倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造研究

曾振華 寧德新能源科技有限公司

除濕機(jī)能源消耗較大，主要為電機(jī)功耗方面，因電機(jī)無調(diào)速的功能，系統(tǒng)節(jié)能受到限制，所以每年會消耗大量的能源，并且發(fā)生無用功耗的問題。變頻器屬于變頻技術(shù)產(chǎn)品，可通過轉(zhuǎn)變電機(jī)輸入頻率方式，有效調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、獲得電機(jī)節(jié)能效果。因此，本研究對倉庫除濕機(jī)實行變頻節(jié)能改造，進(jìn)而從根本上避免發(fā)生庫區(qū)能源消耗問題。

一、倉庫除濕機(jī)工作原理及無用功耗情況的分析

（一）除濕機(jī)工作的基本原理

當(dāng)前，物料倉庫應(yīng)用的為多功能除濕機(jī)，具有升降溫、調(diào)溫除濕等功能。經(jīng)壓縮機(jī)、冷凝器，以及冷凝風(fēng)機(jī)等構(gòu)成。除濕機(jī)通過制冷、風(fēng)送、溫濕度控制幾個系統(tǒng)組成。（1）溫濕度控制系統(tǒng)，PLC 可經(jīng)溫濕度傳感器獲取回風(fēng)口位置溫濕度相關(guān)數(shù)據(jù)信息，和設(shè)定溫濕度進(jìn)行對比后，合理控制除濕機(jī)的運(yùn)行模式?；仫L(fēng)溫濕度的設(shè)置，除濕機(jī)需實行降溫、除濕處理。如果回風(fēng)濕度不能達(dá)到設(shè)定的濕度要求（高于設(shè)定溫度），這時應(yīng)對除濕機(jī)實行降溫除濕處理；回風(fēng)溫濕度在設(shè)定溫濕度之下，則需立即停止使用除濕機(jī)。啟動濕度優(yōu)先模式下，回風(fēng)濕度在設(shè)定濕度之下建議停止使用除濕機(jī)。（2）制冷系統(tǒng)通過壓縮機(jī)壓縮產(chǎn)生高溫高壓制冷劑氣體，可借助四通閥的作用進(jìn)行控制，但是如果流向冷凝器熱量則會傳于空氣，這時空氣溫度增加，從而達(dá)到最佳的升溫除濕效果。而進(jìn)到冷凝器中冷風(fēng)機(jī)會將熱量傳于空氣，這時利于獲得降溫除濕目的，制冷劑于冷凝器中冷凝為常溫高壓液體，使得膨脹閥節(jié)流進(jìn)到蒸發(fā)器中，此時會吸收空氣中的熱量、形成低溫低壓的氣體，在此之后進(jìn)到壓縮機(jī)壓縮。（3）風(fēng)送系統(tǒng)可將潮濕空氣吸入回風(fēng)口、通過蒸發(fā)器冷卻，待析出水分通過冷凝器、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)經(jīng)送風(fēng)口送至庫內(nèi)，和其內(nèi)部空氣為混合的狀態(tài)，這時則能夠吸入回風(fēng)口、如此循環(huán)。

（二）除濕機(jī)無用功耗狀況

除濕機(jī)在倉庫溫濕度調(diào)節(jié)中應(yīng)用，可提供物料自然醇化所需的溫濕度環(huán)境，能源消耗為電機(jī)功耗方面，電機(jī)功耗在除濕機(jī)總能源消耗95%左右，電機(jī)有用功率中P、U、I 分別為：功率、電壓、電流。需要注意的是，cosΦ 表示功率因數(shù)，經(jīng)電機(jī)負(fù)載率確定即為負(fù)載率更高、功率因數(shù)更高，這時電機(jī)所致無用功率則會隨之降低。倉庫大型除濕機(jī)電機(jī)不具備調(diào)速功能，開啟后額定轉(zhuǎn)速保持不變、為最大負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。除濕機(jī)通過每個庫房所需最大除濕量進(jìn)行配置，可留有除濕的余量，物料入庫、倉庫容量增加，所以會導(dǎo)致庫房空間受到影響。相同溫濕度的條件下，除濕機(jī)的除濕量降低、除濕機(jī)運(yùn)行庫中空氣濕度減小，致使除濕機(jī)的除濕量隨之發(fā)生改變。因為除濕機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速沒有較大變化，故而電機(jī)需要的負(fù)荷、實際負(fù)荷下降，功率因數(shù)隨之改變，電機(jī)運(yùn)行所致無用功率提高。除濕機(jī)手動模式下強(qiáng)制除濕時庫房內(nèi)濕度降低，能結(jié)合除濕機(jī)工作原理確保蒸發(fā)風(fēng)機(jī)保持最大轉(zhuǎn)速，經(jīng)回風(fēng)口進(jìn)到庫房，這時空氣流量無較大變化，但庫房內(nèi)空氣濕度會隨之改變。單位時間內(nèi)蒸發(fā)器所致除濕量降低、蒸發(fā)器工作負(fù)荷下降，壓縮機(jī)為全速、負(fù)載的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，會增加無用功的消耗。與此同時，電機(jī)啟動期間瞬時電流為額定電流6倍左右，這時能源消耗較大并對電機(jī)構(gòu)成較大危害。當(dāng)電機(jī)瞬時加速、傳動件壓力加大，對于設(shè)備的影響是非常大的。通過變頻器啟動利于處理上述問題，有助于對電流實行限制，并保證電機(jī)順利啟動、加強(qiáng)對電機(jī)的保護(hù)。

二、倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造狀況的研究

（一）倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造技術(shù)方案

除濕機(jī)節(jié)能改造主要目的：降低除濕機(jī)電機(jī)運(yùn)行過程中無用功耗，電機(jī)功率消耗計算公式為√3UI=P，功率P*功率因數(shù)可以計算出電機(jī)的最后功率，這時能夠提高功率因數(shù)、降低無用功耗。需要注意的是，若是加大負(fù)載提高功率因數(shù)，則無法有效應(yīng)用倉庫現(xiàn)有資源。與此同時，可通過變頻器的方式有效控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、無用功功耗。工業(yè)三相電頻率50Hz 時經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速n、供電頻率f 可明確關(guān)系，即為n/nc為f/50。其中，s 表示電機(jī)轉(zhuǎn)差率，除濕機(jī)內(nèi)壓縮機(jī)和蒸發(fā)風(fēng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)差率約為0.02，1-s 為屬于三相電機(jī)轉(zhuǎn)動同步表現(xiàn)，變頻器控制其變化不明顯，可將其作為定值。這時的P 為電機(jī)磁極對數(shù)、nc表示電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，合理使用變頻器技術(shù)有助于在變電設(shè)備供電頻率發(fā)生變化時候，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變，經(jīng)改變輸入電壓的方式調(diào)節(jié)電機(jī)供電頻率調(diào)速，頻率變化的范圍≥10%。通過研究明確變頻器輸出頻率、輸出電壓呈正關(guān)系。需要注意事項：電機(jī)定子阻值R 不變下，電機(jī)輸入電流I 會受到輸入電壓U 因素影響，因而在改造前需考慮到資金投入問題，經(jīng)對除濕機(jī)工作原理、電機(jī)功耗比重方面的分析，預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益并對蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)進(jìn)行變頻改造，從而達(dá)到最理想的節(jié)能目的。值得一提的是，改造方案能于原有除濕機(jī)之上添加D/A 模塊、25kW 輸出變頻器。此外，能夠結(jié)合空間溫度、濕度對并聯(lián)運(yùn)行蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)變頻調(diào)速，節(jié)能效果較為理想。

（二）倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造控制方法

結(jié)合空氣溫度、濕度發(fā)現(xiàn)，除濕機(jī)運(yùn)行過程中倉庫溫度、濕度應(yīng)分別設(shè)定在25°C、55%。設(shè)置除濕機(jī)電機(jī)控制頻率時候，將溫度下線作為參照合理設(shè)定電機(jī)輸入頻率。采取編程控制器PLC 經(jīng)溫濕度傳感器，可及時獲取回風(fēng)口位置溫濕度數(shù)據(jù)信息，然后和之前設(shè)定的溫濕度數(shù)據(jù)實行對比處理，考慮啟動除濕機(jī)或是停止除濕機(jī)。當(dāng)除濕機(jī)開啟后，PLC能夠獲取溫度濕度數(shù)據(jù)，如果需要調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出數(shù)字量，建議通過轉(zhuǎn)換D/A 變頻器方法，對變頻器頻率作以相應(yīng)調(diào)整，如此一來利于確保蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)負(fù)制冷，以及除濕量為恒定狀態(tài)，規(guī)范使用能源。

（三）倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造收效測算方法

以滿足單位標(biāo)準(zhǔn)的庫房除濕機(jī)為主，共配備2 臺除濕機(jī)將額定功率、除濕量分別設(shè)置為28kW、每小時35kg。然后，對庫容量在75%左右?guī)旆繙y試，除濕機(jī)額的溫濕度分別為：28°C、60%條件下開啟，濕度為55%的時候停止，使用時間和耗電量分別為2h、每小時120kW。用變頻范圍10%變頻器改造除濕機(jī)后利于控制調(diào)速、降低濕度，而且除濕機(jī)省電在15%左右。由此表示，進(jìn)行除濕機(jī)變頻節(jié)能改造，可以確保能源消耗控制在規(guī)定范圍，并且降低無用功消耗。

三、結(jié)語

實行倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造投入的成本較高，但是在實現(xiàn)低碳節(jié)能、加強(qiáng)對設(shè)備的保護(hù)，以及促使系統(tǒng)運(yùn)行效果和安全方面，均存在有利的影響。針對于此，建議對倉庫除濕機(jī)變頻節(jié)能改造處理，以便獲得長期經(jīng)濟(jì)效益。