倉庫除濕機變頻節能改造(2)

(倉庫除濕機變頻節能改造(2))

節能改造的技術方案

對除濕機的節能改造的目的, 就是降低除濕機電機在運行時伴隨的無用功耗浪費, 電機的實際功率消耗可用式計算

實際功率P × 功率因數cos φ 就是電機的有用功率,提高cos φ 可減少無用功率消耗,但如果以增大負載(降低庫容率)的方式來提高cos φ,勢必會造成倉庫使用資源的浪費。

另一方法,利用變頻器降低電機轉速,來減少無功功耗。工業三相電的頻率為50 Hz, 由電機轉速n與供電頻率f 的關系
n=60 f (1–s) / p
推導出
n / nc=f / 50

其中,s 為電機轉差率,除濕機內壓縮機、蒸發風機等大功率電機的轉差率在0.01 ~ 0.02 之間;(1–s)為三相電機轉動的同步程度,在變頻器控制下,(1–s)變化極小,可視為定值;p 為電機磁極對數;nc為電機額定轉速。

利用變頻器技術,在改變電機供電頻率時,電機轉速也隨之改變, 實際上變頻器正是通過改變輸入電壓,來改變電機的供電頻率實現變頻調速的,一般頻率改變的范圍為10 % ~ 100 %。

由于電機的定子阻值R 是固定不變的, 由歐姆定律U=IR 得知, 電機的輸入電流I 隨著輸入電壓U 的變化,也在作著線性的改變,使電機轉速改變能在平滑的狀態下進行。

在考慮改造成本同時, 通過對除濕機的工作原理和各電機所占的功耗比重, 及從可取得的經濟效益上分析,只需對蒸發風機和壓縮機實施變頻改造,便可取得較好節能效果。改造方案是在原除濕機控制基礎上, 增加一塊D / A 轉換模塊和一臺25 kW有兩個輸出的變頻器,再根據空間溫濕度的變化,同時對并聯運行的2 臺蒸發風機和壓縮機進行變頻調速控制(壓縮機是通過聯軸器和電機相連接的,電機的轉速改變,同等于壓縮機的轉速改變),以此達到節能的目的。

節能改造的控制方式

根據空氣溫度越高、飽和濕度越大的原理可知:除濕機在工作時,離需要達到的溫濕度目標值越遠,其負荷越大。倉庫的溫濕度控制標準為:濕度60 % ~65 %,溫度26~28 ℃。在設定除濕機電機的控制頻率時,以此溫濕度下限值作參照,離此值越遠,電機輸入頻率應越高。

節能控制方式為:可編程控制器PLC 通過溫、濕度傳感器獲得回風口處溫、濕度數據(A / D 轉換后的數字信號),與設定值比較控制除濕機啟停;除濕機啟動后,PLC 依靠獲得的溫濕度數據繼續與程序設定的溫濕度條件值相比較,當達到需要改變電機轉速的值時,改變輸出的數字量,經D / A 轉換成變頻器可接受的模擬量,控制變頻器相應地改變頻率,以此調整蒸發風機和壓縮機的轉速,使之負荷和實際制冷、除濕量達到一個較為平衡的狀態,實現無功功耗降低的目的。

由于電機定子阻值不變,根據式、式n=60 f (1–s) / p和歐姆定律,及變頻器的頻率與電壓輸出關系,推導出

n / nc=U / Uc=I / Ic,
P / Pc=UI / Uc Ic
其中,
nc 為額定轉速;
Uc 為額定電壓;
Ic 為額定電流;
Pc 為額定功率。

據此計算,當電機轉速降到額定轉速(全速)的80 %時,其功率消耗為全速時的64 %,而當電機轉速下降50 %時,其功率消耗只為全速時的25 %。

節能改造的收效測算

實際對一臺19 kW 的壓縮機進行變頻調速測試,所得數據為:全速時,功率18.87 kW;速度下降20%時,功率12.3 kW;速度下降50 %時,功率5.1 kW;與上述理論所得基本相當。

目前單位標準的庫房每間配備兩臺除濕機,每臺額定功率29.1 kW,除濕量40 kg / h;對一間庫容率為80 %的庫房進行測試時了解到,除濕機在溫度27.8℃、濕度65%的條件下啟動,在濕度達到60 %時停止,用時2 h,耗電量為118 kW·h。用變頻范圍為10 %~100 %的變頻器改造除濕機(變頻改造只對除濕機內的蒸發風機和壓縮機進行,2 臺并聯運行的蒸發風機功率共4.4 kW,壓縮機功率19 kW),控制調速電機按庫內濕度每降1 %,便降速10 %的條件運行,可使除濕機省電15 %~19 %。這樣,通過變頻改造,將能使倉庫除濕機的電耗更為合理,對庫區實現能耗再降新低的目標也將更有保證。

結束語

利用變頻器對煙葉倉庫現有的大型除濕機進行節能改造,是完全可行的,雖然一次性改造的投資成本會比較高,但與其在低碳節能、保護設備、降低系統運行、維護成本等諸多方面所起的積極作用,以及可產生的長遠經濟效益相比,顯得微不足道。