(自动控制原理)第7章89

第7章空调水输配系统控制•第一节空调水系统简介•第二节空调水系统设备的控制设备启停顺序监控二级泵冷媒水系统的监控冷却水系统的监测控制冷冻站监控系统冷源侧变流量运行•第三节蓄能空调系统的控制冰蓄冷空调系统的运行方式冷水机组控制策略•第一节空调水系统简介组成：源——输配管网——末端•第一节空调水系统简介开式系统、闭式系统开式系统闭式系统•第一节空调水系统简介同程式、异程式同程式异程式•第一节空调水系统简介定流量、变流量定流量一级泵变流量（先串后并）一级泵变流量（先并后串）第二节空调水系统控制控制任务：•空调水输配系统的控制是设备及系统安全运行的必要条件•根据空调房间负荷的变化，及时准确地提供相应的冷量或热量•尽可能让冷热源设备和冷冻水泵，冷却水泵在高效率下工作，最大限度地节省动力能源2.1空调闭式冷媒水系统的监控核心任务：1)保证制冷机蒸发器公国足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏。2)向冷媒水用户提供足够的水量以满足使用要求。3)在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗。1.定流量水系统末端采用三通阀调节；（水泵满负荷运行，能耗高）2.变流量水系统末端采用二通阀调节，改变阀门的开度。2.1空调闭式冷媒水系统的监控1.一级泵冷冻水系统的监控(1)压差控制当空调机组、风机盘管都采用电动两通阀的空调水系统时，用户侧属变流量系统，冷源侧需要定流量运行。(2)冷冻机的台数控制对于多台机组，其控制方法主要有操作指导控制、压差控制、恒定供回水压差的流量旁通控制法、回水温度控制与冷量控制。1）操作指导控制根据测试数据进行分析，由人工决策、操作。2）压差旁通控制如上述分析，通过阀位控制机组台数。3）恒定供回水压差的流量旁通控制法如上述分析，通过旁通流量控制机组台数4）回水温度控制由于供水温度基本恒定，因此，可以采集回水温度，通过计算制冷机的制冷量来确定机组台数。Q=qmcp（t2-t1）5）冷量控制通过测试用户侧供回水温度和流量，计算冷媒水实际所需冷量，决定制冷机组的运行台数。（用户侧流量可变，而机组侧流量不变）5)冷量控制。1)方案1：在分水器与集水器之间连接压差旁通管，由分水器引出一条供水管(如果冷站设在地下室，则到楼上再行分支)。2)方案2：方案2与方案1不同的是在集水器安装两根回水管，故需采用两个回水流量变送器和两个回水温度传感器，按下式计算冷负荷Q3)方案3：方案3的特点是压差旁通管连接在供、回水干管上。4)方案4：方案4的回水流量计和回水温度传感器安装错误，TE2、FT测量的是混水温度和混水流量，而不是用户的回水温度和回水流量流量变送器、温度变送器等测量仪表安装位置：一般要安装在有一定长度的直管段上，前有10DN，后有5DN的距离，不要安装在拐弯、变径、三通等流量不稳定的位置。供水管上容易产生涡流，因此，一般要求流量变送器安装在回水管上，常用的是电磁流量变送器。2.2二级泵冷媒水系统的监控1.冷水机组台数控制2.次级泵控制1.冷水机组台数控制1)当t3=t5，t2＞t4时，通过蒸发器的流量qm0大于用户侧流量qm，由于冷水机组的制冷量等于用户侧空调负荷，即2)当t3＜t5，t2=t4时，用户侧流量大于蒸发器侧流量，两者之比为3)当t3=t5，t2=t4时,用户侧流量等于蒸发器侧流量)tt(q)tt(q32m34mo3234momttttqq1qqmom2.次级泵控制(1)次级泵台数控制采用这种方式时，次级泵全部为定速泵，同时还应对压差进行控制，因此设有压差旁通电动阀。1）压差旁通控制根据用户侧的压差△P,决定泵的台数。2）流量控制测量流量与设定流量比较，确定泵的台数。•当旁通阀全开时，供回水压差继续增加（用户关小阀门），则应该停止一台次级泵；•当旁通阀全关时，供回水压差依然减小，则增加一台泵问题：压差波动大，精度不高，多参数计算使控制复杂。(2)变速控制变速控制是针对次级泵为全变速泵而设置的，其被控参数既可是次级泵出口压力，又可是供、回水管的压差。(3)联合控制联合控制是针对定——变速泵系统而设的，空调水系统采用一台变速泵与多台定速泵组合，其被控参数既可是压差也可以是压力。特别注意：调节阀的调节能力在标准压力下可以正常调节，当压差降低或升高，调节阀的调节能力降低。因此，不可以把流量当作被控参数，要以压差或压力作为被控参数。3、二级泵压差控制1）压差传感器安装在总供回水干管，水泵一直要提供固定扬程，负荷减少时，大部分能耗消耗在调节阀上，图（a）;2)压差传感器安装在末端时，水泵扬程随系统水量减少降低。末端管网阀门末端管网图7-4压差传感器的位置对能耗的影响流量%扬程%扬程%流量%水泵提供的扬程01000100水泵提供的扬程阀门（a）压差传感器装在供回水干管之间（b）压差传感器装在末端设备4、最小阻力法控制当负荷减小时，室温控制减小调节阀，阻力上升，减小水泵转速，流量减小，而室温逐步上升，再开大调节阀，始终使调节阀保持最大开度。最小阻力控制框图最小阻力控制和定末端压差控制、定扬程控制的比较定扬程定末端压差最小阻力节能量可以用图中曲线阴影部分面积表示。定压差和变压差节能比较风系统的变静压控制原理第三节冷却水系统的监测控制独立冷水机组、冷却塔和冷却水泵组成的冷却水系统，优点：各自完全独立，吸入管各自分开，可以简化平衡和控制问题，特别是冷水机组容量不同时，是一种较好的连接方式，缺点：会多出许多配管，初投资大。多台机组一起工作，如,水泵与冷水机组串联；图b,水泵与冷水机组独立并联。图a图b图C，为了防止水位下降，造成单台水泵吸入空气，可在冷却塔底池间连接一根连通管，保证水位相同。核心任务：1)保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行。2)确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过。3)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。4）优化匹配冷却塔和冷水机组、冷却水泵的台数，节约能耗。一、冷却塔的控制：1.冷却水泵的运行台数和制冷机的台数一致，与制冷机联动。2.冷却塔风机可以通过：制冷机台数、室外温湿度、冷却水温度、冷却水泵确定，通常是由回水温度确定。二、冷水机组控制：（1）的出水口上有水流开关，当有足够水流量时，冷水机组才会启动；（2）冷却水泵和冷水机组联动，冷却水泵启动在前，冷水机组启动在后。水流开关工作原理图水流开关实物图（3）当关闭水泵时，也要关闭冷水机组及冷凝器的阀门，防止分流水流量，影响换热效果。三、冷却水温度控制冷却水水温控制系统的控制方法应该为，根据冷却塔出水温度（冷凝器进口温度）与设定值的偏差，控制冷却塔的风机或其他装置动作，使冷却水温度被控制在32℃左右。四、冷却塔风机控制一是风机启停控制，当冷却水温度偏高时开启风机，当水温下降到设定值以下时关闭风机，冷却水温度在设定值上下一个限度内变化。另一种是风机采用变频调速控制装置。根据冷却水实际温度与设定温度之间的偏差，自动调整风机的转速，使冷却水温度在设定值附近变化，实现水温的连续调节。4.1冷水机组顺序控制步聚机电设备的开机顺序：冷却塔风机——冷却水蝶阀——冷却水泵——冷媒水蝶阀——冷媒水泵——制冷剂启动。对于水泵要求一台制冷机组对应一台水泵，一一对应。第四节空调系统的控制1.直接供冷模式2.蓄冷模式3.同时蓄冷和供冷的模式4.从贮冰罐取冷的模式5.冷冻机和贮冰罐联合供冷的模式4.2蓄能空调系统的控制模式直接供冷模式1)若80%≤Vmax≤90%，则水泵及冷冻机的水温设定值都应维持现状。（阀门开度适中）2)若Vmax＞90%，Δt1＜Δtmin，且t供＞t供，min，则水温高，应将冷冻机出口温度设定值降低0.25℃。（阀门开度过大，检测水温）3)若Vmax＞90%，Δt1＞Δtmax，则流量不足，应将水泵转速提高5%。（阀门开度过大，检测水温）4)若Vmax＜80%，Δt2＞Δtmax，且t供＜t供，max，则水温过低，应将冷冻机出口温度升高0.25。（阀门调小，检测水温）5)若Vmax＜80%，Δt2＜Δtmin，则流量太大，应将水泵转速降低5%。（阀门调小，检测水温）冷水机组运行模式1.冷水机组优先控制策略2.限定需求控制策略3.蓄冰设备优先控制策略4.定比例控制5.预测控制预测控制1)可以降低运行费用，但降低的额度取决于负荷预测的准确度。2)尽可能地利用夜间低谷时间廉价电力制冰。3)防止冰槽冷量过早耗尽，以至于出现下午峰期供冷不足的现象。4)尽量缩短制冷机在峰期供冷时间。5)尽量防止制冷机在峰期低负荷运行。1)自动检测室外温度和湿度，用于蓄冰优化控制。2)监测换热器一次侧的供、回水温度，确定是否需要防冻保护。3)监测蓄冰设备进出口温度。4)监测蓄冰设备液位，根据蓄冰设备液位，计算蓄冷量。5)监测制冷机进出口乙二醇温度。6)根据工况转换要求，控制冷冻水泵、冷却水泵、制冷机、冷却塔的顺序起停及相关阀门的顺序调节，并检测其运行状态。7)检测乙二醇膨胀水箱和储水箱高、低液位，并根据乙二醇膨胀水箱液位自动控制乙二醇补水泵的运行。8)根据系统供、回水压力自动调节旁通阀的开度，以保证系统管网压力和流量稳定。一级泵控制原理图第五节空调水输配系统的中央监控图a一级泵控制接线图b换热站的控制接线作业1、分析二级泵系统中，根据温度判断旁通管的中水流方向，并说明冷冻机组的台数控制方法。2、结合水泵运行特性和官网运行特性，分析最小阻力控制、定末端压差控制及定扬程控制方法特点？