变频风机调速在中央空调控制系统中的应用

　　随着高层建筑的不断增加，中央空调的使用量也不断增加，在整个建筑能耗中的比重越来越大，其送风机经常运行在设计容量下，而在日常运行中的实际负荷大部分时间里只是设计负荷的70，因此节能运行就显得格外重要。商场、办公楼等区域的空调负荷随着时间变化会有较大不同，如晚间由于人员的离开，需要实际风量远小于白天人员高峰期的风量。

　　基于对实时的风量需要，应对风机进行控制管理，用改变送风机转速来改变送风量，使送风量能随着空调负荷变化而变化，达到节能效果，即采用变风量（VariableAirVolume，VAV）系统，变频调速节电效果明显，因此在中央空调中越来越多地使用变频技术，采用变风量系统节电率可达到50以上。

　　1中央空调系统中变频技术和控制技术的结合1.1变频调速节能原理变频风机的节能原理就是用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量，这是一个节电的有效途径。风机的特性曲线如所示。在用档风板控制额定风量Qi=100输出时，则轴功率Ni与面积AHiOQi成正比，若风量减半Q2 =50输出时，则轴功率N2与面积BH20成正比，它比N1减少不多，这是因为需要克服档风板阻力增大风压所致。如果采用调速控制同样风量减半输出时，转数由降至化，按风机参数比例定律画出时的特性曲线，C点为新的工矿点，这时轴功率风与面积CH3OQ2成正比，在满足同样风量Q2情况下，轴功能降低很多，节省的功率耗损△N与面积BH2H3C成正比，可见节电效果十分显著。从流体力学的理论也可知：风机轴功率与转速的三次方成正比。因此采用变频器控制其转速可实现节电目的。实际应用中是通过调节供电频率改变送风风机和回风风机转速，从而调整送风量，改变风机功率。变频后的风机转速可在很大范围内变化，实现无级变速，风机运行根据不同时刻所需不同风量而适时改变其转速，大限度工作在所需功率上；同时可降低空调机组噪声，变频器的软启动和平稳调速减少了对电网的冲击。变频技术和控制技术的结合是空调系统运行稳定的关键，变频技术的不断发展成熟以及控制技术的进步解决了空调控制领域的大部分问题。

　　1.2变频调速控制技术全新变风量系统中的风机出口温度控制原理如所示，具体做法是在风机出口安装温度变送器用来检测其温度，并与温度设定值作比较；然后以该温度变化量作为调节参数，送入调节器，进行本文提出的复合模糊PID算法计算，调节器给出控制信号送给变频器，变频器根据此信号给出电源频率调节风机的速度，改变送风风量，从而使风机出口处的温度稳定在设定值上。

　　变风S温度控制系统框图性能特点如下：整体结构强度高，总抬升力、推移力大，推移机尾动作迅速，实现了机尾的连续性移动，工作效率高。

　　结构合理，对底板比压小，对巷道底板适应性强，拉移时有效的保持了巷道底板的完整性。

　　自移装置采用了螺栓连接和铰接的结构方式，便于安装、撤除和维修。

　　快速、连续性的移动机尾，大大减轻了职工的劳动强度，缩短了生产准备时间，提高了开机率，提高了生产效率，有利于安全生产。

　　整体机尾和迈步式自移方式有效的降低了机尾偏移输送机中心线造成胶带跑偏事故，改善了输送机机尾的运行状况。

　　自移装置使用综掘机泵站提供的液压能，液压系统简单可靠，便于维护和操作，节省了设备投资费用。

　　4应用我矿在十采一横轨道巷（西）工作面掘进生产时，采用S150型掘进机进行截割装载，配套S-80型带式输送机和SGW-40T型刮板输送机运煤。带式输送机机尾采用迈步式自移装置，该巷道掘进进尺1800m，输送机机尾自移装置使用良好，取得了良好的经济效益。

　　燕保文，男，助理工程师，山东省淄博市人，现工作于兖矿集团兴隆庄煤矿综机维修中心主任，从事综机设备的管理工作。

　　1.3节能送风控制系统控制算法设计本文提出了一种复合模糊智能控制方案，继续参照。

　　其中以风机出口温度与设定温度之间的偏差和偏差变化量作为输入量，输出控制量为电源频率f，从而控制风机转速，改变风量，稳定风机出口温度。模糊控制近年在空调领域得到越来越多的应用，模糊控制鲁棒性好，且无需知道被控制对象的数学模型。但模糊控制从本质上讲是PD控制，不具有积分环节控制，因此单独使用模糊控制不可避免地要产生稳态误差。目前应用成功的数字PID控制具有简单、稳定性好、可靠性高的优点。但对于空调这样的非线性、时变系统，显然得不到很好的控制效果。因此，将两者结合使用可发挥各自优点，本文提出了一种复合模糊控制方法，当系统处于过渡阶段时采用模糊控制；进入稳态过程，如有稳态误差就切换到数字PID控制，消除稳态误差后再切换到模糊控制。

　　模糊控制就是模拟人脑思维决策方式进行控制，依赖专家控制经验，总结模糊控制算法中的模糊控制规则。以制冷为例，如果风机出口温度高于设定温度，且温度还在不断升高时，根据专家经验，就应多增加风量，也就是要提高电源频率的控制信号，变频器根据该信号提高风机内电动机转速，增加风量，使风机出口温度不断接近设定温度值。而当出口温度低于设定值，且还在持续下降时，就要多降低风机转速。这里的度进行比较得出偏差量E（k）和偏差变化量DE（k）=E（k>E（k-1）。F代表调节器给出的控制量电源频率。语言分档分别以下列方式给出：2软件设计中央空调一般采用直接数字控制（DirectDigitalControl，DDC）技术，通过检测输入设备采集各种信号送入微机，按照事先一定程序进行运算处理，然后得到输出信号，进行处理后控制执行机构。空调系统现场数字控制器主要由单片机、EPROM、RAM、接口芯片等组成，其软件按照功能可由监控程序和控制算法组成，监控程序主要有人机界面模块、数据采集与处理模块、数据通信管理模块等。

　　3仿真。

　　从仿真结果可看出，响应曲线光滑。无论从响应时间还是鲁棒性来看，都得到很好的试验结果；并可有效克服稳态误差，消除纯滞后对系统的影响，有较强抗干扰性和对环境的自适应能力。

　　4结论智能控制方法的不断创新和变频技术的发展将是中央空调控制系统的主要解决方法，变频器的引入实现了很好的电动机调速，不仅可以节约电源，还提供了舒适的环境，从而不断提高工作效率。在提倡节约资源的现代社会，变频器在中央空调中的应用将是社会发展的必然趋势。