摘要 利用PLC和變頻器對風機進行控制,修改循環(huán)水系統(tǒng)的排水補水方式,達到空調(diào)運行時的節(jié)能效果。
關(guān)鍵詞 空調(diào)系統(tǒng);變頻器;循環(huán)水;節(jié)能
凈化空調(diào)系統(tǒng)主要功能就是恒溫恒濕,在制藥企業(yè)中用于保證藥品生產(chǎn)環(huán)境,同時正確的使用對節(jié)約資源有很大作用。在空調(diào)運行過程中,風機運行時的電能以及循環(huán)水系統(tǒng)中的冷凍水,是空調(diào)系統(tǒng)中主要的耗能。
1 從電氣控制系統(tǒng)談節(jié)能
凈化空調(diào)系統(tǒng)的特點是大風量,造成了它的高能耗,而合理的設(shè)計和管理能夠在保證良好室內(nèi)環(huán)境的前提下,還能大幅地降低運行成本。之前調(diào)節(jié)風量和風壓,是通過通風管道上的風門調(diào)節(jié),但是對風量是種很大的浪費,從節(jié)能的角度來說是很不經(jīng)濟的,而目前使用較多的就是變頻控制系統(tǒng)節(jié)能。風機為變負載設(shè)備,風機的轉(zhuǎn)速直接影響負載的大小,降低風機的風量和風壓后,就能達到節(jié)能的目的。這類負載增加調(diào)速系統(tǒng)后,可以節(jié)約20%~30%的電能,節(jié)能效果還是非?捎^的,而且一般的調(diào)速性能就能滿足風機對調(diào)速范圍和動態(tài)性能的要求。
1.1 變頻器的選擇
通常來說,生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能是通過減小輸入功率或著縮短運行時間來實現(xiàn)。由風機的轉(zhuǎn)矩、功率特性可知,當所需風量減小時,可降低其轉(zhuǎn)速,相應(yīng)的輸入功率也隨之減小,因次可大幅度節(jié)約電能;同時,在滿足生產(chǎn)需要的前提下,間歇運轉(zhuǎn)可以縮短運行時間,也可以節(jié)約電能。風機是一種減轉(zhuǎn)矩負載,負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比的減小,隨著轉(zhuǎn)速的降低,轉(zhuǎn)矩也就降低了;次外,風機這類負載不用經(jīng)常啟停,基本上不會瞬時過載?梢赃x用普通功能變頻器,在技術(shù)上可以完全滿足實際需要。
選用變頻器時,應(yīng)先注意變頻器的數(shù)據(jù),變頻器容量、電源電壓、電流、輸出頻率等。這些都是選擇變頻器的重要依據(jù)。
1.2 PLC+變頻器控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式控制風機的轉(zhuǎn)速。在送風崗位的出風口處裝配風速和風壓傳感器,就可以根據(jù)傳感器輸出信號來反映出系統(tǒng)的運行情況。當風速和風壓不符合要求時,PLC根據(jù)反饋回的數(shù)字信號來控制變頻器對風機進行變頻調(diào)速,增大或減小風機的轉(zhuǎn)速,來滿足生產(chǎn)工藝的通風要求,并由此達到了節(jié)能的目的。
1.3 人機交流系統(tǒng)
為了方便空調(diào)系統(tǒng)的控制及監(jiān)控,在控制室配制觸摸屏連接到PLC上,組建成了人機交流系統(tǒng),通過人機界面可以對整個通風系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工藝參數(shù)進行人工調(diào)整控制,還可以實時監(jiān)測變頻器的輸出頻率、風量風速等數(shù)據(jù)的變化。在生產(chǎn)過程中有特殊要求時能夠做到及時調(diào)整或者切換到人工控制模式。
1.4 夜間低頻運行
制藥企業(yè)的凈化空調(diào)系統(tǒng)要求24小時不間斷運行,保證潔凈區(qū)對一般區(qū)保持風壓的正壓。所以在夜間無人期間也不能停止運行,但是維持正常生產(chǎn)時的風速和風壓又會造成能源上的浪費。這就要求在不生產(chǎn)的時間段調(diào)低頻率,同時也要滿足風壓的要求。
通過變頻器的多頻段運行功能可實現(xiàn)夜間低頻運行,通過時間繼電器設(shè)定夜間的空閑時間段,控制其夜間自動切換到低頻段運行。在有特殊要求時也可手動轉(zhuǎn)換頻率,或者關(guān)閉時間循環(huán)控制,切換到人工控制。
1.5 改造效果
通過對空調(diào)風機控制系統(tǒng)的改進,既達到了工藝的通風要求,又節(jié)約了不必要的能源浪費,同時方便了操作人員的操作和監(jiān)管,降低了勞動強度,大大節(jié)約了生產(chǎn)成本,F(xiàn)正常生產(chǎn)過程中,一臺30kW的風機,除去空載損耗后全速功率為27kW,平均風量大約為全速的80%。通過變頻調(diào)速后只需16.8kW,節(jié)約了10.2kW的功率,每年能節(jié)約電費7萬余元。
2 從冷卻水系統(tǒng)談節(jié)能
空調(diào)系統(tǒng)中的通常設(shè)有兩級表冷器,表冷器中需要循環(huán)冷凍水來除濕和降溫。常用的冷水機組主機采用雙螺桿壓縮機,可提供5℃~15℃的冷凍水。循環(huán)水在運行一定周期后水質(zhì)會發(fā)生變化,為了保護制冷機、表冷器和循環(huán)水管道,需要對管道中的水進行定期更換。當水的濁度>15mg/l,鈣離子>220PPm,鎂離子>60PPm或氯離子>150PPm時,就不能再繼續(xù)使用了。
2.1 循環(huán)水補水系統(tǒng)現(xiàn)狀
之前的補水一直使用的是飲用水,造成公司飲用水用量大;而生產(chǎn)中大部分的洗滌廢水直接排入排污管道,沒有實現(xiàn)水資源的充分利用。
冷水機組正常運行時循環(huán)水補水周期約為一周,周期很短,每年補充飲用水總量約1 500多噸。公司洗消崗位每天要使用純化水、注射用水,每月產(chǎn)生洗滌廢水總量約為六百余噸,完全滿足循環(huán)水補水的用水量,且水質(zhì)完全滿足循環(huán)水系統(tǒng)的補水要求,離子含量甚至遠低于之前采用的飲用水。
2.2 排水及循環(huán)水補水系統(tǒng)管路改造
在循環(huán)水系統(tǒng)運行期間經(jīng)過工藝驗證,改用離子含量低的洗滌廢水代替飲用水作為循環(huán)水的補水水源。再通過管路改造,將洗滌廢水排水管與回收池進水口相連,以實現(xiàn)洗滌廢水的回收。將回收池出水口與循環(huán)水補水通過管路實現(xiàn)連接,以實現(xiàn)回收池中沉淀過后的回收水進入冷凍循環(huán)水系統(tǒng)。
2.3 補水操作改進
原循環(huán)水補水采用的是邊補邊排的方式,造成新補入循環(huán)水系統(tǒng)的補水隨循環(huán)水的排放直接排走,增加了補水用量。而把先排后補的補水方式應(yīng)用于補水操作,結(jié)合原有的補排方式則實現(xiàn)了補水的節(jié)約,大大減少了水資源的浪費。
2.4 改造效果
改造前循環(huán)水補水周期為一周,經(jīng)過改造后,平均補水周期為兩周。循環(huán)水補水水源全部為回收水,每年可節(jié)約飲用水近千噸,每年創(chuàng)造經(jīng)濟效益五千余元。
總結(jié),通過對風機變頻調(diào)速以及對冷凍循環(huán)水補水系統(tǒng)的改進,節(jié)約了電能及飲用水使用量,并提出了回收洗滌廢水作為冷凍循環(huán)水補水水源的新思路,達到了節(jié)能減排的目的。
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