空调冷热源期第8章-冷热源设备(系统)的监测与控制

2020/1/181第8章冷热源设备（系统）的监测与控制8.1冷源设备（系统）的监测与控制8.2热源设备（系统）的监测与控制建筑室内、外条件不停的变化，空调负荷也在不断变化，需要空调冷热源提供的冷量或者热量随之变化。因此，应当根据建筑室内、外条件及时对冷热源设备进行调节。同时，人力调节很难满足要求，故此需要在冷热源系统中安装一定的监测与控制设备，对冷热源系统进行自动监测与控制。自动监测与控制的主要优点：1）可以根据室内、外条件变化及时对冷热源系统的供水温度、流量进行调节，维持室内舒适。2）自动启、停、调节设备，简化了操作管理，减少人员操作，还可以提高设备运行效率，节省能耗。3）确保设备安全、高效运行，防止设备事故，降低设备维修费用。冷热源设备的监控依靠各种测量报警装置、各种调节控制装置以及各种显示记录装置来实现。2020/1/1838.1冷源设备（系统）的监测与控制1．制冷压缩机的安全保护与控制（1）压力保护控制压力保护控制包括：高压保护低压保护油压保护8.1.1蒸气压缩式制冷机的保护与控制2020/1/184高压保护高压保护的目的是为了防止排气压力过高而产生安全事故。产生排气压力过高的原因包括：冷凝器断水或水量不足，排气管阀门堵塞，系统中不凝性气体过多等都会引起排气压力过高。高压保护的方法是在压缩机的排气管上加装测压装置，当所测压力高于设定值时，控制器自动切断电源，使压缩机停止运转，并发出报警信号，从而起到保护制冷机的作用。2020/1/185低压保护如果吸气压力过低，不仅会使蒸发器压力过低，从而导致冷冻水温度过低，而且会因增加空气向系统内渗漏。因此，压缩机对吸气压力也必须加以控制，通常称作低压保护。低压保护是在吸气管上加装测压装置，当吸气压力低于设定值时，控制器动作，切断压缩机电源。2020/1/186油压保护制冷压缩机在运行时，其运动部件需要不断地有一定压力的润滑油进行润化和冷却，从而减少压缩机的磨损。为保证压缩机的安全、高效运行，必须对油压进行控制，当油压低于某一值时，应停止压缩机的运行。油压控制是通过测量油泵出口与曲轴箱之间的压差来实现控制的。2020/1/187（2）温度保护温度保护包括压缩机排气温度保护和油温保护。压缩机的排气温度过高会影响机器的使用寿命，使润滑油炭化，严重时可引起制冷剂蒸气分解，产生爆炸，因此，必须对压缩机的排气温度加以限制。一般采用压力式温度控制器作保护控制。2020/1/188为防止压缩机润滑油因温度过高而使润滑性能下降，避免压缩机运动部件因润滑不良而烧坏，除对油压有一定的要求外，对油温也应有一定的限制。根据规定，当环境温度为40℃时，油温保护值可设为60℃，最高不得超过70℃。油温控制也可采用压力式温度控制器进行控制。2020/1/189（3）冷却水断水保护压缩机水套冷却水如果断流，将引起压缩机排气温度升高，严重时会使气缸变形，因此，在压缩机运行时应保证水套内有一定的冷却水流量。目前，一般采用晶体管水流继电器作断水保护。2020/1/1810（4）电机保护电机保护主要是防止短路或电机长期过载，常用过流继电器来起短路保护作用，采用热继电器来进行过载保护。也可采用自动空气短路器来进行电机保护，它既起开关作用，又起自动保护功能。2020/1/18112．制冷压缩机的能量控制能量控制的目的：确保压缩机经济高效运行，减少压缩机的能源消耗。能量控制的方法：压力控制法、温度控制法和冷负荷控制法。2020/1/1812压力控制法是以制冷机的回气压力作为调节参数，以此来控制制冷压缩机的运行。当蒸发器负荷发生变化或制冷机的产冷量改变时，吸气压力也随之发生改变，压力传感器测量出该压力之后，与设定值相比较，其差值作为控制器的输入，产生控制信号，控制制冷机的运行。这种方法由于压力传感器直接与压力管道相连，直接感受压力变化，因而反应速度快，滞后时间短，动态偏差小。但是，当蒸发温度较低时，负荷变化引起的压力变化较小，因此控制精度较低。2020/1/1813温度控制法是以蒸发温度作为控制参数来实现控制的。温度传感器检测出蒸发器温度，该温度与设定值相比较，其差值作为控制器的输入，产生控制信号来控制压缩机的运行。与压力控制法相比，在蒸发温度较低时，负荷变化引起的温度变化较大，因此静态偏差小，控制精度高。由于温度传感器测温不如压力传感器测压那么直接，因此反应较慢，滞后时间较长，动态偏差大。2020/1/1814冷负荷控制法是一种较为先进的控制方法，此方法通过测量冷冻水供、回水温差及冷冻水回水流量，根据测得的温差及流量来计算出实际的冷负荷，然后根据实际负荷的大小来控制制冷机的运行。2020/1/1815（1）缸数控制这种控制方式适合于带有卸载机构的活塞式压缩机，通过调节气缸上载数量达到调节能量的目的，利用电磁阀控制卸载装置的油路，使通往卸载装置的油路被接通或切断，从而控制能量。在这种控制中，电磁阀的动作一般由蒸发压力（或者蒸发温度）来控制，使制冷机所输出的冷量与实际需要的冷量基本相当。2020/1/1816去曲轴箱1234abc来自油泵1234去卸载装置油缸abc自动卸载启动原理图2020/1/1817（2）导叶开度控制对于离心式压缩机可采用制冷机进口导叶开度来进行能量控制。导叶开度控制可以利用冷冻水供水温度、回水温度或实际冷负荷来进行控制。根据实际计算的冷负荷，产生控制信号，控制执行机构来改变导叶开度。2020/1/1818TE1TE2FE1冷冻水冷却水12345678TE1TE2FE1冷冻水冷却水12345678利用实际冷负荷来控制导叶开度的原理1.冷凝器2.蒸发器3.控制器4.压缩机5.电机6.执行机构7.冷冻水泵8.冷却水泵2020/1/1819（3）台数控制当冷冻站安装了多台制冷机时，根据冷负荷的大小适当地确定冷冻机的运行台数，使输出冷量满足冷负荷要求，使系统工作效率高，同时又不使某台冷冻机频繁启停，这对保障机组安全可靠运行有重要意义。台数控制可采用压力控制或实际负荷控制。压力控制是在压缩机的吸气管上分别安装压力控制器，根据不同的压力设定值，控制不同的制冷机的启停。2020/1/1820123456789冷冻水冷却水123456789冷冻水冷却水压缩机压力台数控制1，2，3.压缩机4.蒸发器5.贮液器6.冷凝器7，8，9.压力控制器2020/1/1821集水器分水器PdCTE1TE2FEMFVQC回水供水压缩机1压缩机2压缩机3集水器分水器PdCTE1TE2FEMFVQC回水供水压缩机1压缩机2压缩机3制冷机台数的负荷控制原理吸收式冷机的动力主要是热能而不是机械能。常用工作介质为LiBr-H2O溶液。已经商业化了的吸收式冷机有单效和双效溴化锂吸收式冷机。1）控制：一般通过测量冷冻水供水温度、由控制器控制发生器加热蒸汽管道上的调节阀，通过调整阀门的开度，来维持相对恒定的冷冻水供水温度。（图8-7）对水泵、风机等动力设备，一般实行启、停控制。2）监测装置主要有：水泵、风机的运行状态及故障监测；冷冻水进、出水温，进水压力，出水流量等参数的测量；冷却水出水温度、流量及压力的测量。蒸发器真空度、发生器压力等参数的监测2020/1/18242.双效溴化锂吸收式冷机的监测与控制监测对象：参数设备冷冻水进、出口温度、压力；冷冻水流量；冷却水温度、流量；蒸汽温度、压力、流量；高、低压发生器的液位、浓溶液温度、压力；蒸发温度、蒸发压力、冷剂温度发生器泵、吸收器泵、蒸发器泵、冷冻水泵、冷却水泵2020/1/1825能量调节的实现：通过利用冷冻水出水温度来控制加热蒸汽流量来实现的。通过调节蒸汽管道上的调节阀的开度，维持恒定的供水温度，以满足负荷要求。除上述监控措施外，还应有一些安全保护措施：为防止浓溶液结晶，当浓溶液温度高于设定值时，报警并关闭加热蒸汽阀；蒸发器进口冷水温度低于设定值或断水时，发出报警，吸收器泵停止运行，并关闭加热蒸汽；冷却水断水或温度过高时，报警并关闭加热蒸汽；高、低发生器液位过高时，应报警并关闭发生器泵；高压发生器压力太高时，也应关闭加热蒸汽。2020/1/18278.1.3冷冻水系统的监测与控制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。其监测与控制的核心是：（1）保证冷冻机蒸发器通过足够的水量，以使蒸发器正常工作，防止冻裂。（2）向冷冻水用户提供足够的水量，以满足用户的要求。（3）在满足使用要求的前提下，尽可能减少循环水泵电耗。2020/1/1828去冷冻水用户用户回水VV1V2p2p1P1P2T1T2T3T4P3水位上限水位下限补水箱定压水箱制冷机1制冷机2去冷冻水用户用户回水VV1V2p2p1P1P2T1T2T3T4P3水位上限水位下限补水箱定压水箱制冷机1制冷机2一级泵水系统的监控T1.水温测点1T2.水温测点2T3.水温测点3T4.水温测点4P1.冷冻水泵1P2.冷冻水泵2P3.补水泵V1.电动阀1V2.电动阀2V.电动旁通阀p1.蒸发器进口压力p2.蒸发器出口压力2020/1/1829末端用户末端用户末端用户Δp末端压差Pj1Pj2T1T3T2T4制冷机1制冷机2V1V2Px1Px2P3补水箱水位上限水位下限定压水箱ab末端用户末端用户末端用户Δp末端压差Pj1Pj2T1T3T2T4制冷机1制冷机2V1V2Px1Px2P3补水箱水位上限水位下限定压水箱ab二级泵水系统的监控T1.水温测点1T2.水温测点2T3.水温测点3T4.水温测点4Pj1.加压水泵1Pj2.加压水泵2Px1.循环水泵1Px2.循环水泵2P3.补水泵V1.电动阀1V2.电动阀22020/1/18308.1.4冷却水系统的监测与控制冷却水系统是通过冷却塔和冷却水泵及管道系统向制冷系统提供冷却水。其监控系统的作用是：（1）保证冷却塔风机、冷却水泵的安全运行；（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，调整冷却水系统的运行工况，使冷却水温度在设定的温度范围之内。2020/1/1831F1F2F3F4V1V2V3V4T1T2T3T4T5T6T7V7V5V6TsP1P2冷凝器冷凝器F1F2F3F4V1V2V3V4T1T2T3T4T5T6T7V7V5V6TsP1P2冷凝器冷凝器冷却水系统的监控F1.风机1F2.风机2F3.风机3F4.风机4P1.水泵1P2.水泵2T1.水温测点1T2.水温测点2T3.水温测点3T4.水温测点4T5.水温测点5T5.水温测点6T7.水温测点7Ts.湿球温度测点V1.电动阀1V2.电动阀2V3.电动阀3V1.电动阀4V1.电动阀4V5.电动阀5V6.电动阀6V7.混水电动阀2020/1/18328.2热源设备（系统）的监测与控制目的：使锅炉按设计和使用要求能安全经济地供蒸汽或供热水，有效地保障设备使用寿命，消灭不安全的事故，提高热效率，降低燃料的消耗量和减少锅炉房的用电、在各种锅炉房中，虽锅炉的形式、容量、供油系统和汽、水、风系统在设计上各有差异，操作方法和事故处理方法也均有不同，但锅炉的运行顺序均离不开锅炉的启动、正常运行和停炉三个过程，其管理作也围绕这三个过程进行。8.2.1锅炉机组的监测与控制（1）锅炉水、汽系统的监测（2）锅炉风系统的监测：锅炉风系统主要包括锅炉鼓风系统和锅炉引风系统（3）锅炉燃烧系统的监测（4）电力系统的监测：锅炉电力设备主要包括给水泵、鼓风机、引风机、给油泵以及其它辅助电力设备2020/1/1834燃油燃气锅炉热工参数检测项目2020/1/18352020/1/18362020/1/18372020/1/18382020/1/18392020/1/18402020/1/18412020/1/1842（1）锅筒水位调节影响锅筒水位的因素有给水量和蒸发量之间的平衡关系，还有汽水循环管路中汽水混合物内汽水容积变化的影响。影响锅筒中水位变化的因素还有炉膛燃料量和锅筒压力。前者可忽略，后者可认为是蒸汽流量变化和给水量变化引起。虚假水位：