離心式冷水機組變頻調速裝置即VSD(VariableSpeedDrive)采用獨特的控制邏輯，同步調節導流葉片開(kāi)關(guān)度和電機轉速，通過(guò)變頻驅動(dòng)改造，機組運行節能效果顯著(zhù)。適用于賓館、醫院住院大樓等24小時(shí)運行、且晝夜冷負荷有明顯差異的場(chǎng)所。本文針對離心式冷水機組的變頻調速裝置，從優(yōu)點(diǎn)、改造內容、經(jīng)濟性分析三方面入手，闡述了變頻改造的可行性。

　　一、VSD優(yōu)點(diǎn)

　　1.節能顯著(zhù)

　　使用變頻器后，離心式冷水機組主要從兩個(gè)方面實(shí)現節能：一是部分負荷運行狀態(tài)下的節能，二是低冷卻水溫度下的節能。

　?、俨糠重摵蔂顟B(tài)下運行的節能：

　　眾所周知，冷水機組99%以上的時(shí)間運行在部分負荷工況。通常，在部分負荷下，恒速離心機通過(guò)調節導流葉片開(kāi)度來(lái)調節機組輸出冷量，z*高效率點(diǎn)通常在70%~80%負荷左右，負荷降低，單位冷量能耗增加較顯著(zhù)。而VSD不斷監測下列參數：冷凍水溫度，冷凍水溫度設定值，冷媒壓力導流葉片開(kāi)度和電機的轉速。然后自適應容量控制邏輯定出有效的調節方法。它將優(yōu)化電機轉速和PRV(導葉)的開(kāi)度，使機組運行轉速z*小而效率z*高，能耗達到z*小。

　　以約克500冷噸的離心機組為例，在冷卻水溫度為25℃時(shí)，恒速機和變頻機的運行參數如下表所示：

　　從以上圖表可以看出，在部分負荷的情況下，變頻離心機組和相同型號的恒速機組相比，其單位制冷量的能耗要低很多。這對于長(cháng)期處于部分負荷的機組來(lái)說(shuō)，使用變頻機組無(wú)疑給用戶(hù)節省了大量的電費。

　?、诘屠鋮s水溫度狀態(tài)下運行的節能：

　　機組在夜間、過(guò)渡季節甚至是冬天運行時(shí)，冷卻水的溫度往往比較低。對于恒速機組，需要有恒定的工作條件，即需要有恒定的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力。但冷卻水溫度降低后，必然使得冷凝壓力相應地降低，此時(shí)，為了滿(mǎn)足離心壓縮機的工作條件，只有通過(guò)關(guān)小進(jìn)口導葉，減小輸氣量，從而調整離心壓縮機的工作點(diǎn)，以適應更低的冷凝壓力。但以上調節卻降低了機組的效率，無(wú)端地消耗了更多的能量。而使用變頻器后，則可以通過(guò)調整壓縮機的轉速，以適應冷凝溫度的變化，z*大限度地利用低冷卻水溫的節能效應，達到節能的目的。

　　同樣以500冷噸離心機組為例，在70%負荷時(shí)，不同冷凝溫度下，恒速機和變頻機的運行參數如下表所示：

　　機組在低冷卻水溫下，使用變頻器有非常明顯的節能效果，且冷卻溫度越低，節能效果越顯著(zhù)，當負荷變低時(shí)，這個(gè)效果還更加明顯。對于在過(guò)渡季節甚至冬季投入使用的機組來(lái)說(shuō)，安裝變頻器的優(yōu)越性是非常明顯的。

　　變頻離心機組的眾多工程應用表明：變頻離心式機組節能顯著(zhù)，與恒速離心機組相比，同樣冷量的機組，使用變頻驅動(dòng)，年運行費用節省30%左右。

　　此外，VSD還能自動(dòng)修正功率因數，在機組正常運轉時(shí)保證功率因數不小于0.95。

　　以上表明加裝VSD后，利用獨特控制邏輯，變頻離心機能大大提高部分負荷性能指標，并能夠充分利用過(guò)渡季節以及冬季室外溫度低的優(yōu)勢，從而達到節能的目的。

　　2.優(yōu)化冷凍機組啟動(dòng)性能，延長(cháng)設備壽命

　　恒速離心機通常配置星三角啟動(dòng)器，啟動(dòng)電流可能高達滿(mǎn)負荷電流(FLA)的500%，而變頻離心機的啟動(dòng)電流絕不會(huì )超過(guò)機組滿(mǎn)負荷電流(FLA)的100%，這減少了設備的電流沖擊，降低電器設備投資，且延長(cháng)設備壽命。

　　3.運行更安靜

　　離心式冷水機組的大部分噪聲是由制冷劑高速排氣造成的。約克設計冷水機組時(shí)，根據機組的性能和噪聲控制要求，研究了機組的氣體動(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)低負荷下降壓縮機轉速，從而降低了制冷劑氣體的速度。VSD使機組的運行更寧靜。VSD能大大降低機組在非設計工況下運行的噪聲。同樣由于速度的降低，延長(cháng)了機組部件的壽命。

　　4.防止喘振、提高機組可靠性

　　“喘振”是離心機組發(fā)生故障的罪魁禍s*。配置了VSD后，變頻離心機組可通過(guò)變速和導流葉片協(xié)同調節容量。機組能測定現在的工作點(diǎn)，選擇相應的容量調節模式，并能精確地預測喘振區，從而可以在100%~10%負荷范圍內避免“喘振”現象的發(fā)生。

　　二、VSD改裝

　　1.拆除原有星三角起動(dòng)柜，加裝VSD驅動(dòng)裝置。

　　2.加裝VSD驅動(dòng)器的冷卻水管及循環(huán)泵。

　　3.更換控制中心(或其中CMII版)。

　　4.增加ACC自適應控制板。

　　5.更換原有的鍵盤(pán)，換適應VSD操作的鍵盤(pán)。

　　6.加裝導葉的位置反饋傳感器。

　　7.安裝系統控制軟件。

　　8.更換全部或部分的壓力變送器。

　　9.系統的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)調試。

　　三、經(jīng)濟性分析

　　1.投資費用

　　以1臺約克離心式冷水機組實(shí)施變頻改造為例，則總的費用如下：

　　2.節電分析

　　以對約克YKNINIG45COBS(600冷噸)離心式冷水機組進(jìn)行變頻改造為例。變頻裝置的采用，會(huì )大大節約冷凍機組的運行費用，應用相關(guān)電腦軟件分析系統，根據該大樓離心機組運行的一般規律，現做經(jīng)濟性分析如下：

　　恒速機組年耗電：1847777kWh

　　變速機組年耗電：1547006kWh

　　年運行總節省電：300770kWh

　　3.投資回收期

　　將裝有變頻器的機組置于整個(gè)系統，其節電總值將超過(guò)單機系統的節電值，這是因為機組有更多的時(shí)間在高負荷、低冷卻水的情況下運行，這將更加體現出變頻器的優(yōu)點(diǎn)。

　　根據以上結果，我們可以計算出變頻器的回收周期(取平均電費為RMB0.90/kWh)：

　　YR1=750000/(300770×0.90)=2.8年

　　四、結論

　　1.若采用變頻VSD裝置，將在三年內即可收回投資。

　　2.如果使用負荷安排合理，變頻裝置的優(yōu)越性還將得到更加充分的體現(增加“機房自動(dòng)控制系統”可以對機組的運行自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，z*大限度地發(fā)揮VSD變頻裝置的節能效果)。

　　3.我們可以采取調整機組不同時(shí)間段運行的冷水溫度設置，使機組的運行效率進(jìn)一步提高，加快縮短投資回收周期。

　　4.變頻裝置輔之以正確的操作和維護，還可以大大延長(cháng)離心式冷凍機的使用壽命。