1、york optispeed variable speed drive 原理及應用原理及應用2目前流行的制冷機組配置目前流行的制冷機組配置 中小系統(tǒng)一般采用螺桿機組 大系統(tǒng)一般采用螺桿機組和離心機組的組合 利用離心機組的滿載特性 螺桿機組的部分負荷的調節(jié)特性3制冷機組的調節(jié)性能制冷機組的調節(jié)性能 螺桿機組 容積式壓縮 可進行變壓頭運行（可能會出現(xiàn)過壓和欠壓） ari工況的nplv值較好（約0.5kw/ton） 離心機組 恒壓頭壓縮（壓頭取決于葉輪線速度） 有較好的滿負荷特性 ari工況的nplv值較好（約0.56kw/ton）4是否有更好的機種？是否有更好的機種？ 我們發(fā)現(xiàn) 目前的離心機組調節(jié)

2、手段 壓頭不變 通過prv調節(jié)流量 實際狀況 一個供冷季節(jié)的天氣變化很大 同一天內的變化也很可觀5變頻機組的使用變頻機組的使用 氣象的變化意味著： 制冷量的減少 通過導葉調節(jié)流量 冷凝壓力的降低 只需較小的壓頭 使用變頻技術 ari工況的nplv值（約0.38kw/ton）6nplv值的比較值的比較 螺桿機組 ari工況的nplv值較好（約0.5kw/ton） 離心機組 ari工況的nplv值較好（約0.56kw/ton） 使用變頻技術（離心機組） ari工況的nplv值（約0.38kw/ton）內內 容容n 離心式壓縮機卸載控制方式離心式壓縮機卸載控制方式prv-預旋轉導流葉片預旋轉導流葉片

3、速度控制速度控制n ac 逆變器逆變器n vsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？n cs 和和 vsd 冷水機組的比較冷水機組的比較氣候條件氣候條件典型案例典型案例財務分析財務分析n 特點及優(yōu)勢特點及優(yōu)勢n 應用應用離心式冷水機組離心式冷水機組離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制截流孔板截流孔板過冷器過冷器冷凝器冷凝器均流板均流板葉輪葉輪滿液式蒸發(fā)滿液式蒸發(fā)器器rrv擋液板擋液板壓焓圖壓焓圖壓力焓蒸發(fā)器壓縮機冷凝器截流孔板制冷劑向大氣放熱制冷劑從負荷吸熱pcpehead =pc-pe離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制n

4、 離心式壓縮機的特點離心式壓縮機的特點 最大壓頭和可變的流量最大壓頭和可變的流量 壓縮機的壓頭取決于葉輪的齒尖速度壓縮機的壓頭取決于葉輪的齒尖速度tip speed (d x tip speed (d x rpm)rpm) 壓縮機的最大速度取決于系統(tǒng)所需壓頭壓縮機的最大速度取決于系統(tǒng)所需壓頭(pc-pe)(pc-pe) 冷量控制方式可通過冷量控制方式可通過prv prv 控制或控制或/ /和速度控制和速度控制( (葉輪轉葉輪轉速速) )來實現(xiàn)來實現(xiàn) 喘振是當系統(tǒng)所需壓頭超過壓縮機能提供的壓頭（在喘振是當系統(tǒng)所需壓頭超過壓縮機能提供的壓頭（在某一給定的流量條件下）時發(fā)生的一種現(xiàn)象。某一給定的流量

5、條件下）時發(fā)生的一種現(xiàn)象。離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制constant head variable headn通過通過pre-rotation vane (prv) 控制來卸載控制來卸載卸載時關閉卸載時關閉 prv可擴展運行區(qū)域可擴展運行區(qū)域 (從從 50% 降到降到 20%)n通過速度控制來卸載通過速度控制來卸載 當負荷當負荷/壓頭降低時，降低葉輪轉速壓頭降低時，降低葉輪轉速 卸載區(qū)域相對狹窄卸載區(qū)域相對狹窄(50%) 離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制variable headconstant head 離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制n通過速度控制卸

6、載通過速度控制卸載 壓縮機輸入功壓縮機輸入功 (能耗能耗) 與葉輪轉速與葉輪轉速 rpm的關系的關系 隨著轉速的降低，壓縮機輸入功大幅度下降隨著轉速的降低，壓縮機輸入功大幅度下降rpm of compressor % energy consumption of compressor % energy saving % 100100 100100 0 0 9090 72.972.9 27.127.1 8080 51.251.2 48.848.8 7070 34.434.4 63.763.7 n bph=flow x head / eff since flow rpmhead rpm 2so bp

7、h rpm 3離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制n 通過速度和導葉（通過速度和導葉（prv）共同配合控制卸載）共同配合控制卸載n 運行區(qū)域廣闊運行區(qū)域廣闊 節(jié)能量巨大節(jié)能量巨大 需要久經考驗的控制系統(tǒng)和速度調節(jié)驅動裝置需要久經考驗的控制系統(tǒng)和速度調節(jié)驅動裝置 當負荷當負荷/壓頭降低時，壓頭降低時，prv全開轉速降低全開轉速降低 prv 當負荷降低至當負荷降低至 70%以下時，開始關閉以下時，開始關閉prv 還有很多優(yōu)勢將在稍后提及還有很多優(yōu)勢將在稍后提及離心式壓縮機的卸載控制離心式壓縮機的卸載控制compressor mapsurge line of non-prvconstant

8、head reduced head ac 逆變器簡介逆變器簡介ac power indcac power outvsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？n通過速度和導葉（通過速度和導葉（prv）共同配合控制卸載）共同配合控制卸載 硬件硬件: 壓頭探頭壓頭探頭, 溫度探頭溫度探頭 ,prv 位置探頭位置探頭, 喘振探頭和轉速（喘振探頭和轉速（rpm）探）探頭頭 vsd 裝置裝置 acc (adapted capacity control) 軟件軟件 (控制邏緝控制邏緝) acc讀取全部信息從而了解機組的運行狀況讀取全部信息從而了解機組的運行狀況 繪制出精確的機組喘振點圖繪制出精確的機

9、組喘振點圖 允許機組在喘振點附近運行允許機組在喘振點附近運行 使得機組在最低速度下運行從而確保效率最高使得機組在最低速度下運行從而確保效率最高 vsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？輸入輸入輸出輸出比較比較電機速電機速度邏輯度邏輯冷凍水出水溫度冷凍水出水溫度溫度設定值溫度設定值溫度溫度偏差偏差點饑速度信號點饑速度信號給邏輯給邏輯p.c.b.prv控制邏輯控制邏輯prv 控制信號控制信號（開啟或關閉）（開啟或關閉）比較比較壓頭和最壓頭和最小轉速小轉速探頭探頭min.轉速轉速prv位置位置實際電機速度實際電機速度速度余量速度余量冷凝壓力冷凝壓力蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力20導葉導葉電動機電動機

10、剎車剎車 - 導葉導葉油門油門- 電動機電動機定速驅動系統(tǒng)定速驅動系統(tǒng) 剎車用作減速 加速器固定在底板上加速器固定在底板上變速驅動系統(tǒng)變速驅動系統(tǒng) 可完全控制加速器 必要時可踩剎車vsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？relationship between capacity, rpm & prv opening最小轉速最小轉速定速定速全開全開最大冷量最大冷量最小冷量最小冷量控制線控制線全關全關1/2導葉開度導葉開度喘振區(qū)喘振區(qū)防喘振設置防喘振設置速度控制速度控制 vsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？ vsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？ vsd

11、冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？定速定速 變速變速自適應冷量控制邏輯優(yōu)化壓縮機效率降低電機轉速優(yōu)化 prv 位置能耗降低負荷降低，負荷降低，prv 關閉關閉電機轉速恒定電機轉速恒定 vsd 冷水機組是如何工作的？冷水機組是如何工作的？約克變頻驅動器約克變頻驅動器(vsd)特點及優(yōu)勢特點及優(yōu)勢年節(jié)能年節(jié)能30%30%延長機組使用壽命延長機組使用壽命維修、保養(yǎng)方便維修、保養(yǎng)方便 降低輔助設備投資降低輔助設備投資 完善的電器保護完善的電器保護 寧靜運行寧靜運行定頻機組與變頻機組定頻機組與變頻機組的比較的比較定頻機組與變頻機組的比較定頻機組與變頻機組的比較 根據(jù)ari額定工況進行比較定頻機

12、組與變頻機組的比較定頻機組與變頻機組的比較 fixed and variable speed at ari conditions% loadecwtkw/tonkw/ton 100 85.00.5820.599 90 81.00.5320.502 80 77.00.5000.441 70 73.00.4810.388 60 69.00.4700.339 50 65.00.4630.293 40 65.00.4940.292 30 65.00.5570.326 20 65.00.7000.373 10 65.01.1380.584fixed vs variable speed fixed and

13、 variable speed at ari conditions% loadecwtkw/tonkw/ton%saved 100 85.00.5820.599 -2.92 90 81.00.5320.502 5.64 80 77.00.5000.441 11.80 70 73.00.4810.388 19.33 60 69.00.4700.339 27.87 50 65.00.4630.293 36.72 40 65.00.4940.292 40.89 30 65.00.5570.326 41.47 20 65.00.7000.373 46.71 10 65.01.1380.584 48.6

14、8定頻離心機組能效比曲線定頻離心機組能效比曲線變頻離心機組能效比曲線變頻離心機組能效比曲線各負荷點的能效比差異各負荷點的能效比差異30% energy savingsyork (lecwt)60% load100% load80% loadtraditional60% load100% load80% load0.250.300.350.400.450.500.550.600.6585 f80 f75 f70 f65 f60 fentering condenser water temperaturekw / tonyork w/ variable speed100% load80% load6

15、0% loadcs 與與 vsd 冷水機組能耗比較冷水機組能耗比較壓力焓蒸發(fā)器壓縮機冷凝器截流孔板制冷劑向大氣放熱制冷劑從負荷吸熱pcpehead =pc-pecs 與與 vsd 冷水機組能耗比較冷水機組能耗比較n 為什么一臺為什么一臺 vsd 驅動的冷水機組可以節(jié)約能耗和年運行驅動的冷水機組可以節(jié)約能耗和年運行費用？費用？n 由于室外溫度由于室外溫度 (干球干球/濕球溫度濕球溫度) 隨時間和季節(jié)的變化而變隨時間和季節(jié)的變化而變化化n 只有只有 1% 的運行時間機組處于設計工況下的滿負荷運行的運行時間機組處于設計工況下的滿負荷運行n vsd 冷水機組能充分利用低冷卻水溫度帶來的優(yōu)勢（壓冷水機組

16、能充分利用低冷卻水溫度帶來的優(yōu)勢（壓頭低頭低-轉速降低轉速降低-能耗降低）能耗降低）香港香港 2001 氣象資料氣象資料cs 與與 vsd 冷水機組能耗比較冷水機組能耗比較about 1% of chiller run hours are at design full-load!共計共計 365 天天n 舉例說明（根據(jù)香港氣象資料）cs chillervsd chiller% loadecwtkw/tonkw/ton%saved 10089.60.667 (a)0.670 (a)-0.45 75770.578 (b)0.476 (b)17.6 5067.50.603 (c)0.353 (c)4

17、1.5 25650.800 (d)0.440 (d)45nplv0.5640.36236cs 與與 vsd 冷水機組能耗比較冷水機組能耗比較年年節(jié)約能耗能耗 36% nplv=1/(0.01/a + 0.42/b + 0.45/c + 0.12/d)n 例 1. 辦公樓 (單臺機組)每天 10h, 每年6個月總的運行小時數(shù)： 1800cs 機組年能耗 1800 x 600 x 0.564=609,120 kwhvsd 機組年能耗 1800 x 600 x 0.362=390,960 kwh年節(jié)約能耗 218,160 kwhe saving = kwh saving x e rate = 146

18、167$年能耗/ 節(jié)約費用節(jié)約費用 146,167$cs 與與 vsd 冷水機組能耗比較冷水機組能耗比較cs 與與 vsd 冷水機組能耗比較冷水機組能耗比較n 例 2. 高級賓館 (單臺機組) 每天 24h, 每年8個月 總的運行小時數(shù)： 5760 cs 機組年能耗 5760 x 600 x 0.564=1,949,184 kwh vsd 機組年能耗 5760 x 600 x 0.362=1,251,072 kwh 年節(jié)約能耗 698112 kwh e saving = kwh saving x e rate = 467,735$年能耗/ 節(jié)約費用 467,735$cs 與與 vsd 冷水機組

19、能耗比較冷水機組能耗比較n多臺配 vsd 的冷水機房一般來講，一個冷水機房往往有多臺冷水機組當室外溫度/負荷降低時，冷水機組會一臺一臺地關機 當室外溫度/負荷降低時，壓頭也會降低vsd 冷水機組能充分利用低壓頭的優(yōu)勢節(jié)約能耗cs 冷水機組不能象vsd 冷水機組一樣利用得那么充分 特點與優(yōu)勢特點與優(yōu)勢 n 工廠安裝的vsd冷水機組的標準特性工廠安裝斷路器ul 列出的接地保護所有vsd數(shù)據(jù)都顯示在冷水機組圖形化控制面板上單點電源線連接無須額外的占地空間454647n 運行優(yōu)勢 最小可低至 30 hz時的轉速 在所有負荷工況下總的功率因數(shù)都大于等于0.95 如果選擇濾波器的話，總功率因數(shù)將大于等于0

20、.98 可代替啟動器 降低啟動沖擊電流，使之低于100% fla 啟動間隔時間為 - 3 mins 減少驅動系統(tǒng)的摩損 運行寧靜特點與優(yōu)勢特點與優(yōu)勢特點與優(yōu)勢特點與優(yōu)勢n 軟啟動可替代啟動器從1hz開始啟動從不超過 100% fla對沖擊電流具有非常好的限制能力 (改造項目, 變壓器容量小、發(fā)電機容量小)05102040100%200%300%400%500%motor fla (%)time (sec)星三角啟動器星三角啟動器optispeed vsd沖擊電流沖擊電流特點與優(yōu)勢特點與優(yōu)勢n安全性能安全性能 過載保護 欠電壓保護 馬達3 相過電流探頭 單相保護 相序保護 高溫保護約克變頻驅動器

21、約克變頻驅動器(vsd)特點及優(yōu)勢特點及優(yōu)勢年節(jié)能年節(jié)能30%30%延長機組使用壽命延長機組使用壽命維修、保養(yǎng)方便維修、保養(yǎng)方便 降低輔助設備投資降低輔助設備投資 完善的電器保護完善的電器保護 寧靜運行寧靜運行52vsdvsd優(yōu)勢優(yōu)勢- -本行業(yè)最富經驗本行業(yè)最富經驗19791979年第一臺年第一臺vsdvsd機組投入使用機組投入使用至今已是第四代至今已是第四代全球冷水機組變頻技術應用的先導全球冷水機組變頻技術應用的先導至今已有近至今已有近50005000臺安裝工程，超過所有對手的數(shù)量總和臺安裝工程，超過所有對手的數(shù)量總和迄今國內已售出超過迄今國內已售出超過500500臺臺vsdvsdvsdv

22、sd裝置既可安裝在新出廠裝置既可安裝在新出廠 的離心機上，也可用于改的離心機上，也可用于改裝原有離心機。裝原有離心機。53至今獲多項相關專利u.s. patenttitle4,275,987adjustable surge and capacity control system4,355,948adjustable surge and capacity control system4,546,618capacity control systems for inverter-driven centrifugal chillers4,581,900surge detection technique

23、 for centrrifugal compressors4,608,833self-optimizing capacity control for inverter-driven centrifugal chillers5,669,225variable speed control of centrifugal chillers using fuzzy logic5,746,062technique for detecting surge using differential pressure in centrif. chlrs.5,809,795fuzzy logic liquid lev

24、el control5,894,736methods and apparatus for detecting surge in centrifugal chillers6,026,650freeze point protection for water-cooled chiller6,202,431adaptive hot gas bypass control for centrifugal chillers6,330,806flash miniature card for hi-density storage in industrial control panel6,427,464adaptive hot gas bypass control for centrifugal chillers6,619,061sel