暖通空调系统集成变频控制方案
如果指定变频器的电磁兼容性能,则应定义另一个极重要的因素,即:电机电缆长度,变频器应符合此标准。对任何变频器而言,电机电缆越长,无线电频率干扰性能越差。如果变频器符合EN61800-3标准一类环境规定,则应配备30m长的电机电缆,如果该电缆为40m,则不符合该规定。如果电机电缆长度在设计阶段便已知晓,则可予以制定;如果未知,则应发表一份一般声明,要求所有酒店标准设备均应符合EN61800-3标准 一类环境 无限制分布规定 配备50m电机电缆或EN61800-3标准 一类环境 限制分布规定 配备50m电机电缆。(牢记:“无限制”或“限制”定义取决于安装人员的电磁兼容性能力。)
2.3 谐波
变频器属非线性电力装置,和其它大部分现代电子装置相类似。也就是说,这些装置在电力供应系统中充当谐波电流源的角色。谐波电流可增加RMS电流数值,从而增加电缆、电源变压器和其它配电装置内的电流损耗。这样一来可能会引起另一种形式的电干扰现象,就是所谓的电压谐波畸变。最简单的避免方法就是确保变频器内部配备一个谐波滤波器(例如:直流电抗器)。暖通空调系统专用的大多数变频器均将配备该滤波器或是将其作为选件提供。如果未配备该滤波器,变频器可能会导致电压谐波畸变过量,以至影响同一个变压器所连接的其它耗电设备,这在多住户式的商业大楼中是一个尤为需要关注的问题。显然,正如无线电频率干扰滤波器一样,如果电抗器内置安装于变频器内,则可在安装过程中同时节省时间和成本。此外,如果变频器配备这样一个谐波滤波器,其RMS输入电流会比未配备该谐波滤波器的变频器来的低。因此,也可选择尺寸更小的熔丝和电缆,这样便可以进一步节省成本。
3 暖通空调系统功能
变频器在暖通空调系统中的应用还包括以下部分或全部特点:
(1) 电机低噪声运行
这一点在电机驱动AHU风机时尤为重要,因为噪音会影响管道系统的运行情况,也会为酒店房客带来烦恼。冷却塔风机发出的电机噪音也可能会引起酒店房客反感,尤其是在晚上。
(2) 快速起动可靠
尽管风机(例如:冷却塔风机)可能会关闭,但是仍然很有可能会在自然空气对流的作用下发生旋转。如果变频器未配备“飞车起动”这一功能,那么在起动风机时,很有可能会对风机及其机械连接件造成机械冲击,加速磨损甚至引起断裂,还会增大电机电流,从而使变频器发生跳闸或损坏。如果暖通空调系统专用的变频器配备快速起动功能,就能在任何速度及方向条件下“停住”正在旋转的风机叶片,然后再控制其平稳起动。
(3) 自动能量优化
部分暖通空调系统专用变频器具备本功能。本功能可用于电机在轻载运行时自动优化励磁效果。如果变频器具有自动能量优化功能,能比不具备该功能的变频器多节省5~10%的能源,并且可以对轻载状态下电机功率因数不足的情况进行自动补偿。
(4) 自带[手动]-[停止]-[自动]按钮
如果配备这些按钮,则无须在配电盘/控制柜上安装这些控制按钮,可以简化现场操作及调试工作。
(5) 能够以工程单位显示电机电流、kWh、压力和/或相关的温度值。
(6) 风机皮带断裂检测
本功能内置于变频器内,这样一来便无须在风机处安装压力差开关,用以检测AHU中的气流情况。
4 暖通空调系统专用的智能型变频器用于分布式楼宇管理系统中
4.1 主要优点
如上所述,专用变频器配备所有必需的相关功能,无需在系统中安装其它部件,可因此节省成本。如果使用高级接口(串行通信)进一步集成到变频器并将变频器与楼宇管理系统(BMS)一体化,可进一步降低系统的初期成本。这样一来,再加上运行及维护成本的降低,在5年内可以获得至少等于4倍初期成本的收益。
可使用一根串行通信电缆将暖通空调系统专用的变频器与楼宇管理系统连接起来。如果使用暖通空调系统协议,例如:LonWorks、BACnet和Metasys N2,可通过该单根电缆监控很多个点,从而将硬件I/O接口的数量降到最少,同时将相关的施工成本及调试成本降到最低。安装及调试成本也因此降低,而楼宇管理系统处理的信息量却能随之增加。
通常,如果无需再用硬连线系统中的模拟和数字I/O接口对变频器进行控制和监控,则可将该变频器I/O接口用作楼宇管理系统的专用I/O接口。即使未用于初期设计,该I/O接口也可为今后的扩充免费提供备用的I/O接口。
变频器可通过该通信电缆接收其起动/停止、复位、速度给定及设定点命令,也可为楼宇控制系统提供其运行及故障/跳闸状态指示。如果变频器用于维持设定压力时(例如:变风量系统中的静态管道压力),其可执行所有必需的闭环控制操作,使风机以任何可维持该压力的速度运行。楼宇管理系统可通过该通信电缆监控压力以及根据需要调节设定值。变频器可提供相关的诊断信息,例如:电机电流,如果不用变频器的话则还需要配备一个独立的分流器和电流表。同时,也可提供一些例如用电量(kWh)、运行时间等信息以及许多其它操作变量的信息。
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