变频器在中央空调冷冻泵中的应用

1 引言

西京大厦现有两台型号为 SB-X-125-100-169K 的冷冻泵，流量为 200m 3 ／ h ，扬程为 31m ，配用功率为 30kW 的鼠笼型异步电动机，采用 Y- △降压起动。中央空调运行期间，空调负荷是不断变化的，原有的冷冻泵采用改变阀门开启度的方法调节流量。当阀门不是全开的时候，水流能量消耗在阀门上，既浪费了能量，又缩短了阀门的使用寿命。现利用变频器对冷冻泵进行改造，使冷冻泵随空调负荷的变化而变速运行，使冷冻水的流量与空调负荷相匹配，从而得到良好的节能效果。
2 节能原理

由流体力学知，水量 Q 与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，功率 P 与转速的三次方成正比：

由上面的公式可知，如果水泵的效率一定，调节水量下降时，转速可成比例下降，则水泵的输出功率成立方关系下降。
3 改造方案

在改造过程中，必须增加的系统配件为：变频器两台，型号为 FR-A540-30K-CH ，温度变送器两台，采用 SWP20 系列温度变送器，其型号为 SWP201-TR-T-2-W 。
3.1 变频器的选用
根据电动机的参数来选择变频器。冷冻泵配用三相鼠笼型异步电动机，电动机的型号为 Y 200L 1 — 2 ，额定功率为 3OkW ，额定电压为 380V ，额定频率为 5OHz ，额定电流为 5 1.8A ，额定转速为 2955r ／ min 。
本系统采用交 - 直 - 交变频器，它的特点是先将工频交流电通过整流器变成直流，再经过逆变器将直流电变换成频率可调的交流电。
变频器在改变频率的同时，为了保证电动机的正常运行，必须相应的改变电压，保持 U ／ f 的比值恒定，实现调频调压 (VVVF) 。
在连续运行的场合，变频器的额定输出电流和电动机额定电流的关系如下：


根据以上要求，选用日本三菱电机株式会生产的 FRA540-30K-CH 型号的变频器，其额定输入电压为 380V ，额定输入频率为 50Hz ，额定输出容量为 43.4kVA ，额定电流为 57A ，过载能力为 120 ％ 60s ， 1 50 ％ 5s ，反时限特性。
3.2 温度控制原理
变频器还能够利用本身的 PID 功能及其组成的闭环控制系统控制冷冻泵电动机随空调负载的变化而变化，原理如图 1 所示。

图中感温探头的测量范围为 0 ～ 50 ℃ ，额定工作电压为 24V ，输出信号为电流信号 4 ～ 20mA 。测量的温度信号经温度变送器放大处理为 4 ～ 20mA 的电流信号，与设定值进行比较，经 PID 运算后，调节变频器的输出频率，从而控制冷冻泵的转速。
3.3 变频器控制接线图
变频器控制接线图如图 2 所示。

3.4 变频器参数设置
(1) 基本参数设置基本参数设置如表 1 所示。
(2) 定义端子功能参数设定按表 2 所示的值定义端子功能。