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自动化技术在中央空调冷源系统改造中的应用

发布日期:2016-01-14    来源:作者:郑红艳 单位:濠信节能科技(上海)有限公司      点击数:19111

       一、冷源设备控制策略
       PLC的基本控制方法有4种:PLC单机/扩展控制系统、PLC分布式控制系统、IPC-PLC分布式测控系统和基于PLC现场总线系统。
       在工程中,可以结合冷冻水总管的供回水温差、冷冻水总管回水流量,将现阶段建筑物的冷负荷计算出来,并且比较当前处于运行状态中的冷水机的制冷能力之和。当冷负荷比制冷能力高出很多,而且还可以有15 min持续的时候,程序就会另外再添加一组冷冻设备。在这种情况下,可以将其划分为2种不同的情况分别对待:① 当第一组冷冻设备启动的时候。先将在冷却塔和冷水机中分别等待投入队列中的第一台塔的进水蝶阀和出水蝶阀开启。接着确定蝶阀已经打开以后,将冷却泵和冷冻泵中等待投入队列中的第一台泵开启。然后将冷却塔风扇和冷水机开启。② 当增加启动额外一组冷冻设备的时候。先将存在于冷却泵中等待队列中的第一台泵和存在于冷冻泵中等待队列中的第一台泵开启。接着将存在于冷水机和冷却塔中等待投入队列中的第一台机的冷冻水蝶阀和冷却水蝶阀分别打开。当确定蝶阀已经打开以后,将冷水机开启。
       当冷负荷与总制冷能力的一台冷水机组的制冷低的时候,并且可以有15 min持续的时候,程序就会减少一组冷冻设备。在这种情况下,又可以将其划分为2种不同的情况对待:① 当最后一组冷冻设备关闭时,将最后一组冷冻设备关闭;关闭冷却塔风扇;冷水机关机返回5min以后,将冷却水泵关闭。30 min以后,将冷冻水泵关闭。当确定冷冻水泵和冷却水泵关闭以后,将冷水机冷冻蝶阀和冷却蝶阀关闭。将冷却塔的进水蝶阀和出水蝶阀关闭。② 非最后一组冷冻设备关闭时,将运行中累计运行时间最长的1台冷水机组关闭或者切出。冷水机关机状态返回5min以后,关闭冷水机冷冻蝶阀和冷却蝶阀。将运行中累计运行时间最长的1台冷冻水泵和冷却水泵关闭或者切出。将运行中累计运行时间最长的1台冷却塔的风扇、进水蝶阀和出水蝶阀关闭或者切出。
       二、中央空调系统存在的问题
       当前,电力供求的矛盾日益深化,怎样才能使中央空调冷却水系统、冷冻水系统和整个空调主机的运行效率得以提升,使其能耗降低,是当前需要及时解决的问题。通常情况下,中央空调系统存在以下几方面的问题。
       1、自动化程度低。很多设备大部分都是依靠人工实施控制,在停止、启动、控制设备的过程中,都存在着人为干预,系统的可靠性相对较低。
       2、系统不能对水系统的流量实施自动调节。各个水泵在开机运行的时候,需要通过额定负载实现,从而浪费了大量的能源。
       三、原因分析及改进方案 
       1、原因分析
       目前,大部分旧建筑的中央空调以手动模式为主要控制模式。在使用过程中,工作人员通常每隔几个小时对机房巡检一次,有些机房,需要每天都进行检査。此外,中央空调的水系统因为水泵并不能够与末端负荷变化相结合对其运行进行调节,运行效率不高,浪费现象严重。
       由此可见,中央空调耗能的主要原因为:第一,中央空调系统无法与末端需求变化相结合,对设备组合输出未能及时地进行调整;第二,水泵系统无法与末端需求变化相结合,使其实现无级调速,多出的流量经过空调系统旁通管循环,出现电能浪费的现象;第三,人工管理在控制调节空调系统的时候不具备及时性。
       2、改造方案
       与中央空调耗能的主要原因相结合,将一套中央空调智能节能系统设计出来,这个系统会自动依据采集的末端负荷的变化,对水塔、水泵、主机的组合运行进行相应的调节,同时水泵实现变频无级调节输出,中央空调系统实现自动管理,所有的设备都可以在预先设定的时间表基础上实施运行,从而使改造以后的中央空调系统实现智能节能运行,电和人力都得到了有效地节省。
       四、系统调试
       1、水管路调试
       将电动蝶阀,温度传感器,电磁流量计安装好。在电动蝶阀上强制给电,对阀门的开关动作进行测试。手动开启水泵,对PLC数据进行査看,从而可以检查温度传感器和电磁流量计的数据是否处于正常范围。
       2、电路调试
       将所有电柜的转换开关都调节到手动模式,通过原控制柜对中央空调系统实施操作,从而使其实现正常运行。对工频柜和变频柜主电路的互锁进行测试,使工频和变频电路可以有效地分开投入。
       五、系统节能效果
       经过系统的调试,整个中央空调系统结合末端负荷的变化,对水塔、水泵、主机的运行实现了自动调节,取得良好的节能效果。
       系统的开机运行时间为24 h全天候,原中央空调系统的用电平均每天为1208 kW•h,全年为440920 kW•h;系统改造后,全年节电可达52910 kW•h,折合人民币为42800余元。