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1 引言
纺织厂空调系统的作用是保障纤维织造工艺环境，对于纺织工艺质量具有重要的意义。纺织厂是高能耗企业，而纺织空调风泵类负载用电约占全厂用电的15%-30%，是用电量较大的一部分。纺织空调系统的节能不仅可以降低能源消耗，增加经济效益，还可以保护环境，减少大气污染。随着自动控制技术的高度发展和应用变频器的节能效果更为显著。目前，我国纺织企业所使用的空调型式众多，但总的要求和功能是一致的，既能使车间的温湿度保持在所要求的范围内，又能使车间的飞花和尘埃含量控制在允许限度内，同时要保持足够的新鲜空气补入车间以利于操作人员的身体健康。本文简要介绍了变频调速技术，同时对变频调速器在纺织空调行业的用途和性能优点做了概括总结，比较详细地论述了变频调速器应用在纺织空调系统中的节能的基本原理，并对其自动控制方法做了简单介绍.重点分析了变频调速器的节能效果，且给出了相应的近似计算方法。
2 纺织空调流程流程介绍
现代纺织空调是随着新中国纺织工业的发展而逐步建立起来的，其主要任务是在生产车间内创造和保持满足一定要求的空气条件，使车间内空气的温度、湿度、流动速度、含尘浓度与新鲜度能满足生产工艺和人体舒适的要求，不因室外空气参数和室内各种因素的变化而变化。纺织空气调节的作用一般有两个：其一、满足纤维织造生产工艺所适合的温度、湿度条件；其二、改善劳动条件，保护职工健康，提高劳动生产率。此外，在保证纺织企业生产质量和卫生条件的同时还必须要考虑系统节能。因此在设计时必须对几种空调方案进行认真比较分析，从而决定合适的空调方式。纺织厂空调系统在保证车间温湿度要求的前提下，应选择合理、经济、节能的空调系统。送、回风均应采用变风量调节的一次回风系统。为保证车间的气流稳定、温湿度区域差异小，各主要车间宜采用双风机系统。筒摇、准备车间在现阶段一股可采用单风机系统。、针对纺织厂的特点，空气处理均采用喷水洗涤处理，每套洗涤室最大送风量宜小于15万米3/时。空调室的设置应与工艺排列、厂房建筑相协调，符合占地而积小、系统布置经济合理的要求。在适当的地点，应设空调管理人员值班室，如有集中自动控制屏宜放在值班室内。纺织车间空调参数的设定与能源消耗是密切联系在一起的。据统计,夏季纺织厂车间温度每降低1℃,就需多耗冷量约10%，冬季纺织厂车间温度每提高1℃,也将消耗很大的热能。例如我公司车间在冬季车间温湿度考核指标将温度下限定在24℃，仅靠车间的散热量和车间的回风，车间温度能维持在22℃，空调工为了温湿度正表率也就被迫开光管加热器进行加热调整，但光管加热器对空气的处理是升温降湿过程，所以需要增加蒸喷进行等焓加湿，结果为了考核指标温度提高2℃，浪费了大量的热能。图1、图2是纺织厂空调设备的具体平面图。
（图片）
图1 纺织厂空调设备平面图1 （图片）
图2 纺织厂空调设备平面图2 3 纺织空调变频控制系统改造思路
风机是空调系统的核心设备，纺织空调原来使用的大多为仿苏制y系列轴流风机，其特点是风量小、耗电大、效率低，皮带传动，运行成本高，有时还会形成“煤灰纱”，影响产品质量。后来改造为fz系列轴流风机后，电机轴与风叶直联，不需要皮带传动，提高了运行效率，且为双速风机，有高、低两种转速可满足不同季节车间的需要，降低了运行成本，而且便于检修，很快得到了推广。这期间也出现了一些更加便于调节、节能的风机控制装置，其一就是改造为变频调速风机，这无论是加装变频调速器、还是加装无级变速调控系统，都能使调节工对风量的调节更自如、实现按需调节，并可节能；风机和水泵是空调调节系统的主要耗能设备，也是节能的重点。选择合适的空调风机和水泵，尽可能减少设计富余量，避免大马拉小车。同时把风机电机改为变频调速控制，从而改变了一年四季空调风机只能有一种转速运行的情况，实现了调节工可根据气象天气条件和生产工艺变化，自主控制空调设备送风量。坚持实施这种措施，可节约这部分总电耗的30%左右。在冬季或室外天气条件允许时适当关闭多套空调设备中的少数设备，满足车间生产的基本温湿度需要，节能效果更佳。改造后的空调风机电控原理如图3所示。（图片）
图3 空调风机变频工频控制原理图(部分) 淘汰落后的设备也是节能的有效途径。为降低能耗，我公司对效率低、能耗高的设备进行更新。
(1) 将老式深井泵换为出水量大、能耗低的潜水泵。过去的出水量80t的水泵功率为45kw，更新后的水泵出水量200t功率为55kw。
(2) 将老式轴流风机改为fz系列的节能风机，并增装变频器，实现无级变速。
(3) 采用新型节能喷嘴，由于新碰嘴压力低，水量小，雾化好，所以循环水泵也由过去的15kw变为了7.5kw。
4 纺织空调水泵节能分析
在纺织产品市场竞争加剧、传统纺织行业整体利润率下降的情况下，由于空调能耗占纺织综合能耗的30%左右，所以如何最大限度地减少空调能耗在纺织综合能耗中的比例、降低生产成本，精心调节、合理使用空调设备就显得十分重要。特别是企业产品类同，市场使各类企业都处于同一起跑线上，无论是企业整体调度、统一运作，还是车间承包独立经营，都迫使经营者不得不认真核算生产成本，减少空调能耗成为一个重要方面。空调运行管理也由过去的以空调温湿度指标考核为主，逐渐过渡到以满足生产工艺需要为主、空调温湿度指标考核为副。伴随着这种变化，一方面对空调相关工种的调节手段、技术水平等提出了更高的要求，使调节操作人员随时满足不断变化的生产工艺等诸方面的需要；另一方面也对传统的空调运行管理模式带来了挑战。同样的产品和质量，你的产品中所含的空调能耗费用较高、产品的制造成本相对就高，市场竞争能力势必降低。因而，适时调整空调设备的运行台时，在满足生产工艺温湿度需要的前提下，尽可能减少空调设备的运行台数和运行时间，减少这部分能耗费用，进而降低产品的生产成本、提高产品的市场竞争能力。需要注意的是，这种情况下空调操作人员更应提高责任心，加强巡回检查调节，针对车间情况迅速做出反应；对于个别区域要喷雾、单通风等辅助调节手段并用，力求花费较少的能耗费用来达到最佳的温湿度效果。同时，防止过分强调节约能源而使生产车间温湿度状况恶化，严重危及操作人员的身心健康。这些都是新阶段空调调节方面的新特点、新变化。统计表明目前正在运行中的产品存在着电机与负载匹配不合理，采用比较落后的阻力调节方式，负载的经济运行效率较差且尚有不少属于低效率的老型号产品。由于额定流量和功率是按照系统的高负荷来设计的，而系统的负荷却常常是随着工艺过程的需求而变化的。所以，在许多情况下，设备都运行在额定容量以下，因此需要采用各种工况调节手段。用普通阀门通过增加流阻来调节工况，必然会消耗大量能源，同时存在调节范围狭窄、阀门开度与流量成非线性关系，不利于自动控制等缺点。而采用电机调速技术后系统的节能效果一般可达到30～40％左右，且变频调速具有效率高、调速范围广、速度变化平滑等特点，并可不用更换电机，影响正常生产。对于运行工况需要进行调节的场合大多采用了调速技术，负载的经济运行效率较高，取得了比较好的节电效果。风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器(简称变频器)易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f(1-s)/p，(式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数)；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量q，压力h以及轴功率p具有如下关系：即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
4.1 节能案例分析
(1)以一台纺织空调使用的55kw风机为例。运行工况仍以24小时连续运行，其中每天11小时运行在90%负荷(频率按46hz计算,挡板调节时电机功耗按98%计算)，13小时运行在50%负荷(频率按20hz计算，挡板调节时电机功耗按70%计算)；全年运行时间在300天为计算依据。
则变频调速时每年的节电量为：
w1=55×11×[1-(46/50)3]×300=40167.5kw·h
w2=55×13×[1-(20/50)3]×300=200772.5kw·h
wb=w1＋w2=40167.5＋200772.5=240940kw·h
挡板开度时的节电量为：
w1=55×(1-98%)×11×300=3630kw·h
w2=55×(1-70%)×11×300=54450kw·h
wd=w1＋w2=3630＋54450=58080kw·h
相比较节电量为：w=wb-wd=240940-58080=182860kw·h
每度电按0.5元计算，则采用变频调速每年每台可节约电费9万多元。
(2) 另外还有二级水泵参数为：离心泵型号6sa-8，额定流量53.l/s，扬程50m；所配电机y200l2-2型37kw。在一天内变频调速可比阀门节流控制节省275.1kw·h的电量，节电率达42.1%。风机、泵类等设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，《中华人民共和国节约能源法》第39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明，变频器用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显，设备一次性投资通常可以在9个月到16个月的生产中全部收回。
5 结束语
随着新技术、新设备的不断推出，纺织空调也在不断地改进和发展。同时，为适应纺织产品逐渐形成的多品种、多批量的发展趋势和市场竞争的成本要求，空调设备的节能运行也成为纺织企业越来越关注的问题。这些都需要在今后的工作中做出更大的努力！中国的纺织行业方兴未艾，纺机设备技术进步和更新换代的速度将越来越快。变频器作为纺机设备的配套部件，将在提高纺机性能、改善纺织工艺、节约能源等诸多方便表现出越来越重要的作用。空调系统节能是一个系统工程，应该从多方面考虑。要使整个企业的空调系统提高到一个新的档次——高效、节能，则还需广大空调工作人员的共同努力。而我公司的空调系统经过几次改造，达到了高效、节能的效果，保证了生产的顺利进行。
11/3/2011
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