日立SH1系列变频器在空调冷却循环水泵上的应用--控制网


日立SH1系列变频器在空调冷却循环水泵上的应用
企业:日立(中国)有限公司 日期:2019-05-07
领域:变频器 点击数:211

摘要:本文介绍了日立SH1系列高性能变频某中央空调冷却循环水泵上的应用情况。其中对PID软起动、恒温差PID控制及多PID切换等应用进行了相关阐述。 关键词:空调冷却循环泵;日立SH1变频器;PID恒温差控制;多PID切换

1 引言

随着人们对于环境舒适度要求的提高,快速发展的制冷技术使得中央空调在现代建筑物中得到普遍应用。然而中央空调系统在提供给人们一个舒适环境的同时,也带来了能源大量消耗的问题。中央空调系统的水系统主要包括两部分:冷冻水系统和冷却水系统,很多建筑物里中央空调系统的冷却水循环侧大多采用传统的PID控制器进行恒流量控制。传统的PID恒流量控制虽然可以满足冷却水循环系统的使用要求,但是,这种控制方式当外界环境温度发生变化后因无法根据实际冷却能力的需要而自动调节冷却水的流量从而造成了冷却能力的浪费和极大的能源浪费,特别是在四季温差变化大,早晚温差大的地区。本文介绍了使用日立SH1高性能变频器的空调冷却水循环水泵恒温差控制,通过两个温度变送器检测中央空调主机的进、出水温度,进行PID调节,控制冷却循环水流量,使之保持恒定温差。这种控制方式有更强的环境温度自适应性,并能最大效率地利用中央空调系统的冷却系统,使得冷却水的循环处于最佳状态,实现系统运行效率最高。

2 系统配置及变频器冷却水恒温差控制

中央空调系统的工作原理简图如图1所示:

图1 中央空调系统的工作原理简图

根据系统控制应用要求及特点,此项目中的冷却水循环泵变频器选用了日立最新一代高性能SH1系列变频器,该系列变频器除了可编程运行功能,永磁同步电机驱动,多重额定,简单易用等特点之外,在节能控制方面更独具特色:硬件上,2路模拟量输入可0~10V/4~20mA自由切换(共3路),2路模拟量输出也均可0~10V/4~20mA自由切换,为系统信号和传感器的匹配带来了极大的便利性和自由度。软件上,除了传统PID软启功能,增压式休眠/唤醒等常用功能外,日立在SH1产品中更是内置了4路独立的PID,并可通过控制端子根据需要自由切换预设的PID;最具特色的是SH1中的PID演算功能,可对4通道目标值,反馈值,甚至偏差值进行内部数学计算,实现复杂的PID控制。

图2 日立SH1系列变频器

本项目中,日立SH1变频器进行中央空调冷却循环水泵恒温差(恒流量控制备用)控制。

控制示意图如图3所示。

图3 中央空调冷却循环水泵恒温差控制示意图

日常运行时,通过两个温度变送器检测中央空调主机的进、出水温度,通过变频器PID调节,在保证最低循环水流量的前提下,使之保持恒定温差。此控制模式下水流量正比于制冷量,流量与制冷量相匹配,进、出水温差值在合理范围内(国际标准5℃)。此控制方案中水路系统阀门可维持全开,管阻最小化、并可减少管路存在的水力不平衡状况。而温差值可以根据季节、昼夜温差、空调机组负荷率等因素的变化,通过上位机与变频器的RS485通讯实时进行设定。

当出现温度传感器故障时,通过RS485设定可以方便快捷地进行PID通道切换,使变频器PID1恒温差控制模式切换为PID3恒流量控制模式,保证系统的稳定可靠运行。

当所有的温度、压力变送器均不能正常工作时,通过控制柜上切换开关使变频器运行在强制手动运行模式,变频器强制运行在下限频率,使冷却水泵满足基本水流量要求,保证机组能够正常连续运行。

本系统的优点:

(1)运行可靠高效:通过恒温差PID功能,可以实现空调主机进水和出水温差的精确控制,提高主机的效能;当恒温差控制出现异常时,可切换至恒流量控制或强制模式,提高系统的可靠性。

(2)变频器的PID运行、温差信号,多PID切换均通过RS485设定,优化了系统配置。变频器的内置多PID控制功能降低了上位机成本。

(3)通过触摸屏可方便实时查看系统的进水温度、出水温度,水压大小,及变频器的运行频率、电流及状态等数据。

(4)SH1系列变频器的模拟量信号可以通过拨码开关切换(0~10VDC/4~20mA),满足各现场不同类型传感器的需要。

(5)使用了PID软启功能,避免了传统PID控制时水泵启动对管道设备的冲击等影响,启动平稳可靠。

(6)根据水泵工作特性,选用轻负载模式,降低系统成本。

3 结束语

经过在最终用户处长期运行后的反馈,该变频冷却水泵控制方案稳定可靠、应急方案丰富、节能效果良好,完全满足空调冷却水泵的使用要求,得到了业主的充分认可和肯定。

摘自《自动化博览》2019年4月刊

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