厨房抽排风系统节能改造技术手册

1）现状诊断

厨房抽排系统中的抽油烟机、新风机是一种通用机械，广泛用于宾馆酒店、学校、办公建筑等建筑类型的厨房中。在炒菜高峰期，同一时间产生的油烟大而且急，同时厨房温度也会急剧上升，需要抽油烟机和新风机以很大的功率输出。而抽油烟机抽油烟过程是一个时变性的动态系统，其运行工况受油烟大小、油烟浓度、温度等诸多因素的综合影响，是随时变化的，且始终处于波动之中。抽油烟机和新风机很大部分时间，比如准备阶段是没有必要使用最大风量的，而抽油烟机和新风机电机工作时始终处于一个固定的频率状态，无法随着抽油烟过程变化能耗输出。

抽油烟机和新风机运转过程中会产生强烈的噪声，一般在90 dB以上。抽油烟机和新风机的噪声主要来源于以下3个方面：一是由于风机叶片在旋转时与气体相对运动，产生压力脉动而形成的；二是谐波磁场振动力所产生的噪声；三是风管白铁皮振动产生的噪声。任何一种电机噪声都由振动产生，振动是事故的隐患所在。它使电机迅速地老化，同时振动引起的噪声会消耗能量，也影响电机的性能。因此，通过使用厨房抽排系统节能降噪装置来降低电机转速，从而节约电机能耗。

2）改造方案的选择

通过应用厨房抽排系统节能降噪控制装置，将油烟浓度、油烟量、室温的测试和分析，转换为计算机可以利用的数字量程，并使量程与电机频率动态对应。从流体力学原理知道，电机转速与电机功率有如下关系：

式中　Q——风量；

H——风压；

P——电机轴功率；

n——电机转速。

当厨房的油烟较小时，实际需要的抽风量也相应较小，降低电动机转速，电机的输入功率也相应的减少。如风量减少到80%，转速也下降到80%，其轴功率则下降到额定功率的51.2%，此时节能48.8%；若风量下降到50%，轴功率将下降到额定功率的12.5%，此时节能87.5%，节能潜力非常大。同时，由于电机转速下降，管道所产生的振动也会相应降低。再通过滤波器对输出谐波进行调整，采用多重化的正弦脉宽调制SPWM技术，输出的谐波非常小，不增加电机的运转噪声，避免电机额外发热，减小转矩脉冲，减少设备的机械应力。(www.xing528.com)

使用厨房抽排系统节能降噪控制装置，抽油烟机电机的频率随管道中油烟量的大小动态变化，新风机电机的频率也随厨房室温和油烟量的大小动态变化。功率输出的大小取决于风量的变化，因此可以节约电能，并且通过减少转矩脉冲和抑制谐波的技术降低电机的振动，从而降低噪声。另外本产品的功率补偿、软启动的功能也能产生节能效果。由于风量根据需求量动态变化，这样就不会因为风力不足而产生积累油污、室温过高的问题。

3）主要技术

厨房抽排系统节能降噪控制装置是一种先进的电机变频驱动及节能控制一体化装置，其采用先进的微型计算机技术、自动化模糊控制技术、节能控制技术、管道油烟控制技术、智能调速技术以及传感器技术，实现对被控过程参数（如厨房温度、湿度、负压，油烟流量、浓度）的优化调节，从而将厨房抽排风机控制在最高效率下运行，使其达到最佳的节能效果，其拓扑示意图见图7.33。本产品主要由节能中控系统、电机控制单元、数据采集器（终端设备）、控制软件系统等组成，其工作原理简述如下，工作原理框图见图7.34。

节能中控系统：主要由一体式上位机、下位机（PLC）等组成。它是整个系统的大脑，所有参数设置和控制命令全部通过节能控制软件实现。节能中控系统和电机控制柜之间通过高速专用数据通信线连接（MODBUS、485接口）。由于受厨房管路和空间的限制，很难大规模布线，数据采集终端获得的信息通过ZigBee无线网络与节能中控柜连接，实现了信息的集中管理和操作的集中控制。

图7.33　抽排风系统节能降噪装置的拓扑结构示意图

图7.34　抽排风系统节能降噪装置的工作原理框架图

数据采集终端：主要由油烟传感器、温度传感器、采集电路板、变送器、ZigBee收发模块、Atmega单片机等部分组成。它用于采集抽油烟机主风管油烟量、分支风管油烟量、厨房环境温度、负压、厨房环境油烟量等现场信息，将油烟量、温度等模拟信号转换为数字信号，并通过ZigBee无线网络与“节能中控系统”相连。该终端设备具有体集成度高、体积小巧、易于实施、可靠性高、低功耗、集成ZigBee无线网络的特点。

电机控制单元：主要由变频器、电能表及控制电路等部分组成。它是系统执行单元，根据节能控制软件发出的指令进行电机调速操作，同时电机控制柜自带无功补偿模块、稳压模块和谐波控制模块。调速模块使电机的输出功率随实际能量需求的动态变化而变化；无功补偿模块提高了电能的利用率；谐波控制模块很大程度上消除了高次谐波的干扰，从而实现了节能和降噪的效果。采用变频改造时，注意吸油烟机及新风机同步变频改造以保持厨房抽送风的平衡，并保持厨房为负压。国家标准《吸油烟机能效限定值及能效等级》GB29539中规定吸油烟机分为5个能效等级，节能改造中应选用2级及以上的产品。