变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析

技术研发　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析　张　立　（深圳市地铁集团有限公司，广东深圳５１８０００）　摘要：制冷空调系统在建筑整体能耗上约占７５％左右，能耗较大，尤其是耗费大量的电能。因此，相关部门必须将重视　冷空调系统的节能工作，不断地运用先进的变频技术改造空调系统，提升其运行效率。以往主要采用的是冷库系统，制　冷空调效果并不好，要达到理想的节能效果以及提升控制精度，则需要在制冷空调系统中普及变频技术，才能大大地提　高制冷空调系统的运行效率。主要对变频技术在制冷空调系统中的应用及节能进行分析。　关键词：变频技术；制冷空调系统；应用；节能　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１６．０３．０２０　０引言　况来看，扇门调节虽然可以起到一定的节能作用，但扇门调节　建筑中的耗能设备有很多，制冷空调系统则是其中之一。　尤其是在制冷或制热的过程中，会消耗大量的电能。对此，必　须采取相关的解决措施，将变频技术有效地应用在制冷空调系　统中，对制冷控制系统进行改造和升级。　１变频技术概述　会造成电机的负载电流降低，使电机的电压和转速保持恒定，　这种情况将无法彻底改变电机低负荷下效率低的问题，无法　达到节能的目的。而如果采用变频器进行调速的话，将会使　电机的附在损耗、固有损耗以及其他的损耗有所下降，使得电　机的电压、电流以及转速频率也随之下降，电机功耗也将随流　量降低，运行参数的控制精度也有所提高。在这种情况下，变　速离心式压缩机的平均节电量在３０％以上，在低负荷时节电　达到７０％以上，是未来制冷空调系统运行中值得推广的制冷　技术。　２．２循环水泵的应用　变频技术是一门综合性技术，主要是建立在控制技术、微　电子技术、电力电子技术、计算机技术基础上，变频器是变频技　术的结晶，被广泛地应用到各行业的发展中　。变频器的主要　工作原理是工频的外部电源经过三相全波整流，并给逆变电路　和控制电路提供所需的直流电源，再通过直流中间电路对直流　电路输出进行平缓，得到质量较高的直流电源，最后在控制电　路的控制下将电路输出的直流电源转换为频率和电压，从而达　到调节电机转速的目的，并通过电路和外部设备配合进行各种　高性能的控制。在科学技术飞速发展之下，技术水平在不断提　高，也应对变频技术进行不断地改进和完善，这样才能满足当　今社会的发展需求，将其应用到制冷空调中，对提升制冷空调　循环水泵是制冷空调系统的重要组成部分，在整个制冷　空调系统运行的过程中，循环水泵的耗电量大约占整个系统　的２５％左右。因此，制冷空调系统的节能必须要考虑到循环　水泵的节能措施　。当前制冷空调系统主要采用ＶＭ系统　（南方泵业股份有限公司的一种水泵类型），在运行的过程中　主要根据系统负荷的大小来进行自动调节。但在实际的运行　过程中却发现，循环系统的水泵的选型、调控的方式与制冷机　组和用户脱节，在这种情况下，循环水泵的控制效果不佳，同　时能源效率上也会产生诸多的问题，造成运行效率低问题，甚　至会引发ＶＭ节能系统故障，整体的节能效果不好，制约了制　冷空调系统的稳定发展。对此，必须采取有效的解决措施，将　先进的变频技术合理应用到制冷空调系统中，切实有效地解　决ＶＭ系统的节能问题。如引入变频器技术应用热量平衡关　系统的运行效率有着极大的作用。　２变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析　２．１制冷压缩机的应用　制冷压缩机是制冷空调系统的重要组成部分。在空调制　冷系统运行的过程中，制冷压缩机的耗电量大约占整个系统耗　电量的４０％左右，并且，在实际的工作中，每年的平均负荷大　约是峰值热负荷的６０％左右，且只有压缩机容量的５０％左右，　这将造成压缩机在运行的过程中，有大部分的时间将在低负载　下运转　］。将制冷压缩机应用到制冷空调系统中，应根据空调　系式，并对制冷量与水流量实施自动同步调节，从而实现在全　流量范围内进行有效的调节，平均每年可以节电达到５０％左　右。另外，就目前ＶＭ系统的运行情况来分析，所采用的变频　的实际情况进行合理的应用，如在大中型冷库以及中央空调系　统中，可以采用螺杆式、活塞式、离心式等类型的压缩机，而且　对制冷压缩机进行有效的调整，更好地适应工况的变化，从而　有效地提升制冷空调系统的运行效率，更有利于系统运行的　节能。　技术在控制上依旧存在一定的技术性问题，这些技术性问题　因此，应充分运用变频技术改进循环水泵的运行，切实有效地　否则将会影响到制冷空调系统的整体运行效率。　还应保证压缩机结构上应有的调节功能，可以根据工况的变化　亟待解决，提升循环水泵的工作效率。如以下是应用变频技术后的循环　水泵工作原理（如图１所示）。同时，在科学技术飞速发展的　过程中，还应不断地对变频技术进行改进和创新，以此来完善　和改进。　（下转第５０页）　例如，在使用离心式压缩机的过程中，该压缩机主要采用　进气ＶＩ导向叶片开度的变化来调节进气量，以此来调节制冷　量，通常我们称为扇门调节。从当前制冷空调系统的运行情　技术研发　ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　Ｖｏ１．２３，Ｎｏ．３，２０１６　３．２油封的选择　螺纹紧固胶，以防顶丝松动。　３．５运行、检修的要求　在油封材料的选择上，需要根据轴径和轴表面速度选用合　适的材料。通常高速轴油封材料可以选用丁腈橡胶，它具有高　度的化学稳定性、耐热性、耐油耐液体侵蚀性等。在油封形式　的选择上，最好选用油封外圆带有较深纹路的油封。　３．３　配合件的设计、加工要求　定期检查减速器的通气帽透气情况，保证通气帽能通畅排　气，避免机体内部内压过大。　在减速器高速轴与原动机相连后，整机设备试运行时需用　百分表测量径向跳动量和轴向窜动量的大小，保证其在许用范　围内。　在与油封唇接触的配合面设计上，通常要求表面公差为　ＩＳＯｈｌ１，配合面与高速轴轴线的偏心率控制在ＩＴ８以内，表面　粗糙度Ｒ：＝１．０～５．０　Ｉｘｍ，表面硬度要求４５～６０　ＨＲＣ，故在３．　１节提及的氮化套，其表面硬度需达到该要求，并且需通过研　磨方式将表面导向螺旋线去除，避免螺旋线对唇口造成破坏。　在座孔的设计上，要求孔的尺寸公差控制在ＩＳＯＨ８，座孔　内表面的粗糙度Ｒ　＝１０～２５　ｍ，同时控制座孔与端盖轴线偏　心率在ＩＴ８以内。　由于该结构增加了迷宫端盖，需将定期添加黄油脂工作加　入日常检修中，确保迷宫端盖的正常工作。　４结语　总结了刮板输送机用减速器高速轴漏油的常见原因，通过　设计迷宫密封和骨架油封这种组合密封方式，有效降低减速器　因煤尘颗粒大造成减速器漏油的概率。同时，从设计、加工、装　配和维护的角度对该结构进行了深入探讨，提出了适用于该工　在迷宫端盖的设计上，迷宫端盖与氮化套的过盈量最好在　０．０２～０．０３　ｍｍ，由于过盈量公差带较窄，可以通过修配方式进　行装配。　况的一种可行性方案。该改进方案目前已得到成功运用。　参考文献：　［１］　成大先．机械设计手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　２００８．　氮化套与高速轴的配合方式选用过盈配合方式，通过热装　完成与轴的装配。　３．４装配的要求　［２］　靳丰田，步跃跃，徐翔宇，刮板输送机减速器漏油故障分　析及解决方案探讨［Ｊ］．机械研究与应用，２０１５，２８（４）：　１８４—１８５．　在油封装配前，确认油封及座孑Ｌ表面清洁，检查座孔的刃　口处是否有尖点，在油封外圆上均匀涂抹密封胶，并设计相应　工装保证油封装配到位。另外，迷宫端盖上的定位顶丝需涂抹　（上接第４８页）　［３］　赵恒平，刘镇，赵捍东．减速机密封系统的改造［Ｊ］．煤矿　现代化，２００８（３）：８４—８５．　高，在变频技术应用之后，变频空调器在每次启动的过程中，都　会先以最大额功率启动，最大的风量进行制冷或制热，在迅速　达到设定的温度之后，压缩机将会降低转速，并转至低能耗状　态运转。在这种情况下仅仅需要维持设定的温度，保证室内温　度的波动最小，从而有效地避免压缩机频繁开停影响到压缩机　的使用寿命，同时也降低了压缩机运行的耗电量。　３结语　图１循环水泵的工作原理　２．３变频空调的应用　在制冷空调系统运行的过程中，对节电、能耗以及运行的　性能和控制的精度等都应提出一定的要求，这样才能保证空调　系统的节能。通过对制冷压缩机的应用、循环水泵的应用、变　变频空调主要是采用先进的变压变频技术，在其内部装设　变频控制器，事先改变空调的压缩机转速，以及采用室内外温　频空调的应用等几方面的分析，以此提升制冷空调系统运行的　效率，提升制冷空调系统运行的制冷效果，从而达到节能环保　的目的。　度连续调节制冷量、制热量的方式，当然在此过程中应将人体　的舒适度作为调节的准则，对其进行有效的控制，保证室内温　度的连续曲线跟随设定的温度曲线，从而达到节能、舒适、降噪　音的目的，为人们营造一个健康、舒适的生活环境。　变频空调在制冷空调系统中的应用，主要有以下几方面优　参考文献：　［１］　李百公，贺聚丰，刘嵩阳．上海某冰雪世界制冷空调系统　运行能耗分析［Ｊ］．制冷空调与电力机械，２０１４（４）．　［２］　陈海峰．变容量调节技术一制冷空调系统的未来之路　点　。　。①在低温的环境下，有着较高的制热能力。此过程主　要是通过提高压缩机的工作频率来提高制热量，一般情况下，　制热量可以达到同类空调器的１．５倍左右，是传统空调器无法　［Ｊ］．中国建设信息（供热制冷专刊），２０１２（３）．　［３］　高翔，吴钢，陈金增．制冷空调系统的模糊控制与模拟仿　真［Ｊ］．海军工程学院学报，２０１４（３）．　比拟的。②具有自动启动的功能，如，在突然停电后再来电的　情况下，如果是传统空调器的话，则需要手动进行启动，才能保　证制冷空调器的正常运转；而在变频技术应用下的空调系统，　将打破传统空调器的限制，在来电的情况下可以自动启动并进　入正常的运行轨迹，从而保证制冷空调系统运行的稳定性。　［４］　李鹏荣，张明方，张忠燕．超小型热水型溴化锂制冷空调　系统的研制［Ｊ］．制冷技术，２０１３（４）．　［５］　张存泉，甘念重．变频技术在空调系统中的实现及其节能　应用分析［Ｊ］．中国建设信息供热制冷，２０１２（１０）．　③制冷或制热速度快。空调系统对制冷或制热速度的要求较