CN115573936A - 一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统及方法，包括冷却塔本体，所述冷却塔上设置有进出水管，所述冷却塔上设置有变频器、可显示变频器参数的控制面板、风机、测温探头和PLC控制器，所述测温探头与PLC控制器电性连接，所述变频器内部设置有PID控制器，低速运行是冷却塔本身节能所在，比如，两台主机和两台冷却塔对应，在两台主机满载工作时，如室外工况要求两台冷却塔100％投入，毫无疑问，这种满载工况的出现并没有可以节能的余地了但是这种满载概率在舒适性空调中通常不超过10％；系统在全年的运行中，大部分时间是处在部分负荷状态下，也就是说，全年90％以上的时间都有节能的余地。
Description
技术领域
本发明属于节能降耗技术领域，具体涉及一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统及方法。
背景技术
风机为冷却塔机械通风的关键设备，将采用户外立式冷却塔专用永磁同步电机，具有效率高，耗电省防水性能好等特点。水从冷却塔滴下时，冷却风机使之与空气较充分的接触，将热量传递给周围空气，使水温降下来。
长期以来，冷却塔的节能降耗问题却未引起足够重视，大部分冷却塔没有任何节能措施，究其主要原因，主要有两个方面：(1)冷却塔生产厂与其配套电器设备厂分离；(2)行业落后，现代化控制与变频技术没有渗透到冷却塔的节能中。由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条件。然而在实际设备运行中，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于在较低热负载的情况下运行，所以机组的耗电通常是不必要且浪费的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统及方法，以解决的在实际设备运行中，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于在较低热负载的情况下运行，所以机组的耗电通常是不必要且浪费的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统，包括冷却塔本体，所述冷却塔上设置有进出水管，所述冷却塔上设置有变频器、可显示变频器参数的控制面板、风机、测温探头和PLC控制器，所述测温探头与PLC控制器电性连接，所述变频器内部设置有PID控制器；
所述风机包括工频风机和变频风机，并且工频风机和变频风机均与PLC控制器电性连接，所述PID控制器与变频风机电性连接。
优选的，所述变频风机运行功率设置为两种，一种是处于20-50Hz，另一种是长期处于20Hz。
优选的，所述测温探头设置于冷却塔的进出水管上，所述PID控制器与控制面板电性连接。
一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统的操作方法，具体步骤如下：
步骤一、测温，利用设置于冷却塔进出水管上的测温探头对水温进行检测，然后将水温参数输入至PLC控制器内部；
步骤二、温度对比，首先给定一个设定的温度值：
(1)、当测得温度大于设定的温度值时，PLC控制器会控制工频风机启动，同时会控制变频风机满负荷启动，并且在满负荷启动的过程中测温探头持续测温，直至测得温度小于设定的温度值后进行下一步：
(2)、当测得的温度小于设定的温度值时，PLC会控制工频风机关闭，然后将信号传输至变频器中；
步骤三、参数对比，步骤二中(2)步骤后，变频器内部设置有PID控制器，利用事先设置于PID内部的参数进行对比，然后输送出速度命令并控制PWM的输出，最终调节冷却塔变频风机的转速；
步骤四、完成，将冷却塔内部温度降低至设定的温度值以下，并且变频风机持续运作，通过变频风机的启动功率和转速持续受PID控制器调控。
本发明的技术效果和优点：通过变频风机的启动功率和转速持续受PID控制器调控，利用变频器可以通过内置PID控制功能，组成以温度为控制对象的闭环控制，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可通过调整变频器的速度来进行，通过变频风机工作状态分两种：一是处于20～-50Hz运行；另一种是长时间处于20Hz运行，为了保证节能效果，对于后者就可以采用节能方式也就是休眠状态，它只需设置一个零频运行阈值和零频回差即可，这样休眠的控制方式非常有效，尤其是在夜间冷负荷相对较低的情况下。
显然，低速运行是冷却塔本身节能所在，比如，两台主机和两台冷却塔对应，在两台主机满载工作时，如室外工况要求两台冷却塔100％投入，毫无疑问，这种满载工况的出现并没有可以节能的余地了但是这种满载概率在舒适性空调中通常不超过10％；系统在全年的运行中，大部分时间是处在部分负荷状态下，也就是说，全年90％以上的时间都有节能的余地。
附图说明
图1为本发明的冷却塔风机变频接线示意；
图2为本发明的冷却塔多风机变频控制原理；
图3为本发明的冷却水温度变化与机组能耗关系示意图；
图4为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图中所示的一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统，包括冷却塔本体，所述冷却塔上设置有进出水管，所述冷却塔上设置有变频器、可显示变频器参数的控制面板、风机、测温探头和PLC控制器，所述测温探头与PLC控制器电性连接，所述变频器内部设置有PID控制器；
所述风机包括工频风机和变频风机，并且工频风机和变频风机均与PLC控制器电性连接，所述PID控制器与变频风机电性连接。
具体的，所述变频风机运行功率设置为两种，一种是处于20-50Hz，另一种是长期处于20Hz。
具体的，所述测温探头设置于冷却塔的进出水管上，所述PID控制器与控制面板电性连接。
一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统的操作方法，具体步骤如下：
步骤一、测温，利用设置于冷却塔进出水管上的测温探头对水温进行检测，然后将水温参数输入至PLC控制器内部；
步骤二、温度对比，首先给定一个设定的温度值：
(1)、当测得温度大于设定的温度值，PLC控制器会控制工频风机启动，同时会控制变频风机满负荷启动，并且在满负荷启动的过程中测温探头持续测温，直至测得温度小于设定的温度值后进行下一步：
(2)、当测得的温度小于设定的温度值，PLC会控制工频风机关闭，然后将信号传输至变频器中；
步骤三、参数对比，步骤二中(2)步骤后，变频器内部设置有PID控制器，利用事先设置于PID内部的参数进行对比，然后输送出速度命令并控制PWM的输出，最终调节冷却塔变频风机的转速；
步骤四、完成，将冷却塔内部温度降低至设定的温度值以下，并且变频风机持续运作，通过变频风机的启动功率和转速持续受PID控制器调控。
实施例一：
利用设置于冷却塔进出水管上的测温探头对水温进行检测，然后将水温参数输入至PLC控制器内部，当测得温度大于设定的温度值时，PLC控制器会控制工频风机启动，同时会控制变频风机满负荷启动，并且在满负荷启动的过程中测温探头持续测温，直至测得温度小于设定的温度值后进行下一步，当测得的温度小于设定的温度值时，PLC会控制工频风机关闭，然后将信号传输至变频器中，利用事先设置于PID内部的参数进行对比，来通过PID控制开控制变频风机的启动，并且控制变频风机的启动功率和转速，将冷却塔内部温度降低至设定的温度值以下，并且变频风机持续运作，通过变频风机的启动功率和转速持续受PID控制器调控，利用变频器可以通过内置PID控制功能，组成以温度为控制对象的闭环控制，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可通过调整变频器的速度来进行。
通过变频风机工作状态分两种：一是处于20-50Hz运行；另一种是长时间处于20Hz运行，为了保证节能效果，对于后者就可以采用节能方式也就是休眠状态，它只需设置一个零频运行阈值和零频回差即可，这样休眠的控制方式非常有效，尤其是在夜间冷负荷相对较低的情况下。
显然，低速运行是冷却塔本身节能所在，比如，两台主机和两台冷却塔对应，在两台主机满载工作时，如室外工况要求两台冷却塔100％投入，毫无疑问，这种满载工况的出现并没有可以节能的余地了但是这种满载概率在舒适性空调中通常不超过10％；系统在全年的运行中，大部分时间是处在部分负荷状态下，也就是说，全年90％以上的时间都有节能的余地；
实施例二：
变频风机中的驱动设备可以更换为永磁直驱电机，永磁同步电机内置了三相绕组测温与前后轴承测温共5组PT100测温，与系统相连，实现永磁同步电机变频调节系统，采用的永磁同步直驱电动机是通过稀土永磁体产生励磁磁场，通过矢量变频控制技术，精确控制电动机的输入电压、电流，使电能高效率地转换为机械能地电磁装置；
永磁同步直驱变频电动机具有输出转速低、输出扭矩大的特点，是原有驱动系统的升级与革新。可以取代原“异步电机+减速机”驱动单元结构，采用直驱电动机直接连接风机扇叶等负载，驱动单元结构简单、安装方便，实现免维护。此永磁同步电机变频技术实现了具有启动转矩大、抗过载能力强，根据设备的不同最大过载扭矩可达到2.8倍。永磁电动机启动时通过变频软启，启动电流更小，输出更平稳，对电网冲击更小。并且永磁电动机功率因数高，避免了电流在线路上的损耗，而且永磁同步直驱变频电动机由于使用永磁体励磁，减少了励磁损耗，电动机效率提高到93-95％左右。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统，包括冷却塔本体，其特征在于：所述冷却塔上设置有进出水管，所述冷却塔上设置有变频器、可显示变频器参数的控制面板、风机、测温探头和PLC控制器，所述测温探头与PLC控制器电性连接，所述变频器内部设置有PID控制器；
所述风机包括工频风机和变频风机，并且工频风机和变频风机均与PLC控制器电性连接，所述PID控制器与变频风机电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统，其特征在于：所述变频风机运行功率设置为两种，一种是处于20-50Hz，另一种是长期处于20Hz。
3.根据权利要求1所述的一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统，其特征在于：所述测温探头设置于冷却塔的进出水管上，所述PID控制器与控制面板电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种冷却塔风机的变频控制与节能降耗系统的操作方法，具体步骤如下：
步骤一、测温，利用设置于冷却塔进出水管上的测温探头对水温进行检测，然后将水温参数输入至PLC控制器内部；
步骤二、温度对比，首先给定一个设定的温度值：
(1)、当测得温度大于设定的温度值时，PLC控制器会控制工频风机启动，同时会控制变频风机满负荷启动，并且在满负荷启动的过程中测温探头持续测温，直至测得温度小于设定的温度值后进行下一步：
(2)、当测得的温度小于设定的温度值时，PLC会控制工频风机关闭，然后将信号传输至变频器中；
步骤三、参数对比，步骤二中(2)步骤后，变频器内部设置有PID控制器，利用事先设置于PID内部的参数进行对比，然后输送出速度命令并控制PWM的输出，最终调节冷却塔变频风机的转速；
步骤四、完成，将冷却塔内部温度降低至设定的温度值以下，并且变频风机持续运作，通过变频风机的启动功率和转速持续受PID控制器调控。
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