地铁超高效冷冻机房冷水机组节能控制研究

杨仕成

【摘 要】随着我国轨道交通事业的发展及生态环境的恶化，节能减排显得日益重要。本文主要进行了地铁站内空调通风系统冷水机组的节能控制研究，分析了典型大小机头机组的运行状态并给出了参考控制方案，能一定程度上实现节能运行。本文可供轨道交通领域空调自控系统的节能设计提供参考。

【关键词】地铁；冷水机组；节能控制

1 高效冷冻机房网络结构

整个系统采用集中管理，分散控制的集散式控制方式，既解决了数据集中分析管理的要求，又实现了控制层的独立控制，降低系统故障率，提高了系统的稳定与可靠性。主站中央控制柜中使用的是Siemens 1500系列plc，其通过网线与各个从站的通信模块进行连接，中央控制柜与各个上位机通过光纤进行通信，并为BAS预留通讯接口，用modbus和BAS进行通讯，从而实现了集中管理，分散控制，系统稳定可靠。为便于远程管理监控，本系统采用fbox 4G网络通讯，可以实时对系统进行远程监控，有利于在线分析车站的能耗比，进一步提高本空调系统的運行效率，降低能耗。

2 高效冷冻机房冷水机组节能控制方案

2.1 冷水机组开机策略及单机组负荷率分析

冷冻机房冷源为2台400RT大小机头双螺杆机组，1台271RT大小机头双螺杆机组，在全运行周期内，通过调整机组台数、压缩机台数，以及机组容量调节，可以保证单台机组或单台压缩机的负荷率保持在60%以上。具体见表2.1。

2.2 冷水机组开机优化控制

系统先根据室外新风温湿度来预判首次开机时采用的开机组合，在冷水机组完成开机动作并输出了相应的冷量后计算系统的负荷率和单机组/单机头负荷率，根据系统的负荷率和单机组/单机头负荷率选择合适的组合方式。

但实际上由于负荷是波动的，各开机组合之间的切换需要一定控制逻辑及响应时间要求，因此实际的开机策略需调整，使得各开机组合方式之间所负责的冷负荷范围有一定的重合区间，经过计算分析，优化后的开机策略及机组加减载动作时机如下表2.2所示。

表 2.2

2.3 压缩机同步加减载控制

每台机组两个压缩机在从单台运行转入两台同步运行时，两台压缩机加载负荷率f（y）以50%为起点同步向上加载，由冷冻机房节能控制系统判断组合方式需要改变，此时的单机组/单机头负荷率f（x）一定>50%，已经在运行的压缩机先将负荷率f（y）减载到50%，然后开启另一台压缩机并将这一台压缩机的负荷率f（y）增载到50%，两台压缩机负荷率f（y）都到50%之后，再同步加载到冷冻机房节能控制系统计算出的当前加载负荷率f（y）。

2.4 压缩机负荷控制

压缩机加载负荷率的控制主要通过控制压缩机的滑阀位置来实现。压缩机根据冷冻水供水总管温度控制，设定供水温度设定值、控制温度死区值。如果冷冻水供水温度在设定值之内是，压缩机保持当前负载状态运行，当冷冻水供水总管温度高于设定值时，每隔一段时间对水温采一次样，计算采样后后水温变化△T，如果水温水温变化△T为正值，即水温变化△T为升高趋势，压缩机为步进加载，每步加载3%-5%。如果水温水温变化△T为负值，即水温变化△T为下降趋势，压缩机为步进加载，每步加载1%-2%。当冷冻水供水总管温度低于设定温度时，此时每隔一段时间对水温采一次样，计算采样后水温变化△T，如果水温变化△T为正值，即水温变化△T为升高趋势，压缩机为步进减载，每步减载3%-5%。如果水温变化△T为负值，即水温变化△T为下降趋势，压缩机为步进减载，每步减载1%-2%。

3 各冷负荷率下机房平均能效分析

各冷负荷率下制冷机房平均能效比计算值如表3.1所示，在各负荷率区间能效比均大于5.5。

表 3.1 各冷负荷率下制冷机房平均能效比

以上参数是在冷却水温度为30.5℃/35.5℃工况下计算的。实际上在一般情况下冷却水温度更低，因此制冷效率更高，制冷机房的能效比也会更高。

4 结束语

地铁超高效冷冻机房的节能控制研究对于当前面临的能源紧缺问题不失为一个有效的途径，采用节能控制的冷冻机房系统相对于传统机房能够明显提高能效比。endprint