浅谈中央空调水冷冷水机组群控系统的实施

2014-08-15彭冬友东莞市华科净化工程有限公司广东东莞523127

江西建材 2014年16期

■彭冬友，郑栩 ■东莞市华科净化工程有限公司，广东东莞 523127

传统的冷冻站运行管理一般由值班操作人员来管理冷冻机的开关机操作及加减载冷冻机的台数，冷冻机的开关机操作、加载减载冷冻机的台数一般取决于值班操作人员的经验。由于值班技术人员技术、经验参差不齐，导致中央空调制冷系统运转的不稳定、能耗高。以水冷式制冷机组为例，系统运行的不稳定主要表现在开关机的操作不当，导致设备故障。由于操作不当可能引起的设备故障包括相应管道阀门未打开水泵空转，造成水泵叶轮、轴承损坏;冷却水塔未开造成冷水机组高温报警停机;频繁的非正常关停冷水机组会大大降低冷水机组的寿命，甚至会造成冷水机组的蒸发器的损坏。系统运行的高能耗主要体现在两方面。首先是冷水机组运行台数的加载及减载，操作人员要根据冷水机组的类型，螺杆式冷水机组、离心式冷水机组自身在各种负荷工作状态下的能效比，结合配套的水泵、水塔等附属的耗能设备综合比较选择加减载冷水机组的台数。其次是水泵不能实现变流量控制，不能根据实际的负荷进行调整，很大部分能源损耗在阀门上。针对传统冷冻站的运行管理存在的问题，引进中央空调冷冻站群控系统可以很好的提高系统运行的稳定性，通过优化设定的控制策略，降低系统能耗。

1 控制系统的选型

群控系统选用集散控制系统又称分布式控制系统(DCS—Distributed Control System)，采用集中管理，分散控制。在中央操作站设置上位机完成集中操作、显示与优化控制功能，对系统集中管理，实时监控设备运行状态，显示故障报警，实时提醒值班人员处理。在冷冻站现场设置DDC(直接数字控制器)或PLC(可编程控制器)及各类传感器、执行机构来实现被控制设备的实时监测与控制。远用离散系统克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中和常规仪表控制功能单一的局限性，避免了因常规仪表分散控制而造成的人机联系困难，便于统一管理。

2 水冷式冷水机组群控系统的监控

(1)冷却水系统的监控

冷却水系统的作用是通过冷却塔和冷却水泵及管道系统向冷水机组冷凝器做热交换。监控的目的主要是保证冷却塔风机和冷却水泵安全运行;确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过;根据室外气候情况及冷负荷调整冷却水运行工况，使冷却水温度保持在要求的范围内。

(2)冷冻水系统的监控

冷冻水系统由冷冻水循环泵通过管道系统连接冷冻机蒸发器及用户的各种冷水设备(如空调机和风机盘管)而组成。对其进行监控的目的主要是要保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作;向冷冻水末端设备提供足够的水量以满足使用要求;在满足使用要求的前提下尽可能地减少水泵耗电，实现节能运行。

(3)冷水机组运行状态监视

冷水机组通过通讯卡与上位机电脑连接，通过协议转换，上位机实现对冷水机组运行相关数据的监视及报警。上位机能够实现对冷水机组相关的数据的累计存储，生成表格或图表形式，便于分析设备状况;能够实现异常实时报警功能，及时提醒值班人员检查处理。

3 水冷式冷水机组群控的控制策略

(1)冷水机组运行台数的选择控制

通过测量冷冻水供回水温度及回水总流量计算总制冷负荷:

计算公式为Q=温差(℃)X流量(m3/h)X1000/3024=总制冷负荷(冷吨)

与所有冷水机组的额定总制冷量进行比较，选择需要开启的冷水机组型号。制冷负荷比率a=Q/Q1:

式中a为制冷负荷比率，Q为实时总冷负荷，Q1为额定总制冷量;

冷水机组控制流程，根据制冷负荷比率与冷水机组自身运行能效曲线，综合考虑水泵水塔的运行功率，设定优化群控制策略来加减载冷水机组的台数，让冷水机组处在最优的工况下运行。

(2)冷却水塔控制流程

测量室外空气温度、相对湿度，计算出室外空气的湿球温度T1，在此基础上计算出冷却水需要供水温度T2∶T2=T1+4;如果T2≤22℃，取T2=22℃;如果T2＞30℃，取T2=30℃;根据实测供水温度与所需供水温度比较，通过PID运算控制水塔电机变频运转，保证冷却水供水温度趋与要求值。当冷却水供水温度高于要求温度3℃且持续30分钟以上，则增加水塔运行台数;当冷却水低温度低于要求温度3℃且持续30分钟以上，则减少水塔运行台数;如水塔持续运行在下限频率，且供水温度低于要求温度3℃且持续30分钟以上，水塔风扇可完全停止。

(3)冷却水泵控制流程

冷却水泵启动方式采用1台变频控制，其它为软启动;通过测量冷却水进出水温差值与冷水机组冷却水进出水温度设定值比较，通过PID运算，控制变频冷却水泵冷却水流量，保持所有冷水机组冷却水进出水温度差值最大值不高于设定温度。冷却水泵运行数量根据制冷负荷比率加减载，故障时相互自动转换。

(4)冷冻水泵控制流程

冷冻水泵启动方式采用1台变频控制，其它为软启动;通过测量冷冻水供回水主管道压力值与设定压力值比较，通过PID运算，控制变频冷冻水泵冷冻水流量，保持所有冷水机组冷冻水供回水主管道压力差趋于设定值。冷冻水泵运行数量根据制冷负荷比率加减载，故障时相互自动转换。

4 中央空调冷冻站群控系统功能

中央空调冷冻站群控系统的实施能够实现对系统的所有设备运行状态、故障报警，冷冻水供回水温度、压力、供水流量，冷却水供回水温度、压力，补水箱液位，冷水机组运行油位、油温、油压、电流、电压、轴承温度、冷凝器蒸发器进出水温度、压力、冷媒温度、压力等状态进行实时监视。通过上述控制流程设定合理优化的控制策略，实现对冷水机组、水泵、水塔等设备自动启停控制、电动阀门的自动开闭、水泵水塔的变频控制及自动加载、减载设备台数控制。结合上位机图形软件的开发设计，建立良好的人机界面。值班人员通过人机界面可以实时掌握设备的运行状态、系统的运行状况;也可以通过设备历史运行数据的查找特定时间的运行状况，对中央空调冷冻站的运行进行分析总结，提高控制系统的稳定性，进一步挖掘系统的节能。