冷热源系统的控制调节

第6章 冷热源系统的的控制调节,本章要点： 1. 空调水泵的变频控制； 2. 一次泵冷水系统的控制； 3.二次泵冷水系统的控制； 4. 冷却水及热水系统； 5.冰蓄冷系统；,1. 空调水泵的变频控制,1. 水泵变频控制原理：,结论1：转子转速与频率成正比，改变频率就 可以实现水泵调试。,结论2：水泵所耗的功率与流量的三次方成正比。,2. 控制方法：,定压差控制: 控制供回水干管压差恒定。,定末端压差控制：控制末端环路压差恒定。,定小阻力控制：使调节阀中至少有一个处于全开。,温差控制：控制供回水干管温差恒定。,3. 节能效果：,温差控制节能效益最显著，其次是最小阻力控制，节能效益最差的是定扬程控制。,6.1.3 控制方法的可行性对比,定压差控制： 优点： 测量目标明确，扬程设定值几乎与水泵选型无关，传感器的选型、安装和检修非常方便。 缺点 节能效果不理想。,6.1.3 控制方法的可行性对比,最小阻力控制： 优点： 测量目标明确，扬程设定值几乎与水泵选型无关，传感器的选型、安装和检修非常方便。 缺点 控制网络系统较复杂，初投资。比较高,空调水系统监控,水系统,冷冻水系统,冷却水系统,热水系统,冷冻水系统监控,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各种用冷水设备（如空调机和风机盘管）而组成 。,它监测与控制任务的核心是： -保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏； -向冷冻水用户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减少循环水泵电耗。,1）冷冻水系统监控功能,水流状态显示； 水泵过载报警； 水泵启停控制及运行状态显示。,2）冷冻水系统监控功能描述,水流监测 冷冻水泵启动后，通过水流开关 FS（1 路 DI信号）监测水流状态，当流量太小甚至断流时，发出报警信号并自动停止相应制冷机运行。 冷冻水泵启停、运行状态显示及过载报警 冷冻水泵与制冷系统设备连锁控制启停。关于连锁关系在制冷系统监控部分有详细描述，这里不再赘述。 DDC 通过 1 路 DO 通道控制冷冻水泵的启停。将水泵电机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入（DI信号），输入 DDC 监测冷冻水泵的运行状态；主电路上热继电器的辅助触点信号（1 路 DI信号）作为冷冻水泵过载停机报警信号。,6.2 一次泵冷冻水系统的控制,6.2.1 设备联锁,冷水机组应于相应的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔进行电气联锁。,为保证整个制冷系统安全运行，编程时需按照一定的顺序控制设备的启停：只有当润滑油系统启动，冷却水、冷（冻）水流动后，压缩机才能最后启动。,冷水机组与辅助设备的联锁示意图,冷却塔风机 冷却水碟阀 冷却水泵 冷冻水碟阀 冷冻水泵 冷水机组,启动顺序,冷水机组 冷冻水泵 冷冻水碟阀 冷却水泵 冷却水碟阀 冷却塔风机,停止顺序,多台制冷机组启停顺序控制,当有多台冷水机组并联，并且在水管路中泵与冷水机组不是一一对应连接时，则冷水机组冷冻水和冷却水接管上还应设有电动蝶阀以使冷水机组与水泵运行能一一对应进行。此时，机电设备的开机顺序控制为：,下达启动命令时，相关设备时动作时间顺序：, 对应的冷却水、冷冻水管路上的阀门立即开启, 冷却塔风机，冷却水泵、冷冻水泵的启动延时23min执行。, 制冷主机启动延迟34min执行。,下达停止命令时，相关设备的动作时间顺序：, 立即切断主机电源, 冷却塔风机，冷却水泵、冷冻水泵的启动延时35min停止。, 对应的管道阀门延时46min后关闭。,6.2.2 压差控制,变水量系统,适用系统对象：,原因,用户侧负荷减少时，空调末端的电动二通阀关小，造成管路阻抗增大，管路特性曲线变陡，冷冻水系统流量减小，流经制冷机蒸发器的流量也减小，蒸发器的某些环路由于流速太慢形成滞流而结冰，轻者使蒸发器堵塞，严重时可使蒸发器胀裂。,压差旁通控制原理,由压差传感器 PdT检测冷冻水供水管网中分水器与回水管网中集水器之间的压差，由 1 路AI信号送入 DDC 与设定值比较后，DDC 送出 1 路 AO 控制信号，调节位于供水管网中分水器与回水管网中集水器之间的旁通管上电动调节阀（压差调节阀）的开度，实现供水与回水之间的旁通，以保持供、回水压差恒定，并且基本保持冷冻水泵及冷水机组的水量不变，从而保证了冷水机组的正常工作。,设置压差传感器时，其两端接管应尽可能靠近旁通阀两端，并设于水系统中压力较稳定的地点，以减少水流量的波动，提高控制的精确度 。,注意,冷、热源系统监控,(1) 基本参数的测量，设备的正常启停与保护；,制冷系统监控,(2) 基本的能量调节；,(3) 冷热源及水系统的全面调节与控制。,冷热源基本监测与控制,冷冻机或锅炉主机及各辅助系统的监测控制,辅助系统的监控制则有： -制冷系统冷却水系统及冷却塔的监控； -制冷系统冷冻水系统的监控； -以蒸汽作热源时蒸汽系统及凝水系统的监控； -蒸汽-水或水-水热交换器及热水系统的监控,6.2.3 设备运行台数控制,为使设备容量与变化的负荷相匹配以节约能源。延长机组设备的使用寿命,目的：,基本原则：,要求各机组设备的运行累计小时数及启动次数尽可能相同 。,控制策略：,每次初起动系统时，都应优先起动累计运行小时数最少的设备 。,特殊要求：,某台冷水机组是专为低负荷节能运行而设置,群控的序列策略,在需要启动一台制冷机的时可按：, 当前停运时间最长的优先, 累计运行运时间最少的优先, 轮流排队,在需要停止一台制冷机的时可按：, 当前停运时间最长的优先, 累计运行运时间最长的优先, 轮流排队,6.2.3 设备运行台数控制,1）回水温度控制,通常冷水机组的出水温度设定为7，则不同的回水温度实际上反映了空调系统中不同的需冷量。,控制原理,适用系统：冷水机组定出水温度的空调水系统。,存在问题,控制精度不高,结论,采用回水温度控制冷水机组的运行台数，,冷水机组选用台数越多而实际运行台数越少时，上述由于传感器精度带来的误差越为严重。,采用回水温度控制冷水机组的运行台数，要求系统内冷水机组的台数不超过2台。,6.2.3 设备运行台数控制,2）冷量控制,控制原理,适用系统：冷水机组定出水温度的空调水系统。,通过供水管网中分水器上的温度传感器TT1 检测冷冻水供水温度（1 路 AI信号），通过回水管网中集水器上的温度传感器 TT2 检测冷冻水回水温度（1 路 AI信号）以及供水总管上的流量传感器 FT（1 路 AI信号）检测冷（冻）水流量，送入 DDC，计算出实际的空调冷负荷，控制冷水机组投入台数及相应的循环水泵投入台数 。,离心式制冷机冷量调节,调节压缩机入口导向角，改变气态工质进入压缩机的入口角，从而改变制冷机的有效流量,调节压缩机转速，从而改变制冷机的有效流量,离心式制冷机导流片,离心式制冷机导流片,离心式制冷机的叶轮,螺杆式压缩机组,双螺杆式压缩机,螺杆式制冷机冷量调节,改变滑阀的位置来改变其排气量,通过变频改变压缩机的转速,活塞式压缩机冷量调节,改变压缩机汽缸数目,改变压缩机运行台数,吸收式制冷机冷量调节,蒸汽型：改变蒸汽流量和压力,直燃型：改变燃烧量,比例调节,大小火调节,蒸汽型吸收式制冷机组,直燃型吸收式制冷机组,（4）冷冻水温度再设定,冷冻水温度设定值随室外环境温度变化可通过软件自动进行修正，这样既可避免由于室内外温差悬殊而导致的冷热冲击，又可达到显著的节能效果。,蒸发温度降低，制冷机的电耗越高,蒸发温度提高，可以提高制冷机的COP值，但降低了除湿能力。,（5）水流监测,冷冻水泵、冷却水泵启动后，通过水流开关 FS（1 路 DI信号）监测水流状态，流量太小甚至断流，则自动报警并自动停止相应制冷机运行。,有必要弄清楚的问题：,水泵正常运行不代表水路正常。,工作点偏离,管路出现故障、堵塞,原因,控制方法,6.3 二次泵冷冻水系统,6.3.1 冷水机组台数控制,二次泵系统台数控制必须采用冷量控制的方式,传感器设置原则与一次泵系统冷量控制相似。采用冷量控制的方式,6.3.2 次级泵控制,（1）压差控制,（2）变速控制,（3）联合控制,4）制冷系统的能量调节与控制,三个途径：,在冷水用户允许的前提下，尽可能提高冷冻机出口水温以提高冷冻机的 COP；当采用二级泵系统时，调节冷冻水泵转速或减少冷冻水加压泵的运行台数，以减少水泵的电耗；,根据冷负荷状态恰当地确定冷冻机运行台数，减少无效能量消耗；,在冷冻机运行所允许的条件下，尽可能降低冷却水温度，同时又不增加冷却泵和冷却塔的运行电耗。,6.4 冷却水及热水系统,冷却水系统是通过冷却塔和冷却水泵及管道系统向制冷机提供冷却水，它的监控系统的作用是： 保证冷却塔风机、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，使冷却水温度在要求的设定温度范围内。,6.4.1 冷却水系统的控制,1）冷却水泵的控制,2）冷却塔的控制,6.4.2 热水系统及冬夏转换,1）热交换器的控制,2）冬夏工况的转换,6.5 冰蓄冷系统,1）制冷机组优先式,2）蓄冷设备优先式,3）负荷控制式（限制负荷式）,4）均衡负荷式,5）优化控制,1）制冷机组优先式,制冷机组首先直接供冷，超过制冷机供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。,控制思想,适用条件,单位蓄冷量所需的费用高于单位制冷机组产冷量所需的费用，通过降低空调尖峰负荷值可以大幅度地节省系统的投资费用。,2）蓄冷设备优先式,蓄冷设备优先释冷制冷机组首先直接供冷，超过释冷能力的负荷由制冷机组负责提供。,控制思想,适用条件,单位蓄冷量所需的费用低于单位制冷机组产冷量所需的费用。,3）负荷控制式,在电力负荷不足的时段，对制冷机组的供冷量加以限制，超过制冷机供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。,控制思想,适用条件,电力负荷受限制时才采用。,4）均衡负荷式,制冷机组在设计日24小时内基本上全部满负荷运行，在夜间满载蓄冷