冷机群控方案及其解决方法

冷机台数自控中存在的问题及其解决方法
2008-10-28 14:35:19 作者：张子慧 来源： 《电气&智能建筑》 浏览次数：67 文 字大小： 大】 中】 小】 【 【 【 简介： 简介：发布时间： 2003-12-3 16:00:31
摘 要 文章阐述了冷机台数自动控
制的方法， 列举了有关参数测量系统组建方案及不正确的测量方法。 提出需要有关各专业相 互配合，正确设计、施工及调试，才能使系统有可测性、可控性，达 ... 关键字： 关键字：冷机台数控制
摘 要 文章阐述了冷机台数自动控制的方法， 列举了有关参数测 量系统组建方案及不正确的测量方法。提出需要有关各专业相互配 合，正确设计、施工及调试，才能使系统有可测性、可控性，达到节 能效果。 目前，中央空调系统的冷源主要采用两种，一种是机械压缩式制 冷，主要形式为以消耗电能换取冷量；另一种是热力吸收式制冷，以 消耗热能（燃气、蒸汽、高温热水）换取冷量，其电能或热能的消耗 都是可观的，是建筑设备中能耗大户。实际工程中，制冷机组一般设 置两台或两台以上。为了减少运行费用、节约能源，多根据实需冷负 荷来调节冷机的运行台数，在《在智能建筑设计标准》（ＧＢ－Ｔ５ ０３１４－２０００）中将冷机台数控制定为甲级设计标准条件之 一。
根据我们对实际工程的考查，在冷机台数控制方面有成功的范例， 但也有失败的工程，其成功与否，是由设计、施工和调试等诸方面决

定的。本文详细阐述了工程中出现的问题，提出解决的办法，与同行 商讨，使设计、施工等各个环节保证实际工程能获得可测性、可控性 和节能性。 １ 冷机台数控制方式 实际工程中，对制冷系统中的联动控制设备（冷冻泵、冷却泵、 冷却塔及相应电动蝶阀等）及制冷机等已纳入ＢＡＳ集散控制系统 中，其中对冷机台数控制可分为以下两种方式。 １．１ 操作指导控制 这种控制方式是根据集散监控系统实测冷负荷，一方面显示、记 录实际冷负荷；另一方面由操作人员对数据进行分析、判断，实施冷 机运行台数控制及相应联动设备的控制。这是一种开环控制结构，其 优点是结构简单、控制灵活，特别适合对于冷负荷变化规律尚不清楚 和对大型冷机的启、停要求比较严格的场合。这种方法也是实施闭环 控制方法的第一步，可为闭环控制摸索经验。但操作指导控制的缺点 是仍要人工进行操作，控制过程慢、实时性差，节能效果受到限制。 １．２ 闭环控制 这种控制方式主要是根据实测冷负荷由ＤＤＣ直接数字控制器 自动控制冷机运行台数以相应联动设备， 同时对冷负荷进行显示和 记录。 这种控制方式属闭环控制，由ＤＤＣ直接承担监控任务，所以实 时性好，适应性强。并且由于ＤＤＣ计算能力强，可实现各种复杂的 控制规律。

以两台冷机台数控制为例， 按在线测到的冷负荷ＱＣ与一台冷机 额定制冷量ＱＨ相比较，如图１所示，当ＱＣ在ＱＨ以内时，开动一 台冷机及相应联动设备，当ＱＣ≥ＱＨ时，经延时（可设定）确认冷 负荷有增长趋势，启动第二台冷机及相应联动设备。当负荷减少到Ｑ Ｃ≤（ＱＨ－△）时，经延时确认冷负荷有减少趋势，则停止一台冷 机及相应联动设备。应说明，启、停冷机的边界条件，例如△值的大 小，应根据冷机具体要求而定。 ２ 实际冷负荷测量系统的组建及工程中存在的问题 ２．１ 冷负荷ＱＣ的计算 冷负荷ＱＣ的计算公式如下： ＱＣ＝ＣＧ（ｔ２－ｔ１）ｋＷ 式中ＱＣ—冷负荷ｋＷ； Ｃ—水的比热４．１８６ｋＪ／ｋｇ℃； Ｇ—负荷回水流量ｋｇ／ｓ ｔ１、ｔ２—冷冻水供、回水温度℃ 应特别说明，公式中Ｇ 应为由负荷来的总回水流量，不应包
括旁通流量；ｔ２应为负荷来的总回水温度，不应是回水与旁通水的 混合温度。 ２．２ 流量测量系统的设计、施工及其存在的问题
2.2.1 供、回水干管连接方式及冷量测量系统的组建 目前，中央空调系统负荷侧水系统多为变流量系统（利用电动两 通调节阀调节），而冷源侧是定流量系统（保护冷机）。所以在供、

回水系统中设有旁通阀。并利用供、回水干管压差信号，通过ＤＤＣ 自动调节旁通阀的开度，维持供、回水干管压差恒定。 常见冷站供、回干管的连接方式及测量组建系统如图２所示，有 四种方案。各测量参数都有安装条件，例如流量变送器ＦＴ要求在其 安装位置的前、后（按水流方向）有一定长度的直管段要求，一般要 求前１０ＤＮ、后５ＤＮＤＮ——安装管直径，这是为了消除管 道中流动的涡流， 改善流速场的分布， 提高测量精度和测量的稳定性。 直管段的设计应按照具体流量变送器及管道中阻力件的情况， 按说明 书要求而定。为了延长流量变送器的使用寿命，要求流量变送器安装 在回水管路上，而避免安装在供水管上。 在各种流量变送器中，电磁流量系无阻流元件，阻力损失小、流 场影响小、精度高，直管段要求低，是常用的一种流量变送器。例如 ＩＦＭ４０８０Ｋ（Ｆ）电磁流量计，当精度为０．３级时，要求前 １０ＤＮ，后２ＤＮ；如果要求测量精度低于０．３级，则可放宽到 前５ＤＮ，后２ＤＮ的要求。当测量系统不满足测量条件时，轻者测 量误差大，重者读数无意义。 2.2.2 各种测量系统优缺点的说明 （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（到楼上再行分支）由负荷回来一条回水管（在楼 上两管汇合）接到集水器上。这种连接方法可以用一个流量变送器测 量负荷回水总流量，且较容易满足流量变送器直管段的要求，可从安 装条件保证测量精度和稳定性，可测性好。同时由于旁通管连接到集

水器与分水器之间，对稳定地调节供、回水压差有利。这是我们推荐 的一种方案。 （２）方案２与方案１不同是在集水器安装两个回水管，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。 ＱＣ＝ＣＧ（ｔ２－ｔ１）ｋＷ 式中Ｇ—总回水流量，Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２ｋｇ／ｓ ｔ２—回水当量温度ｔ２＝ ℃ 这种方案虽然增加现场硬件但具有方案１的优点。 （３）方案３的特点是压差旁通管连接在供、回水干管上，按这 种连接方法，无论集水器上连接多少个回水管，均可采用一个流量变 送器和一个回水温度传感器测量实际冷负荷，减少了硬件投资。但其 调节供、回水压差的稳定性不如方案１和方案２的好。这种方案在设 计、施工中必须保证安装流量变送器的回水管段足够长，否则也可 能失去可测性。 （４）方案４的流量变送器及回水温度传感器设计安装位置是错 误的，使系统失去可测性、可控性。方案４这种明显的错误连接，在 公开出版的书籍、杂志以及楼控集成商的投标书中不止一次的出现， 甚至有些已完工的工程中就是这种连接，造成了浪费，失去了工程测 量的实际意义。 除了如方案４这样的错误设计之外，尽管采用方案１～３，但有 的设计并没有明确说明测量的安装条件，忽视了对管路长度的要求， 也使系统失去可测性。

2.2.3 供、回水干管施工及其存在的问题 冷站供、回水系统施工一般由工程公司水暖工程队实施，按施工 程序一般水施在前、弱电施工在后。 由于施工中各工种配合脱节，水施不按仪表安装要求条件布管， 仅按水路系统连接，为减少占地面积，使管路安装非常紧凑，无法保 证仪表足够长直管段的要求。一旦后期发现要想整改也是非常困难， 因为面对的是大口径管路以及冷站面积的限制。 由于设计、施工中存在的问题，未能满足仪表要求的测量条件， 使昂贵的仪表闲置不用，造成业主投资上的浪费，又不能起到节能控 制作用，无法节省运行费用。这种工程上的失败，是业界的一种悲哀 我们呼吁同行能引起重视。 ３ 设计、施工及调试中的几点解决方法 ３．１ 规划阶段应考虑水路布置 参照实际工程，采用适宜的管路连接方案，保证冷站有足够大的 面积，为冷负荷测量准备组建条件。 ３．２ 各工种配合至关重要 楼宇控制工程本身就是多工种、多技术的综合工程，参数测量更 为重要。需要公用设备工程师、楼控工程师、现场施工工程师紧密配 合，相互之间明确要求，才能保证测量系统的正确组建。 ３．３ 工程调试最终完成工程的重要环节 （１）系统在软件支持下，应完成制冷系统设备的联动控制，各 联动控制之间应有一定的延长时间（以ｍｉｎ计）；

（２）先开环控制，后闭环调整有利于系统投入。在投入闭环控 制之前，先行操作指导控制，摸索空调负荷随室外气象条件变化规律 及大厦内人员活动的变化因素进行人工操作，记录日启动次数； （３）启停负荷的边界条件的设定。前面在谈到台数控制时，按 实测负荷ＱＣ与冷机单台额定制冷量（满负荷）ＱＨ相比较，决定冷 机的运行台数。但是，应考虑到制冷机额定负荷时的ＣＯＰ值，（Ｃ ＯＰ： 制冷压缩机的性能系数， ＣＯＰ＝机组的净制冷量／轴功率） ， 并不一定是最高的，而在部分负荷值更高。 当实际负荷值ＱＣ＜ＱＨ时为一台冷机运行及相关联动设备。 当 ＱＣ≥αＱＨ时启动第二台冷机及相应联动设备。其中系数α可按实际 冷机ＣＯＰ值来确定，例如大连三洋制冷有限公司建议启动负荷α值 为０．９５，即ＱＣ≥０．９５ＱＨ时启动第二台冷机，停止负荷定 在０．５ＱＨ左右，如此前面图１中的△值就可以确定了； （４）延长时间的设定。程序设定各启停边界条件的延长时间， 按大连三洋一般最少为４０ｍｉｎ， 其延时长短应根据现场情况酌情 调整，对吸收式冷机来说冷机稀释运转时间为５～１５ｍｉｎ； （５）日启动次数的限定。根据冷机供货厂家的建议冷机日启动 次数不宜频繁， 以延长冷机寿命， 以蒸汽型溴化锂吸收式制冷机为例， 连续使用比间歇使用更有利于延期使用寿命。＆