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冷水机组群控策略

空调用电负荷是高层商业建筑中的耗能大户,其中空调冷源的耗能在整个空调系统能耗中占有相当的比例,人们一直都在采取各种技术措施改进冷水机组的性能,以至于这部分能耗己经有了明显的降低,本文介绍在冷机群控方面的主要控制策略。


目前随着ZY空调系统的广泛应用,系统节能已经成为Z终用户。设计单位、空调厂商、BA厂商所关注的焦点。对于空调系统中能耗Zda的冷水机组系统,它的GX节能成为空调系统节能的关键问题。实现冷水机组节能GX稳定运行的一个非常有效的技术手段就是采用冷水机组群控。冷水机组群控是利用自动控制技术对制冷站内部的相关设备(冷水机组、水泵、冷却塔、阀门)进行自动化的监控,使制冷站内的设备达到Zgao效率的运行状态。


冷机群控策略

冷机群控的控制策略是什么?“监测冷冻水的流量,再根据供回水温差,计算空调系统的冷负荷。根据计算得出的实际冷负荷来决定冷水机的启停台数,以达到Z佳的节能状态。”


上述的语言或相似言语是很多楼宇自控公司甚至设计单位的答案。没有冷机群控工程经验的人从表面上理解认为应该是对的:有冷机群控工程经验的人认为:该策略虽然在实践工程中没用上或效果不好,但可能是设备有故障或使用人员操作有误造成,所以也很少怀疑这个策略。这个控制策略是否正确呢?是否在实践工程中可以采用呢?


那么,合理的冷机群控策略是什么呢?这里需要引入测量冷冻水供水或回水温度这个判断依据。因为多数冷机生产厂商其冷机负荷(制冷量)的控制是根据冷冻水的供水或回水温度。当供水或回水温度大于(远离)本机设定温度时,其冷机压缩机做功就加大,使冷机负荷(制冷量)增大,直至1**%。


当供水或回水温度降低到接近于本机设定温度时,其冷机压缩机做功就维持不变,使冷机负荷(制冷量)不变。当供水或回水温度小于本机设定温度时,其冷机压缩机做功就减小,使冷机负荷(制冷量)减小。所以有一种冷机群控策略说明如下:


(1)判断冷机是否要加载时,应根据冷冻水总管的供水或回水温度。

当供水或回水温度接近或等于设定温度时,冷机不应加载,而该设定温度应等于单台冷机的本体控制设定值(温度),并且参与群控的所有冷机的本体控制设定温度应该一致;


当供水或回水温度远离(高于)设定温度时,冷机应加载。当然还应受其它一些条件如加载延时判断时间、冷源系统运行时间段、是否有待命的可加载冷机等的约束。


(2)判断冷机是否要卸载时,应根据冷冻水总管的供水或回水温度及目前冷机的负荷。

当供水或回水温度远离(高于)设定温度时,冷机不应卸载;


当供水或回水温度低于或接近于设定温度时,表明已运行的冷机已提供了足够的冷量来满足建筑物的需求,但能否卸载一台冷机还必须检查当前冷机的负荷(制冷量)。


以上控制策略中是测量供水温度还是回水温度应跟随单台冷机的本体控制逻辑。如冷机本体的控制逻辑是比较冷冻水的供水温度与设定温度来控制压缩机的做功,那么冷机群控策略中应根据冷冻水总管的供水温度;反之,应根据冷冻水总管的回水温度。以上讨论的这种冷机群控策略仅是可行的,但是否是节能的,这还依赖于不同冷机生产厂商的冷机性能。

冷机群控策略.png

冷水机组群控的目的

(1)节能:

根据系统负荷的大小,准确控制制冷机组的运行数量和每台制冷机组的运行工况,从而达到节能并降低运行费用的目的。


(2)延长机组使用寿命:

通过机组轮换、故障保护、负荷调节等控制程序。确保冷水机组的安全,延长机组的使用寿命。


冷水机组群控存在的一些问题

根据大量的工程实例发现,目前冷水机组群控策略上存在着一个普遍的问题,那就是大多数BA厂商的技术人员没有空调理论知识的支撑,在控制流程中仅仅将制冷机组当作一台“大水泵”进行简单的监控(起停控制.状态检测、故障检测)。然而实际上制冷机组作为一个复杂的机电设备,判断它的启停是需要根据许多空调理论知识来进行。例如:制冷机组在启动之前需要进行电气系统、冷媒系统、润滑系统机械系统的准确检测,同时需要根据建筑物的空调负荷和配套设备(水泵、冷却塔、阀门等)的具体情况来判断。


同样的问题在大多数的空调厂商中存在,由于空调厂商缺乏自动控制方面的技术人员,因此在冷水机组的群控上不能提出准确完善的控制策略。

冷水机组群控存在的一些问题.png

冷水机组群控方面的策略

以下就控制策略的主要内容加以说明:


(1)外界温度

充分考虑到室外空气温度与大楼负荷的关系。当室外温度低于设定要求的时候,冷水机组停止运行:当室外温度>设定点+波动范围的时候制冷机组将重新启动来满足空调的要求。对于绝大多数的建筑物来说,室外空气温度严重影响室内空调负荷的变化,因此当室外温度接近设定参数的时候,空调末端设备可以采用增大新风量的方式来满足系统负荷的需要,此时冷水机组和相关的水泵、冷却塔等设备可以停止运行以降低能源消耗。


(2)冷水机启动/关闭序列

①启动冷冻水泵,并判断冷冻水流是否建立。如果没有建立,控制系统判断该冷冻水泵出现故障,将停止故障水泵的运行,同时发出故障报警,并自动启动备用冷冻水泵。如果水流建立进入②。


②启动冷却水泵,并判断冷冻水流是否建立。如果没有建立,控制系统判断该冷却水泵出现故障,将停止故障水泵的运行同时发出故障报警,并自动启动备用冷却水泵。如果水流建立进入③。


③启动冷却塔,并判断冷却塔风扇是否运行。如果没有运行,控制系统判断该冷却塔风扇出现故障,将停止故障风扇的运行同时发出故障报警,并自动启动备用冷却塔。如果风扇运行进入④。


④启动冷水机组并判断冷水机组是否运行。如果没有运行,控制系统判断该冷水机组出现故障将停止故障冷水机组的运行同时发出故障报警,并自动启动备用冷水机组。


机组关闭程序与开机序列相反,只是需要注意一点:当冷水机组停机后,应根据冷水机组说明书的要求确定冷冻水泵和冷却水泵的延时关闭时间(通常为10~15min)。


(3)软启动方式

在冷水机组开机的时候,由于系统冷冻水温度远远高于设定温度,冷水机组会错误的判断出空调系统内有一个巨大的冷负荷的需要,从而导致多台冷水机组将迅速加载至1**%的工况。在冷水机组启动后由于实际冷负荷小于多台机组的制冷量,冷冻水温度将迅速下降,导致冷水机组判断冷负荷的迅速减小而停机。


如此频繁的启动/停止和大幅度工况变化将会降低冷水机组的使用寿命。为了避免该现象的发生,控制系统应具备“软启动”方式,即在系统启动时,通过限定冷水机组运行电流来减缓机组加载/减载的速度,使机组的运行电流曲线更加”平滑“,从而延长机组使用寿命。

冷水机组群控方面的策略.png


(4)加载机组控制逻辑

为了使冷水机组加载更加合理,应满足下述三个要求:冷冻水出水温度>冷冻水温度设定+波动范围:已经运行的冷水机组的运行电流>95%上述情况保持时间>加载延时时间。只有当上述三个条件都具备的前提下,下一台冷水机组才能被启动。


(5)减载机组控制逻辑

为了使冷水机组减载更加合理,应满足下述两个要求:冷冻水进/出水温差<减载温差;上述情况保持时间>减载延时时间。


减载温差=(DTX(CCE-CTS)÷TCC)-STD


DDT——冷冻水设计温差;

CTS——减载冷量;

CCE——运行总冷量;

STD——加载温度波动范围;

TCC——设计总冷量。


(6)运行序列轮换。

为了平衡各台冷水机组的运行时间,延长机组的使用寿命,需要定期改变机组的运行序列。冷水机组的三种序列类型分别是:基本机组、峰值机组和调节机组。


基本机组在运行序列中是diyi个启动,Z后一个停机;峰值机组在运行序列中是Z后一个启动,diyi个停机;调节机组在运行序列中介于基本机组和峰值机组之间,用于补偿峰值机组和基本机组制冷量之间的空白。


通过上述冷水机组群控策略的应用,可以实现冷水机组GX节能安全可靠的目的。冷机群控策略是否节能,Z终还需考察冷水机组的COP值。设计单位根据建筑物当地的常用负荷段来对冷水机组选型。


结束语

合理的冷机群控策略可能有多种,但必须经得起实践的检验。同时应当避免控制系统与空调基础相脱节的情况发生,控制系统的选择应当遵循着为冷水机组服务的原则,否则本末倒置的结果是,用户投入大量的资金,却不能达到节能GX的目的,甚至对冷水机组造成不良的影响。


2004-08-22 浏览次数:4482次
本文来源:https://www.yiqi.com/daogou/detail_722.html
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