l 历史背景
在空调系统设计时,为满足极限工况下的使用性能,必须按最恶劣的工况(例如空调系统设计应按夏季历史高温天气和用户使用率70%以上,供暖系统设计应按冬季历史低温天气等)进行设计计算,并据此选定设备能力。而实际使用时,往往因为当前条件与设计计算条件相去甚远,系统工作中会出现极不合理的运行工况。由于系统状态与环境温度不匹配,而产生过冷(或过热)的现象。造成不必要的能源浪费。
l 节能控制的目标
采用先进的控制理论,以最小的运行成本,合理的设备投资,满足用户的使用要求。
通过在系统的适当位置设置的物理量监测点,测得表明运行状态的数据,PLC系统及计算机数据采集、控制系统按照先进的节能控制理论联合分析,得到系统运行工况与理想参数间的偏差,PID调节系统则根据此偏差及系统参数的变化趋势发出调节指令,水泵变频器、电动阀、冷却塔风机等系统设备将按照指令进行调节,最终使系统工作参数进入理想状态。
l 以往常用的节能措施
改变投入的机组台数实现有级调节:将大冷量机组化整为零,选用多台小机组,使用时根据环境气温、使用负荷情况人工决定投入工作的机组台数。
采用定压差控制方式对冷冻水流量进行调节:根据系统循环压差对冷冻水循环泵实行有级台数控制或变频恒压差控制方式使系统循环量得到调节。
采用恒温差控制方式对冷却水流量进行调节:根据冷却水进出口温差对冷却水循环泵实行有级台数控制或变频恒温差控制方式使冷却水循环量得到调节。
l 智能控制理论的先进性
智能控制理论的简略描述:在现有节能控制模式的基础上,将人工判断改进为由计算机按照合理的逻辑总结成的计算方法进行计算,得到所需的调节目标,利用“有级”和“无级”相结合的调节手段对系统实施调节,达到节能运行的目的。
智能控制理论的先进性:智能控制理论不排斥已有的节能控制方式,它是在现有节能控制模式的基础上发展起来的,继续采用了冷水机组增减台数的方式,冷却水进出口温差调节方式;而冷冻水的恒压差控制理论,是建立在“系统循环压差不变”这一假设前提之下的,只有在所有用户均使用三通调节阀时,系统才会满足这一假设。目前分户计量已经逐渐普及,既节能又经济的二通控制阀成为系统分户控制的首选。因此提出了“变压差变流量控制”方式,它考虑到了因流量变化而产生的系统中供、回水阻力的变化,真正的目标函数为“末端设备的进出口压差恒定”,在保证经济运行的同时,保证了每个用户的空调末端设备使用性能不受系统调节的影响。
l 控制功能设计方案
n 冷冻水流量调节
根据当前运行状态确定冷冻水流量范围,由PLC根据实际需要的负荷自动调节循环水量。当调节到当前运行状态确定的冷冻水流量上限(或下限),并保持到“增、减主机延时”时间后,选定新的组合方式,提醒值班员对主机实施调配。
在PLC编程中考虑不同的运行方式,同时参照当前运行状态,避免主机的频繁启停。
控制系统充分考虑各冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等与主机之间的联动控制,满足主机自动运行所需的联动要求。四台冷却塔配置进水电控阀,使冷却塔风机、电控阀的启停与机组同步。
n 冷却水流量调节
采用温差信号进行调节,在冷却水系统循环正常后立即进入调节状态,保证冷却水循环工况始终符合主机运行要求。
n 供暖水流量调节
供暖水流量调节方式与冷冻水相同,因为供暖期间没有冷却水循环,程序相对简单。
l 控制系统配置方案
采用触摸屏作为系统的人-机界面,使系统在硬件确定的前提下保持了“控制方式”更改的可能性。特别是当系统设备有增改时,仍然可以通过增加PLC系统模块、修改PLC及触摸屏程序等手段,将所有更改容纳其中,系统的完整性、一致性却不受影响。
触摸屏编程显示系统流程及流量、压差、温度等各种测量数据,显示对各控制单元的调节输出,显示各受控设备(水泵、风机、电控阀等)的工作状态,采用模拟按钮对各受控设备进行手动控制,完成各种参数的输入和更改,对异常工况进行显示报警并完成记录。
触摸屏可实现下列功能:
a) “系统运行状态监测”页面中显示各点温度、压力、压差、流量及运行状态。
b) “系统控制参数设置”页面中可输入或修改工艺要求的各种控制参数。
c) “系统运行状态设置”页面中可输入或修改各设备的工作状态(例如:是否允许程序自动控制、是否处于备用状态等)。
d) “手动控制屏”可以在触摸屏显示的模拟按钮上,以手动方式对每台设备进行单独控制,主要用于系统调试。
e) “调节状态显示”页面,可分别显示各控制参数的调节状态、输出值及设定值,可用数字及光带显示。