),2路模擬量輸出也均可0~10V/4~20mA自由切換,為系統信號和傳感器的匹配帶來了極大的便利性和自由度。軟件上,除了傳統PID軟啟功能,增壓式休眠/喚醒等常用功能外,日立在SH1產品中更是內置了4路獨立的PID,并可通過控制端子根據需要自由切換預設的PID;最具特色的是SH1中的PID演算功能,可對4通道目標值,反饋值,甚至偏差值進行內部數學計算,實現復雜的PID控制。

圖2 日立SH1系列變頻器

本項目中,日立SH1變頻器進行中央空調冷卻循環水泵恒溫差(恒流量控制備用)控制。

控制示意圖如圖3所示。

圖3 中央空調冷卻循環水泵恒溫差控制示意圖

日常運行時,通過兩個溫度變送器檢測中央空調主機的進、出水溫度,通過變頻器PID調節,在保證最低循環水流量的前提下,使之保持恒定溫差。此控制模式下水流量正比于制冷量,流量與制冷量相匹配,進、出水溫差值在合理范圍內(國際標準5℃)。此控制方案中水路系統閥門可維持全開,管阻最小化、并可減少管路存在的水力不平衡狀況。而溫差值可以根據季節、晝夜溫差、空調機組負荷率等因素的變化,通過上位機與變頻器的RS485通訊實時進行設定。

當出現溫度傳感器故障時,通過RS485設定可以方便快捷地進行PID通道切換,使變頻器PID1恒溫差控制模式切換為PID3恒流量控制模式,保證系統的穩定可靠運行。

當所有的溫度、壓力變送器均不能正常工作時,通過控制柜上切換開關使變頻器運行在強制手動運行模式,變頻器強制運行在下限頻率,使冷卻水泵滿足基本水流量要求,保證機組能夠正常連續運行。

本系統的優點:

(1)運行可靠高效:通過恒溫差PID功能,可以實現空調主機進水和出水溫差的精確控制,提高主機的效能;當恒溫差控制出現異常時,可切換至恒流量控制或強制模式,提高系統的可靠性。

(2)變頻器的PID運行、溫差信號,多PID切換均通過RS485設定,優化了系統配置。變頻器的內置多PID控制功能降低了上位機成本。

(3)通過觸摸屏可方便實時查看系統的進水溫度、出水溫度,水壓大小,及變頻器的運行頻率、電流及狀態等數據。

(4)SH1系列變頻器的模擬量信號可以通過撥碼開關切換(0~10VDC/4~20mA),滿足各現場不同類型傳感器的需要。

(5)使用了PID軟啟功能,避免了傳統PID控制時水泵啟動對管道設備的沖擊等影響,啟動平穩可靠。

(6)根據水泵工作特性,選用輕負載模式,降低系統成本。

3 結束語

經過在最終用戶處長期運行后的反饋,該變頻冷卻水泵控制方案穩定可靠、應急方案豐富、節能效果良好,完全滿足空調冷卻水泵的使用要求,得到了業主的充分認可和肯定。

摘自《自動化博覽》2019年4月刊

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