变频调速系统在制冷机组节能改造中的应用

2021-07-28韩超

设备管理与维修 2021年12期

韩超

（大庆石化公司腈纶厂电仪车间，黑龙江大庆 163000）

0 引言

在当前可持续发展背景下，传统制冷机组必须要积极进行节能改造，充分利用现代化技术，改变制冷机组运行方式。在变频调速控制中，PLC 控制模块使得变频器具有更好的兼容性和抗干扰性，可以在各种条件下都保持较好的稳定性，发挥该控制方式的优势。因此，制冷机组节能优化改造时，基于PLC 控制的变频调速方式成为必然选择。相关设计人员需结合制冷机组运行情况，引入PLC 控制变频调速技术，有效调节整个机组运行参数，保持最为良好的运行状态和制冷效果。

1 PLC 控制变频调速技术在制冷机组中应用的意义

制冷机组运行中，基于PLC 控制的变频调速具有突出优势。触摸屏和PLC 使得整个机组运行过程中，本地与远程控制更为便捷和高效。机组运行过程中，控制系统可以实时自动采集和记录运行数据、运行曲线等，使得制冷机组运行时，可以实现可视化管理与控制，达到最为理想的节能效果。与传统制冷机组相比，该变频调速系统控制下的制冷机组具有以下特征。

（1）节能控制。制冷机组中采用基于PLC 控制的变频调速技术后，PLC 即可根据客户在触摸屏侧设定的制冷系统吸气压力、吸气压力目标值，自动控制机组压缩机的运转频率。在这一控制模式下，制冷系统回路冷量的输出将更为稳定，使得机组运行过程中，压缩机的启停次数得到有效控制。压缩机可以维持正常使用，提升了运行效率，达到了节能目标[1]。

（2）多重保护。制冷机组运行过程中，PLC 控制系统和变频器在使用时，同样需要高低压压差开关、油压差开关、过电流继电器、冷冻油液位控制器等。这些配套设施使得整个制冷机组在运行过程中，PLC 可以采集各种设备设施信息，进而通过有效分析信息，第一时间发现问题。出现异常情况后，控制系统会立即发出警报，相关模块会立即启动保护功能，避免突然的启停等对其他部件造成损坏[2]。

（3）数字化管理。PLC 系统和变频器本身具有一定的数字化和自动化特征，在制冷机组中应用，可以将触摸屏作为交互窗口。有关人员可以直接在触摸屏上开展相应的历史数据查询等操作，实现了数字化管理，管理更为高效和便捷。

2 基于PLC 控制的变频调速系统在制冷机组节能改造中的应用

制冷机组运行过程中，制冷效率在很大程度上受到环境温度的影响。因此，若要使制冷机组运行时保持最为良好的运转状态，就需要利用控制系统有效控制环境温度，全面提升控制精度。若要满足控制精度要求，就需要使控制系统具有更高的可靠性和操作便捷性。控制系统包含PLC 逻辑控制系统、变频器和触摸屏等（图1），不仅可以满足制冷机组的控制需求，也可以保持控制精度，使得整个机组可以保持稳定、可靠的运转状态。节能改造方案：利用2 台冷却泵M1、M2，2 台冷冻水泵M3、M4，实现转速灵活控制，大大提升其运行效率，减小能耗。

图1 控制系统功能结构

2.1 控制系统硬件设计

冷却泵主电路原理如图2 所示，KM2 是M1 的变频接触器，只有当KM2 与M1 变频器正常接通以后，才能够保持正常运转状态。KM1 是M1 的工作接触器，当KM1接通以后，原水泵的控制电路方可正常投入工频运行。KM4 和KM3 分别作为M2 的变频接触器和工频接触器。在此过程中，2 台冷却泵的变频接触器都处于PLC 系统控制下。机组运行过程中，利用2 个薄温度传感器（PT100）有效控制冷却水的出水和回水温度。模拟量输入模块可以使得2 个薄温度传感器之间保持良好连接，运行时，传感器获得的数字量信息可以直接在PLC 控制模块下实现运算和分析，模拟输出模块可以将运算结果有效转化为所需的模拟量。在这一方式下，水泵转速得到有效控制，节能效果显著[3]。

图2 冷却泵主电路原理

2.2 控制系统的输入/输出分配和接线

PLC 是一种新型控制系统，微处理器是控制核心，可以有效处理各种输入输出数据。PLC 控制器中集成了计算机、半导体存储和自动控制等多种现代化技术，其应用优势非常突出。接线过程更为简单、便捷和高效，即使是一些复杂的控制功能，同样可以通过编程方式有效实现，不仅体现在逻辑控制上，还可以实现模拟量控制和顺序控制，具有较高的可靠性和抗干扰性[4]。

在制冷机组运行过程中，PLC 控制的变频调速系统可以使得并联压缩机的运行状态控制更为便捷。借助于制冷系统中的吸气压力传感器，PLC 控制器可以在系统运行时，自动实时采集吸气压力传感器的吸气压力参数，在此基础上变频器就可以对输出频率实现更为精准的控制。PLC 还可以对制冷机组的安全性加以控制，使得制冷机组可以始终保持在最为理想的运行状态。

2.3 人机界面画面的制作与操作

基于PLC 控制的变频调速技术在制冷机组节能改造过程中，人机界面主要为触摸屏。人机界面形成以后，就可以在整个制冷机组运行过程中，灵活对另一台计算机生成的信息数据等加以全面存储，根据上位机或者触摸开关指令，即可实时显示数据。上位机与人机界面之间的连接由总线实现，上位机获得的各种数据和信息被快速传输到人机界面[5]。触摸屏可以根据制冷系统的吸气压力、吸气压力运行曲线，在屏幕上实时显示出来并有效存储。触摸屏还可以对制冷机组加以实时警报和警报数据的存储。