第1个回答 2023-03-03
摘 要：本文通过对不同风压下船用变频空调进行特性分析，得出了变频空调使用、维护的基本方法。 关键词：变频；空调器 1引言 变频技术是九十年代初期发展而来的新技术，如今已经成熟运用于家用变频空调领域。和传统空调相比，家用变频空调具有技术含量高、智能运行快、节能环保等优点。同第一第二代测量船相比，新测量船为了给船员提供更加舒适的工作和生活环境，同时提高空调系统运行可靠性、降低空调系统的运行成本，在空调系统也采用了变频技术。变频器的使用有多少节能、环保的实效是我们研究的主要问题。本文通过技术分析，对不同风压条件下风机技术参数量化分析，得出了新测量船变频空调运行特性和变频空调使用、维护的基本方法。
2 家用与船用变频空调的区别
2.1家用变频空调原理
目前在家用变频空调中，广泛应用的有两种变频方式，分别是交流变频和直流变频，其中广泛应用的是交流变频。交流变频是在空调器的电源部分通过整流电路变为直流电，为变频器提供直流电流，然后通过三相逆变器，将直流电变为频率可变的三相交流电来驱动变频压缩机。
为使空调器能与室内温度和符合情况相适应，PWM控制器根据室内机检测到的室温和设定温度的差值，通过微处理器产生一个适合的信号和运转频率信号，这个可变的运转频率信号通过PWM控制电路使逆变器产生模拟三相交流电压施加到压缩机三相感应电动机上，使电动机的转速发生变化，以达到调整压缩机制冷量的目的。
2.2船用变频空调原理
某船空调器变频控制没有采用可变速压缩机的变频方式，而是由螺杆压缩机提供温度恒定的冷媒水至各个空调器，在各空调器供风风机及回风风机加装变频器，根据设定风压信号调节风机转速达到调节室内温度和供风量的目的。
如空调器控制图所示，首先设定该空调器供风风机出口风压，风压传感器输入4-10mA至空调器PLC，由空调器PLC根据实际风压与设定风压进行比较，然后输出0-10V至变频器调节适当的频率至供风风机，由 得出，改变频率f，调节供风风机的转速N，从而使出口风压达到设定值。
式中，s——转差率；
N——电机转速，单位为r/min；
f——电源频率，单位为Hz；
P——电机磁极对数。
3 船用空调器变频特性分析
为了量化分析变频器对空调器风机的特性，我们通过改变同一台空调器供风风机风压设定值，研究不同负荷下变频器对风机的影响。以AC-18空调器为例，我们设定风压1000-2200Pa，分别记录了输出频率、电机转速，电机电流、电机电压、电机功率、电机转矩几个参数来分析。
3.1 精确调节风压，调节范围宽
变频器的使用，使风机出口风压可以根据人员的需求进行精确调节，且风压波动可以控制在±50Pa之间。从空调器风机频率-风压图中我们可以看到，通过改变不同的频率，风压可以由1000Pa-2200Pa之间任意调节，满足了不同状态下对风机出口风压的需求。
3.2 降低风机转速，经济性好
一般来说，空调系统风道压力控制方法主要有三种，分别为：
1)空调泄放法
当风道静压超过一定值时，通过泄放口向舱室之见回风口走廊泄放空气，这种方法消耗最大，效率最低。
(2)风机出风风门节流法
外界负荷较小时，为消除过高的系统风压，可调节风机出口空气分配箱中的节流阀，从而消除风机的剩余压头，以降低阀后压力，使系统静压稳定。这种调节方法使风道特性变陡，可能发生喘振。
(3)改变风机转速的风道静压调节方法
采用这种方法不改变原有风道特性，通过风机转速调节，能大幅降低风机负荷，效率较高。从空调器风压Pa-功率P%图中可以看出采用改变风机转速的方法能大幅降低风机负荷，在1000Pa和2200Pa风压时，风机功率分别为额定功率的22%和63%。
3.3 降低启动电流，稳定性高
一台电动机刚接通电源时，n=0，转差率s=1，转子上的电流达到最大。通常，电动机启动时定子绕组的启动电流与额定电流的比值为4～7，由IN=16.8A知，即使按最小比4来计算，Ist=16.8×4=67.2A。
过高的起动电流可能造成的不良影响有：
(1)使线路压降增大，致使负载端的电压降低，从而使电动机本身的启动转矩随端电压的降低而减少，甚至不能启动，而且还会影响同一线路上其他负载的正常运行。
(2)使电动机绕组铜耗增大，发热增加。起动过程长，次数越频繁，发热就越严重。这将加速电动机中绝缘材料的老化，缩短使用寿命。
采用变频器后，启动频率可以由0开始增加，大大降低转差率s，启动电流也可以相应的由0开始增载，有效的降低了不良影响。
3.4 采用plc动态控制，恒温性强
由定子绕组中的感应电动势公式：
可知，若U不变，设f增大，则Φm减小，电磁转矩M减小；反之，f减少，则Φm增大，这将导致电动机磁通饱和，增加励磁电流和铁损，最终导致电机过热，长时间运行将最终烧毁电动机。因此在调节f的同时还要调节电机电压U使U/f的比值基本为常数。
我船变频器才用反馈电路和电机控制电路，通过内部反馈电路控制U/f比值基本不变，很好的控制了长时间运行状态下电动机温度。从U/f比例表中，我们可以看出误差被控制在0.25%以内。
3.5 降低系统噪声，舒适性佳
船员住舱对舒适性提出了更高的要求，采用变频器后，能够降低空调系统噪声，增强住舱舒适性。我们用测声仪对
4 船用变频空调管理方法
4.1启动时的管理
(1)检查绝缘
空调器启动之前，首先要检查空调器电控箱及电机绝缘，确定各元器件外观良好，内部元器件没有短路或者绝缘大于0.5MΩ的现象。
(2)检查变频器内部接线
由于变频器接收空调器PLC输出0～10V的输入信号，接线虚接、断路都将导致线路内阻加大，压降加大，影响变频器的正常使用。
(3)采用变频启动风机
采用变频起动可以使电机转速平滑上升，减少电机的对轴承的机械磨损；同时减小起动电流，避免了起动电流对电网的冲击,提高电动机运转稳定性。
4.2 使用中的管理
(1)保持变频器内部清洁
变频器内部采用的元气件，对外界环境要求较高，如果灰尘过多或着潮湿度过大将导致集成电路内部锈蚀、连接点虚接，严重影响变频器的使用寿命。在变频器的日常维护与管理中，要时刻注意其内部洁净度，如果积尘过多，应及时清理。
(2)检查风压传感器是否正常
风压传感器是将风压信号转变为电信号输入给空调器PLC的元器件，如果其运转不正常，将导致变频器整个反馈回路无法工作，因此在巡视空调器室时要特别留意其工作状态。
(3)检查风机轴承、皮带、运行声音是否正常
空调器风机长时间运行，轴承、风机皮带都可能发生磨损，在巡视空调器时，要检测其轴承温度，听其运行声音，如果出现异常要立即停机检查。
五、结束语
本文简要分析了家用变频空调和船用变频空调的基本原理，对船用变频器进行了特性分析，总结了变频器管理的基本方法。
参考文献
[1]王照清.维修电工.中国劳动社会保障出版社，2007
[2] 秦曾煌. 电工学. 高等教育出版社，2004
[3] vacon. vacon_NXL_Usermanual，2000
作者简介
刘 昕（1985-），男，陕西户县人，工程师，2007年毕业于海军工程大学，学士学位，主要从事轮机工程研究。