单位文秘网 2022-02-22 08:42:25 点击: 次
安全化、节能化,空调用户一般会安装群控系统采集中自动控制系统设备,其中以PID群控系统最为常见,即:通参数设定来变频调节冷却塔、冷冻水泵的PID,且可使系统全年自动化持续运行。目前,随着一些大型高效冷冻机组的开发和运用,传统的PID群控系统难以满足系统的节能需求,而要求设计新的群控系统来实现系统节能降耗,即:综合考虑冷冻机组、冷却塔和水泵的能耗,并按需自动调节参数,以提高系统能耗。下面,文章首先进行冷冻机房群控系统节能分析,然后再提出节能策略。
二、系统节能分析
(一)冷水机组能耗分析
在自动控制中,冷冻机房群控系统一般以冷冻水出水温度、冷却水进水温度为控制参数,即为趋近温度。趋近温度一般与热阻、负荷和水流量有关,取值范围为0.5-2.5℃,即:当趋近温度介于该温度区间时,表明冷水机组运行状态好;当趋近温度>5℃时,表明冷水机组结垢严重或水流量极低。因为冷凝器与蒸发器的传热热阻集中于水侧,则趋近温度在一定负荷下与水流量的关系。
分析发现,当冷却水、冷冻水比额定流量的40%高时,趋近温度的降幅≤1℃;当比额定流量的40%低时,趋近温度增幅明显。据此,在冷水机组生产中,厂家一般要求冷却水、冷冻水的流量不能比额定流量的50%低。
(二)冷却塔能耗分析
从冷却塔热平衡的角度来看,进塔空气湿球温度一般比冷却水进水温度低,两者的差值即为逼近温度,其取值范围为3-6℃。分析发现,假如逼近温度太低,则风机能耗增幅明显;反之,则冷却塔能力发挥受限。假如天气与负荷条件一定,则逼近温度会在冷却水流量增加时微降,但其中冷却塔风量起决定作用。
(三)冷却水侧节能分析
分析发现,假如天气与负荷条件一定,冷却水温差不变,冷却水出水温度降低,则冷凝温度、逼近温度将同步降低,继而引起压缩机电功率降低和冷却塔风机功率升高。假如冷却水出水温度降低,冷却水温差下降,则将引起冷凝温度微降、逼近温度上升,继而引起压缩机电功率微降、冷却水泵功率升高和冷却塔风机功率降低。可见,冷却塔、冷却水泵、冷水机组之间的能耗关系复杂且相互矛盾。在高温、高负荷的条件下,冷水机组的能耗是主因,应尽量降低冷却水出水温度,并尽量使冷却塔与冷却水泵满负荷运行;在低温、低负荷条件下,应提高冷却水温差和逼近温度,以使冷却塔与冷却水泵的能耗降幅更大。
(四)冷冻水侧节能分析
研究发现,假如用户的需求一定,则每对应一个冷冻水出水温度,都有一个满足末端需求的最低冷冻水质量流量,且该质量流量可在试验中确定。假如天气与负荷条件一定,冷冻水出水温度升高,则系统需要的最低冷冻水质量流量增大,继而引起压缩机电功率降低、冷冻水泵风机电功率升高,且两者的关系相互矛盾。
三、冷冻机房群控系统节能方案
综上分析,介绍了一套简单、节能效果好的冷冻机房群控系统节能方案,其主要内容包括:
第一,选择变频冷却塔、冷却水泵和冷冻水泵,冷水机组选择变频压缩机,而水泵机组互为备用;根据设定的冷冻水出水温度、冷却水出水温度、冷冻水温差、冷却水温差与反馈的偏差,分别控制冷水机组、冷却塔、冷冻水泵和冷却水泵的PID。
第二,在PID控制中,将冷冻水出水温度、冷却水出水温度、冷冻水温差、冷却水温差作为设定值,并在参数优化数据库中,根据蒸发器负荷(或制冷量)、外界空气参数的输入反馈实时选出最优组合。
第三,对于外界空气参数的输入反馈,可用进塔空气湿球温度予以描述,并根据室外温湿度传感器反馈数据算得;对于蒸发器负荷(或制冷量),可根据冷冻水质量流量、冷冻水进出水温度参数传感器反馈数据算得。
针对上述方案,其核心是建立参数优化数据库。在不同的蒸发器负荷(或制冷量)、外界空气参数条件下,可利用设备选型软件或参考试验数据,并运用线性回归法来计算确认冷冻水出水温度、冷却水出水温度、冷冻水温差、冷却水温差的最优参数设定。
四、讨论
为了验证前文提及的冷冻机房群控系统节能方案,举例予以说明:根据末端温度调节阀在最大负荷时的开度,得到不同冷冻水出水温度条件下的最佳冷冻水温差;在额定值6℃的附近选取冷却水温差值;在冷却水出水温度取值时,尽量使逼近温度接近额定值5℃,且使冷却水进水温度≥20℃。据此,建立3因素5水平实验表,见表1。
根据表1,直接运用试验方法算得系统在参数不同时的能耗。通过对比节能模式与原PID模式的能耗数据发现,假如天气与末端设备的使用状况基本不变,则系统的制冷量在参数优化后降低;仅冷却塔的能耗升高,其余设备的能耗降幅明显;系统能耗从407kW降至287kW,实现30%的节能效果。可见,前文谈及的冷冻机房群控系统节能方案具有良好的节能效果。
参考文献:
[1]周荣辉.探讨中央空调冷冻机房节能控制系统的设计与应用[J].云南化工,2018,45(12):142-143.
[2]杨仕成.中央空调冷冻机房节能控制系统设计[D].安徽理工大学,2018.
[3]潘昭海,唐旺,郭莉.冷冻机房群控系统节能策略分析[J].制冷与空调,2017,17(02):44-48.
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