摘要 利用PLC和变频器对风机进行控制，修改循环水系统的排水补水方式，达到空调运行时的节能效果。
关键词 空调系统；变频器；循环水；节能
净化空调系统主要功能就是恒温恒湿，在制药企业中用于保证药品生产环境，同时正确的使用对节约资源有很大作用。在空调运行过程中，风机运行时的电能以及循环水系统中的冷冻水，是空调系统中主要的耗能。
1 从电气控制系统谈节能
净化空调系统的特点是大风量，造成了它的高能耗，而合理的设计和管理能够在保证良好室内环境的前提下，还能大幅地降低运行成本。之前调节风量和风压，是通过通风管道上的风门调节，但是对风量是种很大的浪费，从节能的角度来说是很不经济的，而目前使用较多的就是变频控制系统节能。风机为变负载设备，风机的转速直接影响负载的大小，降低风机的风量和风压后，就能达到节能的目的。这类负载增加调速系统后，可以节约20%~30%的电能，节能效果还是非常可观的，而且一般的调速性能就能满足风机对调速范围和动态性能的要求。
1.1 变频器的选择
通常来说，生产设备的节能是通过减小输入功率或着缩短运行时间来实现。由风机的转矩、功率特性可知，当所需风量减小时，可降低其转速，相应的输入功率也随之减小，因次可大幅度节约电能；同时，在满足生产需要的前提下，间歇运转可以缩短运行时间，也可以节约电能。风机是一种减转矩负载，负载转矩与转速的平方成正比的减小，随着转速的降低，转矩也就降低了；次外，风机这类负载不用经常启停，基本上不会瞬时过载。可以选用普通功能变频器，在技术上可以完全满足实际需要。
选用变频器时，应先注意变频器的数据，变频器容量、电源电压、电流、输出频率等。这些都是选择变频器的重要依据。
1.2 PLC+变频器控制系统
电气控制系统是整个系统中的关键部分，系统采用闭环控制方式控制风机的转速。在送风岗位的出风口处装配风速和风压传感器，就可以根据传感器输出信号来反映出系统的运行情况。当风速和风压不符合要求时，PLC根据反馈回的数字信号来控制变频器对风机进行变频调速，增大或减小风机的转速，来满足生产工艺的通风要求，并由此达到了节能的目的。
1.3 人机交流系统
为了方便空调系统的控制及监控，在控制室配制触摸屏连接到PLC上，组建成了人机交流系统，通过人机界面可以对整个通风系统的运行状态和工艺参数进行人工调整控制，还可以实时监测变频器的输出频率、风量风速等数据的变化。在生产过程中有特殊要求时能够做到及时调整或者切换到人工控制模式。
1.4 夜间低频运行
制药企业的净化空调系统要求24小时不间断运行，保证洁净区对一般区保持风压的正压。所以在夜间无人期间也不能停止运行，但是维持正常生产时的风速和风压又会造成能源上的浪费。这就要求在不生产的时间段调低频率，同时也要满足风压的要求。
通过变频器的多频段运行功能可实现夜间低频运行，通过时间继电器设定夜间的空闲时间段，控制其夜间自动切换到低频段运行。在有特殊要求时也可手动转换频率，或者关闭时间循环控制，切换到人工控制。
1.5 改造效果
通过对空调风机控制系统的改进，既达到了工艺的通风要求，又节约了不必要的能源浪费，同时方便了操作人员的操作和监管，降低了劳动强度，大大节约了生产成本。现正常生产过程中，一台30kW的风机，除去空载损耗后全速功率为27kW，平均风量大约为全速的80%。通过变频调速后只需16.8kW，节约了10.2kW的功率，每年能节约电费7万余元。
2 从冷却水系统谈节能
空调系统中的通常设有两级表冷器，表冷器中需要循环冷冻水来除湿和降温。常用的冷水机组主机采用双螺杆压缩机，可提供5℃~15℃的冷冻水。循环水在运行一定周期后水质会发生变化，为了保护制冷机、表冷器和循环水管道，需要对管道中的水进行定期更换。当水的浊度＞15mg/l，钙离子＞220PPm，镁离子＞60PPm或氯离子＞150PPm时，就不能再继续使用了。
2.1 循环水补水系统现状
之前的补水一直使用的是饮用水，造成公司饮用水用量大；而生产中大部分的洗涤废水直接排入排污管道，没有实现水资源的充分利用。
冷水机组正常运行时循环水补水周期约为一周，周期很短，每年补充饮用水总量约1 500多吨。公司洗消岗位每天要使用纯化水、注射用水，每月产生洗涤废水总量约为六百余吨，完全满足循环水补水的用水量，且水质完全满足循环水系统的补水要求，离子含量甚至远低于之前采用的饮用水。
2.2 排水及循环水补水系统管路改造
在循环水系统运行期间经过工艺验证，改用离子含量低的洗涤废水代替饮用水作为循环水的补水水源。再通过管路改造，将洗涤废水排水管与回收池进水口相连，以实现洗涤废水的回收。将回收池出水口与循环水补水通过管路实现连接，以实现回收池中沉淀过后的回收水进入冷冻循环水系统。
2.3 补水操作改进
原循环水补水采用的是边补边排的方式，造成新补入循环水系统的补水随循环水的排放直接排走，增加了补水用量。而把先排后补的补水方式应用于补水操作，结合原有的补排方式则实现了补水的节约，大大减少了水资源的浪费。
2.4 改造效果
改造前循环水补水周期为一周，经过改造后，平均补水周期为两周。循环水补水水源全部为回收水，每年可节约饮用水近千吨，每年创造经济效益五千余元。
总结，通过对风机变频调速以及对冷冻循环水补水系统的改进，节约了电能及饮用水使用量，并提出了回收洗涤废水作为冷冻循环水补水水源的新思路，达到了节能减排的目的。
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