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熱加工車間排熱方案住宅中央空調現狀及發展方向高壓變頻器在鶴崗
摘要：住宅中央空調目前主要有三種形式，即空氣－空氣管道機，空氣－水戶用機、多聯機和小區集中中央空調。三種形式各有利弊，未來住宅中央空調的發展方向是優質價廉、健康環保、性能穩定，控制方便，高智能化。
隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，人們對居住居住和工作環境的要求越來越高，居住環境的改善相應地帶動住宅中央空調行業的快速發展。2001年住宅中央空調市場需求量在10萬套左右，產值達40億元人民幣。據權威人士預計，到2006年，住宅中央空調將占據10％的家用空調市場。
1. 住宅中央空調方式
目前住宅中央空調常用的有以下幾種方式：戶式中央空調、多聯機和小區集中供冷供熱。
1.1 戶式中央空調
戶式中央空調的形式很多，目前市場上常用的有兩種：①一臺小型空氣－水熱泵室外機，帶幾臺室內盤管。盤管數量根據房間的多少而定。盤管的形式根據個人喜好和裝修要求，能夠很好滿足個性化的要求，可以很好地解決新風問題。該機型和大型風冷熱泵原理基本一致，技術相對比較成熟，而且結合家庭使用的特點作了一些改進：將膨脹水箱和冷水泵全部內置，增加輔助電加熱，控制上也有多種形式供用戶選擇，很多產品都采用PLC（可編程控制器）控制，用戶只需在技術人員的指導下將一些參數設定好，機組運行，能量調節和自我保護均可通過電腦自行控制，非常方便，還可以通過電話或電腦網絡遠程控制。由于該形式工程比較簡單，經濟實用，所以目前在國內用得很普遍。其缺點是容易滴水霉變，冬季運行的可靠性還需提高。
②小型空氣－空氣熱泵，室外機內置壓縮機、冷凝器和各種輔助配件，室內機內置蒸發器和膨脹閥。根據制冷量大小可以配一只或兩只膨脹閥，通過銅管將室內、外機連接，室內機接風管將冷（熱）風送到各個房間，所以又稱管道機。相對于其它形式的家用中央空調，管道機初投資較少，若引入新風，其空氣品質將得到較大改善。空氣－空氣熱泵工作穩定性比空氣－水熱泵高，其缺點是由于采用風管送風，層高要求較高，控制不如空氣－水熱泵方便，浪費能源。該形式在美國用得比較多。
另外還有燃氣空調，太陽能空調，地溫空調，水源熱泵等多種形式，由于種種原因，使用得還不多，但隨著能源結構的改善，國家能源政策的調整，這些形式的家用中央空調也會走進千家萬戶。
1.2 多聯機
多聯式變冷媒量熱泵空調工程，目前以日本大金的VRV，青島海爾的MRV和美的的MDV為代表，它以制冷劑為輸送介質，室外主機由室外側換熱器、壓縮機和其它制冷附件組成，末端由直接蒸發式換熱器和風機組成。該形式由于采用磁阻式直流電機、渦旋式壓縮機、直流風機電機及PAM脈沖振幅調控制和MIO （多段輸入和輸出）及BP（冷媒分配器）等先進技術，能夠實現變頻控制，所以能節能能源，特別是部分負荷下節能明顯。多聯式工程末端有天花板卡式嵌入式、風管連接式、掛壁式、暗藏式等多種形式供用戶選擇，能夠很好地配合室內裝修和個性化的要求，控制也非常方便。該形式的缺點是制冷劑管道較多，容易泄漏，新風很難解決，安裝較復雜。該形式在日本使用得比較多，由于價格較高，在國內只有部分中高收入家庭使用。
1.3 小區集中中央空調
小區集中中央空調近年來發展較快，由于存在如下問題：工程投資較多，工程維護較麻煩，分戶計費難以公平，工程同時利用系數低導致工程運行成本過高等等，房地產商一般不愿意搞小區集中中央空調，所以小區集中空調使用得并不多。但隨著中央空調技術的發展，小區集中空調也將走向成熟，為住宅中央空調提供更多的選擇。
2. 住宅中央空調發展方向
2.1 改善室內空氣品質IAQ
隨著人們環保和健康意識的增強，人們開始重視自己生活和工作環境的空氣品質了，而且國家也制訂了相應的法規，對室內空氣品質作了嚴格的規定。因此住宅中央空調要順應人們的這種要求，不僅改善室內空氣的溫濕度，還能明顯改善室內空氣品質。
室內空氣品質，即人體舒適度和健康，人體舒適度是一個很復雜的問題，它是指人體的主觀感覺，同一個人在不同的狀態感覺會不一樣，比如工作性質，衣著情況，溫度，相對濕度，風速，噪聲等，都會影響人體熱舒適性指標。我們要使人體感到舒適，只有通過先進的傳感技術，根據人體的活動量（人體代謝率），衣服熱阻，調節室內空氣溫度、相對濕度、風速、輻射量等。由于相關的專業協會沒有建立相應的行業標準和測試方法，所以實際操作還比較困難。健康我們追求的目標之一，現在很多家庭裝修都大量采用建筑復合材料、石材、粘接劑等，這些物質在很長的時間內（至少1~2年）都將會釋放大量有害氣體，如甲醛、丙酮、氡及其蛻變物等。2002年一季度上海市有關部門對該市使用一年以上的商品房進行了抽查，抽查結果是甲醛嚴重超標，平均達到 0.2g/m3空氣（國標是0.08g/m3空氣），平均合格率僅0.16%，不足0.2%.如果房間內沒有通風換氣裝置及時將這些物質排出或補充新鮮空氣的話，這些物質會對人體造成很大危害�，F在很多廠家和研究機構正在研究采用過濾網，靜電除塵，用活性碳或光催化過濾器去除室內異味及揮發性物質，用LTC-M2觸媒技術清除空氣中的甲醛等，這些都可以提高室內空氣品質，保證人體健康，但具體這些裝置怎么與住宅中央空調結合使用及其效果怎樣，都值得廠家和學者去重點研究。同時也是現代住宅中央空調的發展方向之一。
2.2 提高住宅中央空調的性價比
由于住宅中央空調絕大部分是采用風冷，所以機組性能系數（COP）較低。因此要想提高主機性能，主要提高機組的COP值，首先是提高壓縮機性能，采用高效變頻壓縮機，提高壓縮機加工和裝配精度，對壓縮機結構進行優化設計等；其次要提高換熱器的換熱效率，采用新材料（比如用內螺紋銅管波紋片），新工藝（加裝融霜電磁閥，合理配管等），優化換熱器結構（比如銅管翅片布置排列方式）；還要改進風機、水泵結構（比如采用雙速風機，在冬季啟動高速，大風量，增強換熱效率，延長結霜時間，減少除霜時間）；目前，還應該完善機組性能系數的評價方法，僅采用的用某個工況下的COP值評價機組能耗是不夠的，很多專家都提出應該用季節性供冷（供熱）性能系數來評價機組能耗。目前已有這方面的評價軟件，使用結果證明能很好地與實際吻合。
住宅中央空調的主機性能不僅涉及主機性能，還要看安裝人員的水平和安裝質量。性能再好的主機，工程安裝質量很差，性能不能充分發揮，使主機性能大受影響。
住宅中央空調的價格主要受壓縮機、換熱器、風機和閥件影響。由于目前大部分住宅中央空調的壓縮機都是從國外進口的，而它的價格占整個機組造價的 1/3～1/4，加之一些關鍵閥件也需要進口，所以住宅中央空調價格還是很高。這也是影響它快速進入家庭的主要因素之一。但隨著技術進步，越來越多的部件被國產部件逐漸代替，相信住宅中央空調的性價比會越來越高。
2.3 機組的穩定性和可靠性
由于住宅中央空調是給家庭使用，所以機組穩定性要求非常高，很多國外品牌之所以大受歡迎，就是由于其穩定性和可靠性比很多國產品牌高。由于中國各地區之間氣候差異很大，機組工作環境相差也很大，很多產品在惡劣的氣候下工作波動很大，甚至不能工作，特別冬季低溫工況，機組除霜和各種保護頻繁動作，嚴重影響空調的效果。在可靠性方面，雖然很多廠家都盡力提高機組可靠性，特別是對電氣自控，壓縮機的高、低壓，過載，過流，缺相等保護等方面進行可靠性設計，但離要求還有很大距離。另外，各種人為因素也會導致機組穩定性和可靠性降低。
2.4 機組維護的便捷性
機組維護的便捷性是衡量技術成熟與否的標志，隨著計算機網絡技術的發展，很多產品增加機組自動維護功能，故障自動檢測，自動修復，自動報警，故障內容自動顯示等。還可以通過網絡診斷故障，不管產品裝在世界哪個角落，通過互聯網，廠家可以清楚知道機組工作正常與否，并可指導用戶進行簡單維護，簡單問題廠家只需一個電話就可解決問題。
2.5 機組環保性
環保是人類共同關心的話題，對于住宅中央空調來說，它包含降低機組噪聲，降低能源消耗，使用對人類無害，可回收，可再生的制冷劑等。
2.6 提高智能化程度
隨著電子技術，計算機技術和網絡技術的飛速發展，住宅中央空調的智能化程度已發展到一個新的高度。很多廠家和研究結構正在探索將智能除霜、模糊控制和神經網絡控制、安防連控等新技術應用到住宅中央空調的前景和意義。有些技術已
一.概況
鶴崗礦務局熱電廠位于中國的北方煤城——黑龍江鶴崗市，隸屬于礦務局工程，共四機六爐，包括兩臺50MW發電機組和兩臺25MW發電機組，四臺75噸鍋爐和兩臺220噸鍋爐。其中五號和六號爐為220噸鍋爐，目前正增建七號爐（220噸鍋爐）。
冬季除了正常向東北電網供電外，還要負責鶴崗大部分地區的供熱。長期以來我電廠220噸爐的送、引風機電機一直采用工頻運行的方式，依靠送、引風機的擋板來調整風量，維持鍋爐負壓，風機擋板的開度一般在40%左右，這樣大量的能量就浪費在風機的擋板上，造成該電廠的廠用電率高居不下。
夏季時，一般只運行一臺220噸鍋爐，就可以滿足負荷的要求。冬季為了供暖的需要，一般兩臺220噸鍋爐都要運行。6號爐和5號爐鍋爐給水工程采用母管制，鍋爐給水泵的配置為1用1備。當兩爐同時運行時，一臺工頻給水泵的給水量及給水壓力剛好滿足。在一臺鍋爐運行的時候，啟用一臺給水泵，但是給水泵的出口壓力為15MP，而現場實際需要的給水壓力僅為12.5MP，這樣給水泵的出口壓力過高，需要調整。因為給水泵是由定速電機拖動的，因此只能通過爐側閥門來控制給水流量和壓力，不但經濟效益差，而且由于爐前給水壓力過高，對給水管道的安全運行還造成一定的隱患。
為了徹底解決上述問題，我廠決定對6號爐的四臺引送風機（兩臺引風機，兩臺送風機）及一臺給水泵進行技術改造，通過對電機調速來實現上述風機和給水泵的變速運行，對風量、給水流量及壓力進行合理調節，以達到改善工藝和節能的目的。
二.調速方式的選擇
目前，大功率高壓異步電動機的主要調速方式有以下幾種：串級調速、液力偶合器調速及變頻調速等。
串級調速——優點是可以回收轉差功率，所以調速效率比較高，但存在的問題也很多：它不適合于鼠籠型異步電機，必須更換電機；不能實現軟起動，啟動過程非常復雜；啟動電流大；調速范圍有限；響應慢，不易實現閉環控制；功率因數和效率低，并隨轉速的調低急劇下降；很難實現同PLC、DCS等控制工程的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現優化控制無益；同時因控制裝置比較復雜、諧波污染大對電網有較大干擾；進一步限制了它的使用，屬落后技術。
液力偶合器調速——屬低效調速方式，調速范圍有限，高速丟轉約5%-10%，低速轉差損耗大,最高可達額定功率的15%,因效率與速度成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應慢，啟動電流大，裝置大，必須加裝在設備與電機之間，不適合改造；無法軟啟動，偶合器故障時，無法切換運行，維護復雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
高壓變頻器調速——由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此具有其它調速方式無法比擬的優點：
�、僮冾l器采用液晶顯示數字界面，調整觸摸式面板，可隨時顯示電壓電流、頻率、電機轉速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態。
②精確的頻率分辨率和高的調速精度，完全可以滿足各種生產工藝工況的要求。
�、鄹邏鹤冾l器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表相連，并可與原設備控制回路相連接，構成部分閉環工程，如與原DCS工程實現數據交換和連鎖控制等。
�、芫哂芯偷睾彤惖夭僮鞴δ�，另可通過互聯網實現遠程監控功能。
�、菥哂须娏﹄娮颖Ｗo和工業電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時的安全可靠。
⑥電機可實現軟啟動、軟制動；啟動電流小，小于電機的額定電流；電機啟動時間可連續可調，減少了對電網影響。
�、邷p少配件的損耗，延長設備使用壽命，提高勞動生產效率。
綜合上述調速方式，我電廠選擇了當前最為先進的調速形式——高壓變頻調速，通過對眾多高壓變頻器廠家綜合考評，決定選用北京利德華福電氣技術有限公司生產的單元串聯多電平結構的高壓變頻器，該變頻器具有如下優點：
�、僭趪鴥雀邏鹤冾l器廠家中業績最多，工程運行穩定；
�、谌形慕缑骘@示，適合國內用戶；
③針對國內用戶量身定做，盡量考慮國內電網的綜合因素，在其可靠性，安全性方面有其獨到的技術優勢；
�、軆戎肞LC，易于改變控制邏輯關系，適應多變的現場需要。
三.工程配置方案
根據實際情況，四臺鍋爐風機變頻器及一臺給水泵變頻器的現場主回路均采用手動一拖一的方案，如右圖：
此結構是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（其中QF為原高壓開關柜內的斷路器）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。在檢修變頻器時，有明顯斷電點，能夠保證人身安全，同時也可手動使負載投入工頻電網運行等。
四.高壓變頻器改造實施情況
根據現場實際設備，選擇變頻器的型號如下：
上述五臺高壓變頻器于2005年8月19日運抵現場，至10月1日，全部安裝調試完畢，并投入運行，累計工期為一個月。
用于鍋爐風機調速的變頻器安裝于零米處，在鍋爐主控間配備一臺上位機，同時對四臺風機變頻器進行監控。另外對原有高壓開關柜控制回路進行改造，從變頻器控制柜取一對常開節點串入高壓開關柜的分閘回路，該節點定義為“合閘允許”，閉合有效。當變頻器送控制電自檢正常后，該節點閉合，可以通過原有的合閘回路給變頻器送高壓電。另從變頻器控制柜取一對常開節點并入高壓開關柜分閘回路，該節點定義為“緊急分斷”，閉合有效，當變頻器運行中出現重故障時，變頻器將自動停機，同時該節點閉合，高壓開關跳閘，斷開變頻器主回路高壓電源，對變頻器進行及時有效的保護。給水泵變頻器的高壓開關柜除了上述改造外，在變頻器運行前還將原有的電機差動保護回路斷開，如果電機需要轉入工頻運行，則該保護投入。
鍋爐給水泵變頻器安裝于給水泵旁，將上位機監控工程安裝于給水泵操作間內，對高壓開關柜同樣進行類似的改造，以滿足變頻器投運的要求。
五.運行情況及節能分析
四臺鍋爐風機變頻器從投運以來一直正常運行，由于6號鍋爐不是采用DCS控制方式，爐控操作盤上安裝空間有限，因此變頻器沒有使用硬連線方式進行遠程的控制，而是通過安裝一臺專用的監控上位機對變頻器進行啟動、停止及設定頻率等相應操作。因為上位機無法安裝于司爐工正前方，在操作及時性上難以保證，因此當前四臺鍋爐風機變頻器運時仍需要擋風板配合，即：根據鍋爐負荷情況，通過上位機將變頻器調整到較低的運行頻率（一般在40赫茲左右），擋風板開度在80%左右，當鍋爐風量需要微調時，通過擋風板進行及時調整，保證風量調節的及時性。
給水泵變頻器投運以來運行一直都很正常，在6號爐或7號爐單獨運行時，給水泵采用變頻器調速控制，將爐側給水閥門全部打開。進入冬季供暖后，6號爐和7號爐同時運行時，單臺給水泵需要滿負荷運行才能滿足負荷要求，因此需要將變頻器退出運行，電機轉入工頻運行。待用戶7號爐投入運行時（在建，220噸鍋爐），則可以實現兩臺給水泵同時運行，一臺工頻運行，另一臺變頻運行，變頻給水泵將起到補充給水的作用，通過變速電機來調整鍋爐給水量及給水壓力。
變頻器投入運行以來，節能效果顯著，風機節能數據如下：
注：以上按每年365天計算，按現在6號爐每年累計共運行10個月計算運行系數為：10/12=0.833 , 每年可節約電費為：158×0.833=131 萬元
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隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，人們對居住居住和工作環境的要求越來越高，居住環境的改善相應地帶動住宅中央空調行業的快速發展。2001年住宅中央空調市場需求量在10萬套左右，產值達40億元人民幣。據權威人士預計，到2006年，住宅中央空調將占據10％的家用空調市場。
1. 住宅中央空調方式
目前住宅中央空調常用的有以下幾種方式：戶式中央空調、多聯機和小區集中供冷供熱。
1.1 戶式中央空調
戶式中央空調的形式很多，目前市場上常用的有兩種：①一臺小型空氣－水熱泵室外機，帶幾臺室內盤管。盤管數量根據房間的多少而定。盤管的形式根據個人喜好和裝修要求，能夠很好滿足個性化的要求，可以很好地解決新風問題。該機型和大型風冷熱泵原理基本一致，技術相對比較成熟，而且結合家庭使用的特點作了一些改進：將膨脹水箱和冷水泵全部內置，增加輔助電加熱，控制上也有多種形式供用戶選擇，很多產品都采用PLC（可編程控制器）控制，用戶只需在技術人員的指導下將一些參數設定好，機組運行，能量調節和自我保護均可通過電腦自行控制，非常方便，還可以通過電話或電腦網絡遠程控制。由于該形式工程比較簡單，經濟實用，所以目前在國內用得很普遍。其缺點是容易滴水霉變，冬季運行的可靠性還需提高。
②小型空氣－空氣熱泵，室外機內置壓縮機、冷凝器和各種輔助配件，室內機內置蒸發器和膨脹閥。根據制冷量大小可以配一只或兩只膨脹閥，通過銅管將室內、外機連接，室內機接風管將冷（熱）風送到各個房間，所以又稱管道機。相對于其它形式的家用中央空調，管道機初投資較少，若引入新風，其空氣品質將得到較大改善。空氣－空氣熱泵工作穩定性比空氣－水熱泵高，其缺點是由于采用風管送風，層高要求較高，控制不如空氣－水熱泵方便，浪費能源。該形式在美國用得比較多。
另外還有燃氣空調，太陽能空調，地溫空調，水源熱泵等多種形式，由于種種原因，使用得還不多，但隨著能源結構的改善，國家能源政策的調整，這些形式的家用中央空調也會走進千家萬戶。
1.2 多聯機
多聯式變冷媒量熱泵空調工程，目前以日本大金的VRV，青島海爾的MRV和美的的MDV為代表，它以制冷劑為輸送介質，室外主機由室外側換熱器、壓縮機和其它制冷附件組成，末端由直接蒸發式換熱器和風機組成。該形式由于采用磁阻式直流電機、渦旋式壓縮機、直流風機電機及PAM脈沖振幅調控制和MIO （多段輸入和輸出）及BP（冷媒分配器）等先進技術，能夠實現變頻控制，所以能節能能源，特別是部分負荷下節能明顯。多聯式工程末端有天花板卡式嵌入式、風管連接式、掛壁式、暗藏式等多種形式供用戶選擇，能夠很好地配合室內裝修和個性化的要求，控制也非常方便。該形式的缺點是制冷劑管道較多，容易泄漏，新風很難解決，安裝較復雜。該形式在日本使用得比較多，由于價格較高，在國內只有部分中高收入家庭使用。
1.3 小區集中中央空調
小區集中中央空調近年來發展較快，由于存在如下問題：工程投資較多，工程維護較麻煩，分戶計費難以公平，工程同時利用系數低導致工程運行成本過高等等，房地產商一般不愿意搞小區集中中央空調，所以小區集中空調使用得并不多。但隨著中央空調技術的發展，小區集中空調也將走向成熟，為住宅中央空調提供更多的選擇。
2. 住宅中央空調發展方向
2.1 改善室內空氣品質IAQ
隨著人們環保和健康意識的增強，人們開始重視自己生活和工作環境的空氣品質了，而且國家也制訂了相應的法規，對室內空氣品質作了嚴格的規定。因此住宅中央空調要順應人們的這種要求，不僅改善室內空氣的溫濕度，還能明顯改善室內空氣品質。
室內空氣品質，即人體舒適度和健康，人體舒適度是一個很復雜的問題，它是指人體的主觀感覺，同一個人在不同的狀態感覺會不一樣，比如工作性質，衣著情況，溫度，相對濕度，風速，噪聲等，都會影響人體熱舒適性指標。我們要使人體感到舒適，只有通過先進的傳感技術，根據人體的活動量（人體代謝率），衣服熱阻，調節室內空氣溫度、相對濕度、風速、輻射量等。由于相關的專業協會沒有建立相應的行業標準和測試方法，所以實際操作還比較困難。健康我們追求的目標之一，現在很多家庭裝修都大量采用建筑復合材料、石材、粘接劑等，這些物質在很長的時間內（至少1~2年）都將會釋放大量有害氣體，如甲醛、丙酮、氡及其蛻變物等。2002年一季度上海市有關部門對該市使用一年以上的商品房進行了抽查，抽查結果是甲醛嚴重超標，平均達到 0.2g/m3空氣（國標是0.08g/m3空氣），平均合格率僅0.16%，不足0.2%.如果房間內沒有通風換氣裝置及時將這些物質排出或補充新鮮空氣的話，這些物質會對人體造成很大危害�，F在很多廠家和研究機構正在研究采用過濾網，靜電除塵，用活性碳或光催化過濾器去除室內異味及揮發性物質，用LTC-M2觸媒技術清除空氣中的甲醛等，這些都可以提高室內空氣品質，保證人體健康，但具體這些裝置怎么與住宅中央空調結合使用及其效果怎樣，都值得廠家和學者去重點研究。同時也是現代住宅中央空調的發展方向之一。
2.2 提高住宅中央空調的性價比
由于住宅中央空調絕大部分是采用風冷，所以機組性能系數（COP）較低。因此要想提高主機性能，主要提高機組的COP值，首先是提高壓縮機性能，采用高效變頻壓縮機，提高壓縮機加工和裝配精度，對壓縮機結構進行優化設計等；其次要提高換熱器的換熱效率，采用新材料（比如用內螺紋銅管波紋片），新工藝（加裝融霜電磁閥，合理配管等），優化換熱器結構（比如銅管翅片布置排列方式）；還要改進風機、水泵結構（比如采用雙速風機，在冬季啟動高速，大風量，增強換熱效率，延長結霜時間，減少除霜時間）；目前，還應該完善機組性能系數的評價方法，僅采用的用某個工況下的COP值評價機組能耗是不夠的，很多專家都提出應該用季節性供冷（供熱）性能系數來評價機組能耗。目前已有這方面的評價軟件，使用結果證明能很好地與實際吻合。
住宅中央空調的主機性能不僅涉及主機性能，還要看安裝人員的水平和安裝質量。性能再好的主機，工程安裝質量很差，性能不能充分發揮，使主機性能大受影響。
住宅中央空調的價格主要受壓縮機、換熱器、風機和閥件影響。由于目前大部分住宅中央空調的壓縮機都是從國外進口的，而它的價格占整個機組造價的 1/3～1/4，加之一些關鍵閥件也需要進口，所以住宅中央空調價格還是很高。這也是影響它快速進入家庭的主要因素之一。但隨著技術進步，越來越多的部件被國產部件逐漸代替，相信住宅中央空調的性價比會越來越高。
2.3 機組的穩定性和可靠性
由于住宅中央空調是給家庭使用，所以機組穩定性要求非常高，很多國外品牌之所以大受歡迎，就是由于其穩定性和可靠性比很多國產品牌高。由于中國各地區之間氣候差異很大，機組工作環境相差也很大，很多產品在惡劣的氣候下工作波動很大，甚至不能工作，特別冬季低溫工況，機組除霜和各種保護頻繁動作，嚴重影響空調的效果。在可靠性方面，雖然很多廠家都盡力提高機組可靠性，特別是對電氣自控，壓縮機的高、低壓，過載，過流，缺相等保護等方面進行可靠性設計，但離要求還有很大距離。另外，各種人為因素也會導致機組穩定性和可靠性降低。
2.4 機組維護的便捷性
機組維護的便捷性是衡量技術成熟與否的標志，隨著計算機網絡技術的發展，很多產品增加機組自動維護功能，故障自動檢測，自動修復，自動報警，故障內容自動顯示等。還可以通過網絡診斷故障，不管產品裝在世界哪個角落，通過互聯網，廠家可以清楚知道機組工作正常與否，并可指導用戶進行簡單維護，簡單問題廠家只需一個電話就可解決問題。
2.5 機組環保性
環保是人類共同關心的話題，對于住宅中央空調來說，它包含降低機組噪聲，降低能源消耗，使用對人類無害，可回收，可再生的制冷劑等。
2.6 提高智能化程度
隨著電子技術，計算機技術和網絡技術的飛速發展，住宅中央空調的智能化程度已發展到一個新的高度。很多廠家和研究結構正在探索將智能除霜、模糊控制和神經網絡控制、安防連控等新技術應用到住宅中央空調的前景和意義。有些技術已
一.概況
鶴崗礦務局熱電廠位于中國的北方煤城——黑龍江鶴崗市，隸屬于礦務局工程，共四機六爐，包括兩臺50MW發電機組和兩臺25MW發電機組，四臺75噸鍋爐和兩臺220噸鍋爐。其中五號和六號爐為220噸鍋爐，目前正增建七號爐（220噸鍋爐）。
冬季除了正常向東北電網供電外，還要負責鶴崗大部分地區的供熱。長期以來我電廠220噸爐的送、引風機電機一直采用工頻運行的方式，依靠送、引風機的擋板來調整風量，維持鍋爐負壓，風機擋板的開度一般在40%左右，這樣大量的能量就浪費在風機的擋板上，造成該電廠的廠用電率高居不下。
夏季時，一般只運行一臺220噸鍋爐，就可以滿足負荷的要求。冬季為了供暖的需要，一般兩臺220噸鍋爐都要運行。6號爐和5號爐鍋爐給水工程采用母管制，鍋爐給水泵的配置為1用1備。當兩爐同時運行時，一臺工頻給水泵的給水量及給水壓力剛好滿足。在一臺鍋爐運行的時候，啟用一臺給水泵，但是給水泵的出口壓力為15MP，而現場實際需要的給水壓力僅為12.5MP，這樣給水泵的出口壓力過高，需要調整。因為給水泵是由定速電機拖動的，因此只能通過爐側閥門來控制給水流量和壓力，不但經濟效益差，而且由于爐前給水壓力過高，對給水管道的安全運行還造成一定的隱患。
為了徹底解決上述問題，我廠決定對6號爐的四臺引送風機（兩臺引風機，兩臺送風機）及一臺給水泵進行技術改造，通過對電機調速來實現上述風機和給水泵的變速運行，對風量、給水流量及壓力進行合理調節，以達到改善工藝和節能的目的。
二.調速方式的選擇
目前，大功率高壓異步電動機的主要調速方式有以下幾種：串級調速、液力偶合器調速及變頻調速等。
串級調速——優點是可以回收轉差功率，所以調速效率比較高，但存在的問題也很多：它不適合于鼠籠型異步電機，必須更換電機；不能實現軟起動，啟動過程非常復雜；啟動電流大；調速范圍有限；響應慢，不易實現閉環控制；功率因數和效率低，并隨轉速的調低急劇下降；很難實現同PLC、DCS等控制工程的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現優化控制無益；同時因控制裝置比較復雜、諧波污染大對電網有較大干擾；進一步限制了它的使用，屬落后技術。
液力偶合器調速——屬低效調速方式，調速范圍有限，高速丟轉約5%-10%，低速轉差損耗大,最高可達額定功率的15%,因效率與速度成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應慢，啟動電流大，裝置大，必須加裝在設備與電機之間，不適合改造；無法軟啟動，偶合器故障時，無法切換運行，維護復雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
高壓變頻器調速——由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此具有其它調速方式無法比擬的優點：
�、僮冾l器采用液晶顯示數字界面，調整觸摸式面板，可隨時顯示電壓電流、頻率、電機轉速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態。
②精確的頻率分辨率和高的調速精度，完全可以滿足各種生產工藝工況的要求。
�、鄹邏鹤冾l器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表相連，并可與原設備控制回路相連接，構成部分閉環工程，如與原DCS工程實現數據交換和連鎖控制等。
�、芫哂芯偷睾彤惖夭僮鞴δ�，另可通過互聯網實現遠程監控功能。
�、菥哂须娏﹄娮颖Ｗo和工業電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時的安全可靠。
⑥電機可實現軟啟動、軟制動；啟動電流小，小于電機的額定電流；電機啟動時間可連續可調，減少了對電網影響。
�、邷p少配件的損耗，延長設備使用壽命，提高勞動生產效率。
綜合上述調速方式，我電廠選擇了當前最為先進的調速形式——高壓變頻調速，通過對眾多高壓變頻器廠家綜合考評，決定選用北京利德華福電氣技術有限公司生產的單元串聯多電平結構的高壓變頻器，該變頻器具有如下優點：
�、僭趪鴥雀邏鹤冾l器廠家中業績最多，工程運行穩定；
�、谌形慕缑骘@示，適合國內用戶；
③針對國內用戶量身定做，盡量考慮國內電網的綜合因素，在其可靠性，安全性方面有其獨到的技術優勢；
�、軆戎肞LC，易于改變控制邏輯關系，適應多變的現場需要。
三.工程配置方案
根據實際情況，四臺鍋爐風機變頻器及一臺給水泵變頻器的現場主回路均采用手動一拖一的方案，如右圖：
此結構是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（其中QF為原高壓開關柜內的斷路器）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。在檢修變頻器時，有明顯斷電點，能夠保證人身安全，同時也可手動使負載投入工頻電網運行等。
四.高壓變頻器改造實施情況
根據現場實際設備，選擇變頻器的型號如下：
上述五臺高壓變頻器于2005年8月19日運抵現場，至10月1日，全部安裝調試完畢，并投入運行，累計工期為一個月。
用于鍋爐風機調速的變頻器安裝于零米處，在鍋爐主控間配備一臺上位機，同時對四臺風機變頻器進行監控。另外對原有高壓開關柜控制回路進行改造，從變頻器控制柜取一對常開節點串入高壓開關柜的分閘回路，該節點定義為“合閘允許”，閉合有效。當變頻器送控制電自檢正常后，該節點閉合，可以通過原有的合閘回路給變頻器送高壓電。另從變頻器控制柜取一對常開節點并入高壓開關柜分閘回路，該節點定義為“緊急分斷”，閉合有效，當變頻器運行中出現重故障時，變頻器將自動停機，同時該節點閉合，高壓開關跳閘，斷開變頻器主回路高壓電源，對變頻器進行及時有效的保護。給水泵變頻器的高壓開關柜除了上述改造外，在變頻器運行前還將原有的電機差動保護回路斷開，如果電機需要轉入工頻運行，則該保護投入。
鍋爐給水泵變頻器安裝于給水泵旁，將上位機監控工程安裝于給水泵操作間內，對高壓開關柜同樣進行類似的改造，以滿足變頻器投運的要求。
五.運行情況及節能分析
四臺鍋爐風機變頻器從投運以來一直正常運行，由于6號鍋爐不是采用DCS控制方式，爐控操作盤上安裝空間有限，因此變頻器沒有使用硬連線方式進行遠程的控制，而是通過安裝一臺專用的監控上位機對變頻器進行啟動、停止及設定頻率等相應操作。因為上位機無法安裝于司爐工正前方，在操作及時性上難以保證，因此當前四臺鍋爐風機變頻器運時仍需要擋風板配合，即：根據鍋爐負荷情況，通過上位機將變頻器調整到較低的運行頻率（一般在40赫茲左右），擋風板開度在80%左右，當鍋爐風量需要微調時，通過擋風板進行及時調整，保證風量調節的及時性。
給水泵變頻器投運以來運行一直都很正常，在6號爐或7號爐單獨運行時，給水泵采用變頻器調速控制，將爐側給水閥門全部打開。進入冬季供暖后，6號爐和7號爐同時運行時，單臺給水泵需要滿負荷運行才能滿足負荷要求，因此需要將變頻器退出運行，電機轉入工頻運行。待用戶7號爐投入運行時（在建，220噸鍋爐），則可以實現兩臺給水泵同時運行，一臺工頻運行，另一臺變頻運行，變頻給水泵將起到補充給水的作用，通過變速電機來調整鍋爐給水量及給水壓力。
變頻器投入運行以來，節能效果顯著，風機節能數據如下：
注：以上按每年365天計算，按現在6號爐每年累計共運行10個月計算運行系數為：10/12=0.833 , 每年可節約電費為：158×0.833=131 萬元
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