空调用离心泵改造实例及振动测试效果分析
- 发布时间：2013/11/5 13:31:31
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空调用离心泵改造实例
以下是某酒店中央空调改造中将变频调速器应用到冷冻水泵的案例，可以供一般性工程改造时参考。
在酒店中央空调系统中，冷冻污水提升泵和冷却水泵的容量是按照建筑物zui大设计热负荷选定的，且留有余量。在没有使用变频调速的水系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的变化，水泵都长期固定在工频状态下全速运行，能量浪费明显，造成酒店运行费用急剧上升，以致它在整个酒店成本费用中占据越来越大的比例。而一般中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20%~30%,故节约低负荷时水系统的输送能量具有很重要的意义。所以，随着热负荷而改变水量的变流量空调水系统显示出其巨大的*性，而得到越来越多酒店的广泛采用。某酒店是耗能大户，出于节能考虑对其酒店5套中央空调水系统成功地进行了变频节能改造，取得了明显的经济效益和社会效益。原始运行状态存在一些问题，所以以东楼中央空调高区作为具体设计和分析对象。
①高区冷冻泵原设计为运行一台主机，开一台泵；而现在运行情况是开一台主机需开两台高区冷冻泵。实际运行中，3台高区冷冻泵的电机由于严重超负荷，其原始线圈都已烧坏，现在的3台电动机线圈全部为新更换的，且增大了漆包线的线径，使电动机能承载72A的电流负荷。即使加大了线圈线径，但在该电流下每台电动机只能间断运行，工作时间zui多不能超过8小时。所以3台水泵必须按每4小时依次组合（两台泵）循环投人运ffo该中央空调水系统的运行不正常及大量耗电是毋庸置疑的。
②酒店多年夏季zui热时记录及现场测得高区中央空调冷水机主蒸发器进，出水温差偏小（温差在2<€以下），说明高区冷冻自动搅匀排污泵系统水流量有很大的富余，大量的电能在做无用功，使高区中央空调主机、蒸发器、水泵等都工作在低效状态，有很大的节能空间?
③根据高区中央空调主机参数可知，冷冻水在额定工况下蒸发器进、出口两端压差为36kPa（0.367kgf/Cm2）。而在现场测得，在运行两台高区冷冻泵时，蒸发器进、出口压差为245kPa,水流量是额定流量的2.6倍，即使工作在单泵运行状况下，冷冻水在蒸发器进、出口两端的压差为147kPa，流量也是额定流量的两倍。说明该水系统工作状况调试很差，系统管阻小，水泵扬程存在较大余量，水流量过大，水泵电动机严重过载，该水系统有较大的节能空间。
（2）高区冷冻泵改造方案的确定根据高区冷冻水泵系统存在的一些问题和运行现状，改造方提出了3种可能的解决方案：
对高区冷冻水管路系统进行水力调节，增加各管路设备阻力，使水泵工作点左移，使水泵运行参数趋于合理，达到减少运行电流的效果。该方法工作量大，需更换部分流量调节阀，增设一些温度检测装置，施工期间将影响酒店营业。
以改变叶轮直径方法调整水泵工作点，对高区冷冻泵的叶轮直径进行调整，减少叶轮直径，适当降低水泵的扬程、流量，在保证空调系统各末端流量和房间冷量的前提下，减轻水泵电动机负载，使运行电流趋于额定电流值。
对高区3台冷冻水泵均采取变频控制运行，改变水泵运行特性曲线与目前的管路特性曲线交汇后，水泵处于合理的运行状态，此方法节能效果佳，但初投资大，改造后单台机也不能工频运行。
经过综合的分析比较和考虑初投资问题，对高区3台冷冻泵采取2）方案与3）方案综合并用。先把5#水泵叶轮进行调整，叶轮型号更换为XA80/40B型叶轮，其运行电流下降6A,使5#水泵电动机（单台）能在工频状态下正常投人运行。另在6#、7#泵上，由于其运行电流超过额定电流，所以变频器必须加大一级。设计安装一台某品牌风机水泵型变频器的冷冻水泵控制系统，其容量为37kW,变频控制系统可在2台（6#、7#）30kW冷冻水泵电动机之间切换。在其中一台（如6#）30kW冷冻水泵电动机由变频器控制运行时，另外一台（7#）冷冻潜水排污泵电动机可以根据系统需要，手动投入工频运行（5#必须先起动或已在工频运行）或手动退出（此2台水泵变频控制和工频控制互锁），剩余一台（5#）水泵电动机可在工频下运行或停止。这样既能*解决原系统运行存在的问题，又能达到节能的目的，投资少，施工期间也不影响酒店的正常营业。该改造方案具有以下特点：
采用SPWM变频闭环控制，可按需要进行软件组态；并设定温度或温差进行PID调节，使电动机转速随空调热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下，达到zui大限度的节能。
由于软起动、软停机和降速运行，减少了振动、噪声和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少对电网冲击，提高了系统的可靠性。
变频调速系统主回路与原水泵主回路并联，变频系统控制回路与原水泵工频控制回路互锁；变频系统并人不影响其原系统的正常使用。变频系统需检修，可立即切换到原工频状态运行。
本系统的保护功能较为完善，还设有自动重新起动功能，选择自动重新起动以后，变频系统在跳开后自动起动（变频器不需手动复位）。提高了系统自动化操作能力，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。
（3）变频节能闭环调速系统测试由于水泵系统zui低转速必须满足冷凝器、蒸发器|及其系统正常工作zui小的水流量要求，变频器必须设定一个能够满足冷凝器、蒸发器的zui低频率下限；使之转速下降到一定程度不再下降。频率下限的设定必须根据中央空调冷水机组的参数，耐心细致的调整。在调速过程中出现谐振时，可设定跳跃频率，使整|个速度范围和可变负荷无谐振运行。经现场调试，东、西楼5套变频调速系统频率下限均为35Hz。
振动测试效果分析
测振的目的是为了监测水泵运行时的振动情况，避免某些运行频率下的谐振及分析无堵塞排污泵在变频运行中的振动改变情况。一般来讲，变频运行大多数情况下是在|降速下运行，振动会有明显改善。同时由于酒店有的人坚持认为变频运行会加大电动机的|振动，并造成了酒店水泵磨损，为证明系统的软起动和降速运行对电动机减少了振动和磨|损，延长了设备维修周期和使用寿命，设备安装完毕后采用了EMT220系列袖珍式测振仪|（其测量精度为±5%测量值±2个字），对改造后的10台水泵进行了振动测试。
从振动速度数据记录发现，对同一电动机，速度越低时，其振动烈度也小；工频振动|速度小的其变频运行振动速度也小。与工频运行的振动速度大小对比，变频运行时，水泵|的振动没有明显的增大趋势。普遍规律是随转速的降低振动值也减少。因此测试结果表|明，安装变频调速系统对电动机及系统无影响。