第12章 冷热源装置的自动控制及冷热源设备的运行管理和维护

2020/1/191空调冷热源工程顾炜莉2020/1/192第12章冷热源装置的自动控制及冷热源设备的运行管理和维护一、运行管理的目的空调系统在运行中能否达到所要求的有关指标，依赖于制冷系统的运行好坏。为满足空调系统运行中用冷量的需要，同时又要做到制冷系统的安全、可靠、高效率、低消耗（节能）的运行。2020/1/193对于日益复杂的冷热源系统，如果仅依靠人力来调节，是很难满足要求的，因此，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。对冷热源设备的监控需要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等来实现。2020/1/194实现冷热源的自动监测与控制主要有以下几点好处：(1)根据建筑室内外条件的变化，及时调整冷热源系统的供水温度或流量，维持舒适的室内环境。(2)自动开启、调整或停止冷热源设备，一方面简化了操作管理，减少人员操作；另一方面可以提高设备的运行效率，节省能源消耗。(3)确保设备的安全、高效运行，防止设备事故，降低设备的维修费用。2020/1/195二、运行管理的内容（1）冷热源设备运行状态监视及控制；（2）冷热源设备故障及停电报警；（3）冷热源设备节能管理1.起动过程2.调试过程3.正式运行过程4.停机过程2020/1/196三、运行管理的一般规定采暖、通风与空气调节系统应设置检测与控制系统，包括参数检测、参数与设备状态显示，自动调节与控制、工况自动转换、设备联锁于自动保护、能量计量以及中央监控与管理等。设计时，应根据建筑物的功能与标准、系统类型、设备运行时间以及工艺对管理的要求等因素，通过技术经济比较确定。集中监控系统就地的自动控制系统2020/1/197四、运行管理的实现传感器接受的信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出量的元件。执行器根据接收的信号作相应运动的机构，实现调节作用。2020/1/198传感器温度传感器湿度传感器压力传感器流量传感器执行器各种调节阀等2020/1/199当用于安全保护和设备状态监视为目的时，宜选择温度开关、压力开关、风流开关、水流开关、压差开关、水位开关等以开关量形式输出的传感器，不宜使用连续量输出的传感器。2020/1/1910空调冷热源设备和系统中所需要监测的参数：1）电压2）电流3）功率4）温度5）压力6）流量7）液位8）浓度2020/1/1911空调冷热源设备和系统中所需要监测的温度和压力：1.冷水机组蒸发器进、出口水温、压力；2.冷水机组冷凝器进、出口水温、压力；3.热交换器一二次测进、出口水温、压力；4.分集水器温度、压力（或压差），集水器各支管温度；5.水泵进出口压力；6.水过滤器前后压差；7.冷水机组、水阀、水泵、冷却塔风机等设备的起停状态。2020/1/191212.1蒸汽压缩制冷机组的运行管理12.2吸收式制冷机组的运行管理12.3锅炉机组的运行管理12.4冷热源系统的运行管理2020/1/191312.1蒸汽压缩制冷机组的运行管理一、运行管理的基本内容及注意事项1.制冷系统的运行操作规程(1)试运行程序运行中的巡检内容应包括：运行调节方法、正常运行时各部位参数是否在要求范围．运转设备的声音、振动等是否正常(2)制冷系统的正常启动程序(3)制冷系统正常启动中的注意事项及检查内容和调整(4)制冷系统的正常运行2020/1/1914(9)运行中的安全防护(5)系统运行中故障的排除方法(6)系统的正常停车程序及停车后的处理(7)系统运行中的故障程序及停车后的处理(8)系统的紧急停车程序及停车后的处理2020/1/19152.启动程序①首先应启动冷却水泵、冷却塔风机．使冷凝器系统投入运行。②启动冷水泵，使蒸发器中的冷水系统投入运行。③启动制冷压缩机的主机，调节油压。④根据用冷情况进行负荷调节2020/1/19163.正常运行中的巡检和注意事项正常运行中的巡检内容一般应为：制冷压缩机运行中的油压、油温、轴承温度、油面高度；冷凝器进口、蒸发器出口水的温度，压缩机、冷却泵、冷水泵远行电机的电流；冷却水、冷水流量；压缩机吸气、排气压力；蒸发压力、冷凝压力；各运转设备的声音、振动等情况。2020/1/19174.正常运行中的注意事项对于离心式压缩机组，在正常运行中导流叶片的开度应避开喘振区。对于活塞式制冷压缩系统，在正常运行中，切忌蒸发压力过大而导致大量制冷剂液体进入压缩机的吸气腔造成液击现象而产生重大事故。也要避免吸气压力过低而造成系统中低压部分的负压运行，空气进入系统使冷凝压力升高。避免排气压力过高而使产冷量下降和动能消耗过多。避免由于油压过低而造成运转中转动部件的过多磨损。2020/1/19185.停车程序及注意事项一般地讲．制冷系统的停车程序操作是启动操作的逆过程。其程序项是：先停压缩机主机，再停蒸发器的冷水系统，最后停冷却水的冷凝器系统。在系统停车过程中应注意的问题包括以下几个方面：停车前应降低压缩机的负荷，使之在低负荷下运行一段时间。以免使低压系统停机后压力过高．但也不能太低(最好能大于或等于外界压力)，避免造成外部空气向系统内渗漏。2020/1/1919长期停车(尤其是冬季)应将冷凝系统、冷水系统及压缩机油冷却器、压缩机水套中的积水排空，避免结冰冻坏设备。在停车时．蒸发器供水泵（冷水泵）与压缩机停车的间隔时间，应能保证在活塞式压缩制冷系统中，蒸发器内的液态制冷剂全部气化且成为过热气体，以保证设备的安全。冷却泵与压缩机的停车间隔时间应能保证进入冷凝器内的高温高压气体制冷剂全部冷凝成为液体，且最好进入贮液器内。2020/1/1920二、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2020/1/1921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。2020/1/1922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。2020/1/1923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。2020/1/1924（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。2020/1/1925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。2020/1/1926（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。2020/1/1927（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。2020/1/19282．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。2020/1/1929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。2020/1/1930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。2020/1/1931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。2020/1/1932（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。2020/1/1933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2020/1/1934（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。2020/1/1935TE1TE2FE1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2020/1/1936（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。2020/1/1937123456789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2020/1/1938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2020/1/193912.2吸收式制冷机组的运行管理一、运行管理的基本内容及注意事项1.制冷系统的运行操作规程(1)试运行程序运行中的巡检内容应包括：运行调节方法、正常运行时各部位参数是否在要求范围．运转设备的声音、振动等是否正常(2)制冷系统的正常启动程序(3)制冷系统正常启动中的注意事项及检查内容和调整(4)制冷系统的正常运行2020/1/1940(9)运行中的安全防护(5)系统运行中故障的排除方法(6)系统的正常停车程序及停车后的处理(7)系统运行中的故障程序及停车后的处理(8)系统的紧急停车程序及停车后的处理2020/1/19412.机组的调试1）系统的气密性试验溴化锂吸收式制冷机组需要一个压力较低而又相对稳定的空间，来满足冷剂水蒸发。蒸发器内的压力越低，冷媒水的出口温度越低。溴化锂吸收式制冷机在运行中