变频调速技术在水工业系统和暖通空调系统中的应用

1 引言

大力推广电机调速节能技术早已列入《中华人民共和国节约能源法》有关条文中，而变频器调速技术以其体积小、重量轻、安装操作简单、数据可靠、性能稳定、节电效果明显等优点，在各种调速技术中独占鳌头。因此，大量风机、泵类、空压机等可调节流量的负载采用变频调速技术进行改造均取得了显而易见的效果。丹佛斯VLT5000变频器以其卓越的控制性能、灵活的操作方式、强大的软件功能，正越来越多地应用各个行业的传动机械上，提高了劳动生产率，改善了工艺控制过程，与此同时丹佛斯针对供热通风空调（HVAC）、恒压供水、水工业以及其他行业的风机、泵类、空压机等可调流量负载，分别推出了VLT6000HVAC、VLT7000Booster和VLT8000Aqua变频器及其专用软件。它们以其可靠的制造质量、独有的能量优化功能（AEO）、极强的抑制谐波能力正迅速得到广泛应用，越来越方便地为用户提供合理的解决方案，继而最大限度地节能降耗。

2 恒压供水系统

在一些新建建筑及改造项目中，变频恒压供水已经替代了高位水箱，其节能性、方便性、卫生性是有目共睹的。变频恒压供水优点是不仅可以保证足够的水压，同时又不会因为室外空气和温度的变化影响水的质量。以丹佛斯VLT7000变频器和MCT10软件为主组成的变频恒压供水系统内置了多泵控制器，节省了人们常规使用PLC，可在8种固定变频泵控制模式下同时控制7台水泵，又可在6种循环变频泵控制模式下控制4台水泵。变频器的能量优化功能（AEO）可以更节能，使效率达到最高;同时还有防止电磁干扰、抑制高次谐波的作用;还具有休眠模式/辅助泵功能;因为具有加强涂层，可抵抗恶劣环境。

3 水工业

人类对纯净水需求的不断增加，以及全球纯净水资源的短缺和污水处理及回收利用的压力不断加重，节约能源越来越成为人们关注的焦点，这就需要全球的共同努力来保护水和能源这些宝贵的自然资源。几十年的经验证明，在水资源管理控制和节能方面对交流电机实现变频调速控制是行之有效的手段。

从饮用水到污水处理，Danfoss公司都有成熟的技术和产品，可使可用水和污水处理过程最优化，而且可节约大量的能源。

3.1 饮用水

在饮用水的处理和配给过程中有很多地方如用水泵抽水，混和水及一些机械过程中都受益于变频器，他们利用变频器来控制电机速度，节省能源和最优化处理过程。用变频器控制水泵抽水到水处理厂可以减少系统水流过急情况的出现，从而可以改善整个系统的处理过程;另外机器的起停次数也减少了很多，变频器技术提供的“软起动”既节省了能源也减少了机器的损耗。

在泵站上采用变频器也给配水系统运作效率潜在的提升空间。当把变频器应用于泵站时，就不需要储水池，配水管道也始终处于正确的压力下，同时也避免了管道漏水情况。

3.2 污水处理

污水处理是一个相对复杂的过程，其中涉及很多不同类型的设备，这些设备的运行都可以通过采用变频器来提高运行效率。和饮用水处理类似，应用于泵站系统的变频器可以控制污水流入污水处理厂以及各过程的流量。这就减少了对水泵的维护，因为水泵的电机起停和软启动的次数减少了，同时也节省了能源，优化了处理过程并提高了工作效率。

没有了因为过多阀门而引起的能量损失，可以更好地控制反向的活性污泥流动速度。混凝和凝聚过程的搅拌速度也可以被很好的控制，这就相当得到了更好的过程控制和节省能源。应用变频器于鼓风机和水泵上可以减小水流的过程减少能量损失，因为没有了发生在管道系统中节流阀引起的能量损失。同样把变频器应用于离心污泥脱水机这样的设备也可以很显著的节省能源，因为这些设备会因为污泥湿度的降低或污泥脱水率的增加而需要改变离心机的转速。

在大量的废水处理设备和处理工艺中，VLT8000 Aqua和软启动MCD 3000组成的系统具有可以最大程度的节省能源，减少维护费用，降低投资费用和改善对处理过程的控制。

另外，在其他应用场合，VLT8000变频器针对介于纯恒转矩负载和纯变转矩负载之间的多类负载如重载型离心机、变容真空泵、污水用倾泻器、重型固体污泥泵、深井潜水泵、搅拌机、空压机、罗茨风机等，此类设备若用同档风机水泵专用变频器，价格固然便宜，但启动较为困难，有时出现过载;若用同档恒转矩变频器，工艺性能虽然能达到要求，但价格偏高。VLT8000变频器恰好弥补了上述不足，以最优性价比满足此类负载变频节能降耗之需要。

4 供热通风空调

变频传动装置由于其强大的过程控制能力，已在工业领域使用了多年;它同时具有精确控制和大幅度节能的特点，因此也成为供热、通风、空调系统的标准控制手段。

4.1 在中央空调系统中的应用

在中央空调系统中加装变频器时要考虑的问题完全不同于工业应用，一般来说，在装有中央空调的高档公共设施里有大型电子敏感设备如：计算机系统、电视接收系统和电信网络系统。这就要对变频传动装置提出工业环境中不需要考虑的特殊要求，而丹佛斯VLT6000HVAC变频器正好具备了解决这些问题的诸多优点。

以VLT6000HVAC为主组成的中央空调绿色智能控制系统，可实现温度、温差、压力、压差、湿度、流量等多种参数集中控制，独有的自动能量优化功能（AEO）可使暖通空调系统中的综合节电率达50%左右，比传统变频器运用于暖通空调系统多节电3%-10%。同时由于电磁兼容性好，能减少对周边电路仪器的干扰并降低噪音，内置直流电抗器可有效抑制谐波，并提高功率因数。这在机场、广电大楼、医院、地铁等高档场合得到广泛应用。该系统集数据传感、双PID控制和控制执行于一体，反馈值及给定值可直接按单位设定，内置RS485通讯协议，可直接接收John Son ControlN2和Landis & Staefa的FLN协议，并留有Profibus和Lon Works选件接口，成功解决了传统变频器运用于暖通空调系统设备配置庞杂的问题。能实现春夏秋冬四种运行模式转换，具有一机多控远程控制和现场控制多重控制功能，既能满足楼宇自控对风机水泵的要求，又不失楼宇自控系统出现故障时现场独立操作的灵活性。风机水泵具有软启动软停止，多级密码保护，消防联锁自动关闭风机等功能，允许长达300m的电机电缆线联接，并具有用电量、故障现象运行时间记录器，大大简化了中央空调系统辅助功能设计工作和传统设计模式的设备初投入。

4.2 在供热系统中的应用

在供热系统中，丹佛斯VLT6000HVAC变频器可用于热力站循环泵、补水泵和锅炉房的鼓引风机、循环泵等耗能负载的水量、风量调节，可使热网供热质量稳定高效，能有效避免局部热网过冷过热问题，还能消除鼓引风机风门产生的噪音，减轻了工人的劳动强度，较大幅度地降低了系统的维护费用。由于VLT变频器内置直流电抗器能使功率因数接近于1，并可有效抑制谐波，避免对周围设备的电磁干扰，更为重要的是具有自动能量优化功能，可大量节约能源。

5 结束语

我国幅员辽阔、人口众多，水电资源极为匮乏，由于历史和经济的原因，多数水工业系统和暖通空调系统不具备经济运行条件，能源浪费十分严重，这些系统急需改造。应充分利用现有的变频调速技术，并不断学习新技术，致力于节约能源和保护环境，为我国的经济建设做出应有的贡献。