LS STARVERT iS5变频器在通风系统中的节能应用

　　【摘要】本文简要介绍了LSiS5变频器的功能，并详细描述了该变频器在某商场中央空调系统中的一种节能运用方案。
　　【关键词】LS iS5变频器，通风系统，节能
　　1概述
　　随着国民经济的不断发展，商用建筑（写字楼、宾馆饭店、大中型商场等）的大量兴建，中央空调系统的运用随之不断增多，其消耗的能源也在呈逐年上涨趋势。据有关资料统计，中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，中央空调系统已成为现代建筑最大的用电设备。因此，在我国当前节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略的大背景下，中央空调系统节能降耗的研究已引起社会各界的关注，利用各种先进技术开展中央空调系统的节能降耗工作，无疑是一件利国利民的工作。
　　众所周知，在传统的商用建筑中央空调系统中，进气口与出气口的温度与风量控制一般都采用无反馈恒速给定方式，由于冷空气下降、热空气上升等因素，经常造成建筑物或商场中人员集中区域与稀少区域、下层楼面与上层楼面之间温差过大，环境舒适度难以持续保障，并且造成较大的能源损耗。目前，不少行业采用变频技术来解决这一问题，取得了良好的成效。韩国LS产电推出的STARVERTiS5变频器（以下简称LSiS5变频器），由于其技术先进、安装调试简便、人机界面友好、功能全面而得到了较为广泛的应用。本文试对该变频器做一介绍，并介绍一种运用该变频器来改进商用建筑通风系统的方案，供有关方面参考。
　　2LSiS5变频器简介
　　LSiS5变频器是韩国LS产电生产的一款无传感器矢量控制型变频器，内置PID控制，可以控制流体流量、温度、压力等，通过闭环的给定值反馈值之间的比较，运用比例、积分、微分算法实现变量的控制。可用于风机、水泵、空气压缩机、食品机械、研磨机械等的控制。
　　为方便各种用户，LSiS变频器设有液晶显示输入器和标准七段数码显示输入器两种输入器，将参数分为四个功能组别，其名称、主要内容及两种输入器中的表示方法如下表1所示。
　　
　　表1功能组别、显示方式及其主要内容

　　关于变频器的运行方式，见下表2。
　　表2变频器的运行方式

　　3LSiS5变频器在某商场中央空调系统中的一种节能运用方案
　　某8层商场原采用的中央空调系统中，进气口与出气口的温度与风量控制都采用无反馈恒速恒温给定方式。共有风机330台。现选用46台功率为55kW的LSiS5变频器来对这些风机进行变频控制，以达到节约能源、并较好地保持环境舒适度的目的。其方案如下。
　　3.1系统构成
　　如图1所示。各楼层出风口位置装设有温度传感器和风速传感器，以便实时获得楼层的温度和风机风速信号。该信号传送给PLC，由其通过A/D转换、内部计算、与设定值进行比较，形成温度误差信号和风速误差信号；再将该误差信号通过D/A转换模块，转换为电流和电压信号输出给变频器，由变频器根据该电压和电流信号，对风机电机的供电进行调频控制，达到根据各出风口的实际温度、风速来及时控制风机的启动、制动和转速的目的，从而既较好地保持环境舒适度，又有效地节约能源。

　　图1系统示意图
　　3.2系统配置
　　选用功率为55kW的LSiS5变频器共46台，每台分别驱动6～8台功率为7.5kW的风机。PLC采用LGMASTER-K120S型单独分离式，通讯模块为DAI（电流模块）、RY（继电器输出模块）、DAV（电压模块），FB（反馈模块）；采用德国温度传感器UAT，型号为HVAC；风速传感器为法国的KIMO。
　　3.3变频器参数设置
　　本系统主要采用端子排操作运行，即将温度和风速信号经A/D，D/A转换后经PLC进行计算后，输入到变频器数字、模拟端子排，由变频器根据该信号实现自动运行，控制风机的转速和启制动。其参数设置过程和方法如下：
　　（1）PI控制选择
　　选择FUN75，参数选“yes”，即选择PI控制，以实现恒值控制。
　　（2）PI控制比例常数
　　选择FUN76。PI控制比例常数的可选范围为1～30000，本方案选“10”。
　　（3）PI控制积分常数
　　该常数用来控制风机低速度启动和停车。
　　选择FUN77。PI控制积分常数的可选范围为1～3000，本方案选“50”。
　　（4）PI控制反馈偏置
　　选择FUN78。其参数设定范围为0～50，本方案选“0”。
　　（5）PI控制反馈系统
　　选择FUN79，scale值为100。
　　注意：选择闭环（PI）控制功能时，自动设置如下相关功能：
　　给定速度指令：自动设置为端子排电压（0-10V）输入方式。
　　速度反馈信号：自动设置为端子排电流（4-20mA）输入方式。
　　（6）模拟量输入信号选择
　　当功能项02设定为端子排输入模式时（见表2），“模拟量输入信号选择”功能方有效。
　　选择FUN24。可选参数分别为电压、电流和电流与电压，根据外部（端子排）输入的信号形式而定。外部输入的信号形式有三种：电压、电流或电压与电流叠加。对于电压输入模式，由外部（经端子排）输入0-10V电压信号设定给定频率；对于电流输入模式，由外部（经端子排）输入4-20mA电流信号设定给定频率；对于电压+电）输入模式，由外部（经端子排）输入0-10V电压信号和4-20mA电流信号迭加在一起设定给定频率。本方案中，温度传感器给出电流反馈信号，风量传感器给出电压反馈信号，这两种反馈信号送入PLC的A/D、D/A转换计算后，PLC给出0-10V电压给变频器，控制风机转速。所以在变频器的输入信号选择中，本系统中选用电压模式。显示如下：
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　　（7）中央空调变频节能运行方式
　　选择FUN14，其设定范围为0～110%。本方案设定为80%。显示如下：

　　选择这一功能的作用是：将多功能输入端子中的任一端子，定义为节能信号输入端子，当此端子输入<ON>信号时，变频器按节能方式控制输出电压。例如，如果网络电压偏高，电机的转速会超过额定转速，此时通过获取节能信号，将电机的工频50Hz降低为40Hz（即工频的80%）,此时即以节能模式运行，从而降低能耗。
　　完成上述工作后，即可进入系统调试、使用阶段。
　　3.4本方案的节能效果
　　该方案实施后，商场对节电效果进行了评估。在方案实施前，年使用电量为3,905,208kWh，方案实施后年使用电量为1,409,986kWh，节电量达2495222kWh，按每度电0.5元计算，即可节约费用近125万元，而投资费用约250万元，约两年即可收回投资成本，其节能效益十分显著，具有良好的推广价值。
　　
　　参考文献：高性能矢量变频器STARVERTiS5使用手册，LS产电，2010版
　　LG可编程逻辑控制器MASTER-K指令手册，LG产电，2009版

《LS STARVERT iS5变频器在通风系统中的节能应用》

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