仓库除湿机变频节能改造(2)

节能改造的技术方案

对除湿机的节能改造的目的, 就是降低除湿机电机在运行时伴随的无用功耗浪费, 电机的实际功率消耗可用式计算
仓库除湿机变频节能改造(2)
实际功率P × 功率因数cos φ 就是电机的有用功率,提高cos φ 可减少无用功率消耗,但如果以增大负载(降低库容率)的方式来提高cos φ,势必会造成仓库使用资源的浪费。

另一方法,利用变频器降低电机转速,来减少无功功耗。工业三相电的频率为50 Hz, 由电机转速n与供电频率f 的关系
n = 60 f (1–s) / p
推导出
n / nc = f / 50
其中,s 为电机转差率,除湿机内压缩机、蒸发风机等大功率电机的转差率在0.01 ~ 0.02 之间;(1–s)为三相电机转动的同步程度,在变频器控制下,(1–s)变化极小,可视为定值;p 为电机磁极对数;nc为电机额定转速。
利用变频器技术,在改变电机供电频率时,电机转速也随之改变, 实际上变频器正是通过改变输入电压,来改变电机的供电频率实现变频调速的,一般频率改变的范围为10 % ~ 100 %。

由于电机的定子阻值R 是固定不变的, 由欧姆定律U = IR 得知, 电机的输入电流I 随着输入电压U 的变化,也在作着线性的改变,使电机转速改变能在平滑的状态下进行。

在考虑改造成本同时, 通过对除湿机的工作原理和各电机所占的功耗比重, 及从可取得的经济效益上分析,只需对蒸发风机和压缩机实施变频改造,便可取得较好节能效果。改造方案是在原除湿机控制基础上, 增加一块D / A 转换模块和一台25 kW有两个输出的变频器,再根据空间温湿度的变化,同时对并联运行的2 台蒸发风机和压缩机进行变频调速控制(压缩机是通过联轴器和电机相连接的,电机的转速改变,同等于压缩机的转速改变),以此达到节能的目的。

节能改造的控制方式

根据空气温度越高、饱和湿度越大的原理可知:除湿机在工作时,离需要达到的温湿度目标值越远,其负荷越大。仓库的温湿度控制标准为:湿度60 % ~65 %,温度26~28 ℃。在设定除湿机电机的控制频率时,以此温湿度下限值作参照,离此值越远,电机输入频率应越高。

节能控制方式为:可编程控制器PLC 通过温、湿度传感器获得回风口处温、湿度数据(A / D 转换后的数字信号),与设定值比较控制除湿机启停;除湿机启动后,PLC 依靠获得的温湿度数据继续与程序设定的温湿度条件值相比较,当达到需要改变电机转速的值时,改变输出的数字量,经D / A 转换成变频器可接受的模拟量,控制变频器相应地改变频率,以此调整蒸发风机和压缩机的转速,使之负荷和实际制冷、除湿量达到一个较为平衡的状态,实现无功功耗降低的目的。

由于电机定子阻值不变,根据式仓库除湿机变频节能改造(2)、式n = 60 f (1–s) / p 和欧姆定律,及变频器的频率与电压输出关系,推导出

n / nc = U / Uc = I / Ic,
P / Pc = UI / Uc Ic
其中,
nc 为额定转速;
Uc 为额定电压;
Ic 为额定电流;
Pc 为额定功率。
据此计算,当电机转速降到额定转速(全速)的80 %时,其功率消耗为全速时的64 %,而当电机转速下降50 %时,其功率消耗只为全速时的25 %。

节能改造的收效测算

实际对一台19 kW 的压缩机进行变频调速测试,所得数据为:全速时,功率18.87 kW;速度下降20%时,功率12.3 kW;速度下降50 %时,功率5.1 kW;与上述理论所得基本相当。
目前单位标准的库房每间配备两台除湿机,每台额定功率29.1 kW,除湿量40 kg / h;对一间库容率为80 %的库房进行测试时了解到,除湿机在温度27.8℃、湿度65%的条件下启动,在湿度达到60 %时停止,用时2 h,耗电量为118 kW·h。用变频范围为10 %~100 %的变频器改造除湿机(变频改造只对除湿机内的蒸发风机和压缩机进行,2 台并联运行的蒸发风机功率共4.4 kW,压缩机功率19 kW),控制调速电机按库内湿度每降1 %,便降速10 %的条件运行,可使除湿机省电15 %~19 %。这样,通过变频改造,将能使仓库除湿机的电耗更为合理,对库区实现能耗再降新低的目标也将更有保证。

结束语

利用变频器对烟叶仓库现有的大型除湿机进行节能改造,是完全可行的,虽然一次性改造的投资成本会比较高,但与其在低碳节能、保护设备、降低系统运行、维护成本等诸多方面所起的积极作用,以及可产生的长远经济效益相比,显得微不足道。

仓库除湿机变频节能改造(2)

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