凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

劉志為，張彥慧，薛春雨

華北制藥股份有限公司天翔分公司，河北石家莊 050035

凈化空調(diào)系統(tǒng)主要功能就是恒溫恒濕，在制藥企業(yè)中用于保證藥品生產(chǎn)環(huán)境，同時正確的使用對節(jié)約資源有很大作用。在空調(diào)運(yùn)行過程中，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時的電能以及循環(huán)水系統(tǒng)中的冷凍水，是空調(diào)系統(tǒng)中主要的耗能。

1 從電氣控制系統(tǒng)談節(jié)能

凈化空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)是大風(fēng)量，造成了它的高能耗，而合理的設(shè)計和管理能夠在保證良好室內(nèi)環(huán)境的前提下，還能大幅地降低運(yùn)行成本。之前調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，是通過通風(fēng)管道上的風(fēng)門調(diào)節(jié)，但是對風(fēng)量是種很大的浪費(fèi)，從節(jié)能的角度來說是很不經(jīng)濟(jì)的，而目前使用較多的就是變頻控制系統(tǒng)節(jié)能。風(fēng)機(jī)為變負(fù)載設(shè)備，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速直接影響負(fù)載的大小，降低風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓后，就能達(dá)到節(jié)能的目的。這類負(fù)載增加調(diào)速系統(tǒng)后，可以節(jié)約20%～30%的電能，節(jié)能效果還是非?？捎^的，而且一般的調(diào)速性能就能滿足風(fēng)機(jī)對調(diào)速范圍和動態(tài)性能的要求。

1.1 變頻器的選擇

通常來說，生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能是通過減小輸入功率或著縮短運(yùn)行時間來實(shí)現(xiàn)。由風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率特性可知，當(dāng)所需風(fēng)量減小時，可降低其轉(zhuǎn)速，相應(yīng)的輸入功率也隨之減小，因次可大幅度節(jié)約電能；同時，在滿足生產(chǎn)需要的前提下，間歇運(yùn)轉(zhuǎn)可以縮短運(yùn)行時間，也可以節(jié)約電能。風(fēng)機(jī)是一種減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比的減小，隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩也就降低了；次外，風(fēng)機(jī)這類負(fù)載不用經(jīng)常啟停，基本上不會瞬時過載?？梢赃x用普通功能變頻器，在技術(shù)上可以完全滿足實(shí)際需要。

選用變頻器時，應(yīng)先注意變頻器的數(shù)據(jù)，變頻器容量、電源電壓、電流、輸出頻率等。這些都是選擇變頻器的重要依據(jù)。

1.2 PLC+變頻器控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在送風(fēng)崗位的出風(fēng)口處裝配風(fēng)速和風(fēng)壓傳感器，就可以根據(jù)傳感器輸出信號來反映出系統(tǒng)的運(yùn)行情況。當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)壓不符合要求時，PLC根據(jù)反饋回的數(shù)字信號來控制變頻器對風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，增大或減小風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來滿足生產(chǎn)工藝的通風(fēng)要求，并由此達(dá)到了節(jié)能的目的。

1.3 人機(jī)交流系統(tǒng)

為了方便空調(diào)系統(tǒng)的控制及監(jiān)控，在控制室配制觸摸屏連接到PLC上，組建成了人機(jī)交流系統(tǒng)，通過人機(jī)界面可以對整個通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)進(jìn)行人工調(diào)整控制，還可以實(shí)時監(jiān)測變頻器的輸出頻率、風(fēng)量風(fēng)速等數(shù)據(jù)的變化。在生產(chǎn)過程中有特殊要求時能夠做到及時調(diào)整或者切換到人工控制模式。

1.4 夜間低頻運(yùn)行

制藥企業(yè)的凈化空調(diào)系統(tǒng)要求24小時不間斷運(yùn)行，保證潔凈區(qū)對一般區(qū)保持風(fēng)壓的正壓。所以在夜間無人期間也不能停止運(yùn)行，但是維持正常生產(chǎn)時的風(fēng)速和風(fēng)壓又會造成能源上的浪費(fèi)。這就要求在不生產(chǎn)的時間段調(diào)低頻率，同時也要滿足風(fēng)壓的要求。

通過變頻器的多頻段運(yùn)行功能可實(shí)現(xiàn)夜間低頻運(yùn)行，通過時間繼電器設(shè)定夜間的空閑時間段，控制其夜間自動切換到低頻段運(yùn)行。在有特殊要求時也可手動轉(zhuǎn)換頻率，或者關(guān)閉時間循環(huán)控制，切換到人工控制。

1.5 改造效果

通過對空調(diào)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)，既達(dá)到了工藝的通風(fēng)要求，又節(jié)約了不必要的能源浪費(fèi)，同時方便了操作人員的操作和監(jiān)管，降低了勞動強(qiáng)度，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)正常生產(chǎn)過程中，一臺30kW的風(fēng)機(jī)，除去空載損耗后全速功率為27kW，平均風(fēng)量大約為全速的80%。通過變頻調(diào)速后只需16.8kW，節(jié)約了10.2kW的功率，每年能節(jié)約電費(fèi)7萬余元。

2 從冷卻水系統(tǒng)談節(jié)能

空調(diào)系統(tǒng)中的通常設(shè)有兩級表冷器，表冷器中需要循環(huán)冷凍水來除濕和降溫。常用的冷水機(jī)組主機(jī)采用雙螺桿壓縮機(jī)，可提供5℃～15℃的冷凍水。循環(huán)水在運(yùn)行一定周期后水質(zhì)會發(fā)生變化，為了保護(hù)制冷機(jī)、表冷器和循環(huán)水管道，需要對管道中的水進(jìn)行定期更換。當(dāng)水的濁度＞15mg/l，鈣離子＞220PPm，鎂離子＞60PPm或氯離子＞150PPm時，就不能再繼續(xù)使用了。

2.1 循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)現(xiàn)狀

之前的補(bǔ)水一直使用的是飲用水，造成公司飲用水用量大；而生產(chǎn)中大部分的洗滌廢水直接排入排污管道，沒有實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用。

冷水機(jī)組正常運(yùn)行時循環(huán)水補(bǔ)水周期約為一周，周期很短，每年補(bǔ)充飲用水總量約1500多噸。公司洗消崗位每天要使用純化水、注射用水，每月產(chǎn)生洗滌廢水總量約為六百余噸，完全滿足循環(huán)水補(bǔ)水的用水量，且水質(zhì)完全滿足循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水要求，離子含量甚至遠(yuǎn)低于之前采用的飲用水。

2.2 排水及循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)管路改造

在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行期間經(jīng)過工藝驗(yàn)證，改用離子含量低的洗滌廢水代替飲用水作為循環(huán)水的補(bǔ)水水源。再通過管路改造，將洗滌廢水排水管與回收池進(jìn)水口相連，以實(shí)現(xiàn)洗滌廢水的回收。將回收池出水口與循環(huán)水補(bǔ)水通過管路實(shí)現(xiàn)連接，以實(shí)現(xiàn)回收池中沉淀過后的回收水進(jìn)入冷凍循環(huán)水系統(tǒng)。

2.3 補(bǔ)水操作改進(jìn)

原循環(huán)水補(bǔ)水采用的是邊補(bǔ)邊排的方式，造成新補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水隨循環(huán)水的排放直接排走，增加了補(bǔ)水用量。而把先排后補(bǔ)的補(bǔ)水方式應(yīng)用于補(bǔ)水操作，結(jié)合原有的補(bǔ)排方式則實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)水的節(jié)約，大大減少了水資源的浪費(fèi)。

2.4 改造效果

改造前循環(huán)水補(bǔ)水周期為一周，經(jīng)過改造后，平均補(bǔ)水周期為兩周。循環(huán)水補(bǔ)水水源全部為回收水，每年可節(jié)約飲用水近千噸，每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益五千余元。

總結(jié)，通過對風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速以及對冷凍循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)的改進(jìn)，節(jié)約了電能及飲用水使用量，并提出了回收洗滌廢水作為冷凍循環(huán)水補(bǔ)水水源的新思路，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

[1]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]彭鴻才.電機(jī)原理與拖動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[4]羅雪蓮.交流變頻調(diào)速電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電氣時代，2003，11：68-70.

[5]鄭曉娟.配置多臺螺桿壓縮機(jī)的冷水機(jī)組節(jié)能分析[J].制冷，2001，1：52-54.