毕业论文设计：PLC、变频器在中央空调冷却水泵节能循环控制中的应用.doc

毕业论文设计：PLC、变频器在中央空调冷却水泵节能循环控制中的应用.doc

《毕业论文设计：PLC、变频器在中央空调冷却水泵节能循环控制中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文设计：PLC、变频器在中央空调冷却水泵节能循环控制中的应用.doc（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本科生毕业论文

（2012届）

学生姓名张公平

院（系）武汉理工大学独立本科段

专业机电一体化

学号014210110813

导师祁小波王生软

论文题目PLC、变频器在中央空调冷却

水泵节能循环控制中的应用

摘要

在传统的中央空调系统中,冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的12%~14%,并且在冷冻主机低负荷运行中,其耗电更为明显,冷冻水、冷却水循环用电约达30%~40%。

因此对冷冻水、冷却水循环系统的能量自动控制是中央空调节能改造的重要组成部分。

本文着重介绍PLC、变频器在冷却水泵节能循环方面的应用。

中央空调采用变频调速技术,使电机在很宽范围内平滑调速,可将所有节流阀去掉,使管道畅通,可免去节流损耗。

通过改变电机转速而改变水的流速,从而改变水的流量,达到制冷机的正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求,从而达到节能的目的,电机的变频调速系统是由PLC控制器进行切换和控制的。

关键词：

PLC变频器冷却水泵节能

ABSTRCT

Inthetraditionalcentralairconditioningsystem,freezingwater,coolingwatercirculationelectricityaccountsforabout12%~14%oftheelectricitysystem,andinthefrozenhostlow-loadrunning,thepowerconsumptionismoreapparent,freezingwater,coolingwatercirculationelectricityabouttoreach30%~40%.Sotofreezingwater,coolingwatercirculationsystemofenergyautomaticcontroliscentralairconditioningisanimportantpartoftheenergysavingtransformation.ThispaperintroducesthePLC,inverterincoolingwaterpumpenergysavingcirculationapplications.Thecentralairconditioningbyinvertertechnology,makemotorinawiderangesmoothspeed,canremovetheentirethrottle,makethepipelineflow,canfreethrottlingloss.Throughthechangethemotorspeedandchangeinwatervelocitytochangetheflowofwatertothenormalworkofthechillerrequirementsandheatloadbalancerequiredcoldquantityrequirements,soastoachievethepurposeofsavingenergy.ThemotorisvariablefrequencyspeedregulationsystembyPLCcontrollerandthecontrol

oftheswitch.

Keywords:

PLCconvertercoolingwaterpumpenergysaving

引言

经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑域，如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所，用于保持整栋大厦温度恒定。

对中央空调控制系统运行效果的优劣评价标准也随着时代发生了很大的变化。

早期的中央空调系统的运行效果好坏取决于是否够“冷”。

如今，人们对中央空调系统提出新的要求就是舒适节能，要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度，让使用者感觉最舒适。

新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计，而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的。

传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。

无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节系统功率的特性，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。

近年来节能降耗被国家摆到空前重要的位置。

而国家供电紧张形势依然没有根本缓解，电价不断上调，造成中央空调系统运行费用上升，如何控制空调系统的电能费用已经成为越来越多空调的经营管理者所关注的问题。

故采用变频调速技术节约低负荷时主压缩机系统和水泵、风机系统的电能消耗，具有极其重要的经济意义。

寻找一种节能效果明显，性能稳定可靠的控制系统成为当务之急。

本文所研究的基于Profibus网络的中央空调变频节能控制系统即是在这样的背景下进行的。

其对冷冻和冷却水系统实施变频调速技术，可以根据负荷变化情况适时降速或增速，提高了系统自动化控制水平，避免长期固定在工频运行。

这样不仅可以节能增效，而且利于营造恒温舒适的环境，减轻设备机械磨损，易于维护，降低生产成木。

Profibus现场控制网络的引入，实现了变频器、PLC等设备之间的可靠通讯，并为工业网络与企业网络的无缝链接做准备，管理者不必亲临现场就可对机房运行情况实施监控。

武汉理工大学本科毕业论文

目录

第一章绪论

1.1本课题的研究背景及意义 1

1.2PLC、变频器在冷却水泵节能方面研究现状 1

1.2.1本课题在国内外的现状 1

1.2.2本课题在国内外的发展趋势 2

第二章理论分析 3

2.1中央空调系统的一般结构与工作原理

2.2中央空调冷水机组系统的组成以及工作原理 3

2.3中央空调系统的节能原理 5

2.4水泵的变频节能原理 6

2.5水泵的变频节能改造方案 6

2.5.1节能改造方案选择 6

2.5.2主电路控制方案 7

2.5.3空调系统水泵变频中注意问题 8

2.6变频控制系统的硬件构成 9

2.7PLC控制冷水机组的原理 11

2.7.1PLC控制系统方案 11

2.7.2PLC控制系统的其他特点 13

2.7.3主要部分PLC程序设计：

13

2.7.4人机界面设计 14

2.8冷却水系统使用变频器节能计算 16

2.9设备选型方案 18

2.9.1PLC的选型 18

2.9.2变频器的选型 18

2.9.3PLC的输入输出模块选型 19

2.9.4温度传感器选型 19

第三章总结与展望

3.1总结 20

3.2展望 20

致谢 21

参考文献 22

第一章绪论

本章首先简单介绍了本课题的研究背景和发展现状、研究意义，然后对PLC、变频器在冷却水泵节能循环方面的应用近年来国内外的研究进行了分析，最后介绍了本文的主要研究内容。

1.1本课题的研究背景及意义

《PCL、变频调速技术在中央空调冷却水泵系统中的应用》针对社会发展中出现的热点和难点问题选题研究，现如今的社会，讲究环保、节能、可持续发展，如何在给人类提供方便舒适的生活环境下而尽量的节约能源成为了社会的热点话题，空调是现代化楼宇中不可缺少的一部分，随着我国经济的不断发展和城市化进程的不断推进，中央空调的应用会越来越广泛。

但是中央空调的能耗非常大，约占整个建筑总用电量的60%-70%。

对中央空调系统的节能研究、节能改造显得尤为重要。

由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20设计余量，然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以节能的潜力就较大。

[1]其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。

水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。

再因水泵采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，一台90KW的电动机其起动电流将达到500A，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水垂现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。

综上，为了节约能源和费用，需对水泵系统进行改造，经市场调查与了解采用成熟的变频器来实现，以便达到节能和延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。

这是因为变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵作出相应调节，以达到节能目的。

1.2PLC、变频器在冷却水泵节能方面研究现状

1.2.1本课题在国内外的现状

中央空调在正常运行时，需要根据室内外的工作环境温度、使用空调的空间大小和设定的温度、冷却水温度的变化量等变量的变化，不断调整自身的运行状况，从而实现既能保证空调的舒适性又能尽量降低能耗的双重目标。

故此，中央空调的控制系统对于一个空调的性能起了至关重要的作用。

大部分中央空调的冷水机组基本都是由人工设定的钟控装置控制，系统定时启动和定时关闭，每天长时间全开或者全关，轮流运行，这样对电网频繁的冲击，不仅恒温效果不佳，让人感到不舒适，同时也浪费了大量的电能，工程设计人员进行空调系统节能控制方面的研究，在目前应用的系统中往往偏重于设备的运行控制管理办法，，因为得到了广泛的应用。

1.2.2本课题在国内外的发展趋势

变频节能空调近几年来成为我国空调市场上的新宠，拥有变频调速系统的中央空调能够通过温度反馈改变电机的转速使制冷量和环境达到一个平衡，具有更节能、更舒适、更环保的特点。

变频空调在日本的市场占有率已超过90%以上，在欧美等发达国家的市场占有率也超过50%。

2009冷年以来，变频空调在我国国内市场的发展更是日新月异，销售增速达56.24％,销量已占空调总销量的17.33％。

据有关专家预测,2010冷冻年度变频空调市场份额有望达25％。

据统计，我国电动机装机总容量约4亿多KW，其用电量占当年全国发电量的60%～70%，而风机、水泵设备装机总功率达1.6亿KW，年耗电量3200KW·h，约占当年全国电力消耗总量的1/3。

而应用变频器节电率一般在20%