2014年暖通工程師《專業(yè)知識》冰蓄冷空調(diào)自控系統(tǒng)

　　冰蓄冷空調(diào)自控系統(tǒng)基本功能

　　冰蓄冷空調(diào)由于自身的特點而對自控系統(tǒng)有一定的依賴，而這種依賴就決定了自控系統(tǒng)的基本功能。就一般情況而言，冰蓄冷空調(diào)對自控系統(tǒng)有如下四個方面的基本要求：

　　1、工況切換和設備起?？刂?。冰蓄冷空調(diào)是在同一管道系統(tǒng)上通過對水泵和閥門等設備的不同組合而得到不同的工況的，而不同的工況組合又體現(xiàn)出不同的運行策略。因此，選擇冰蓄冷空調(diào)只是為降低運行費用在設備上提供了可能，而真正實現(xiàn)降低運行費用還需將系統(tǒng)中所有設備有機地結(jié)合起來，并使操作者方便快捷地在各工況之間切換。

　　就具體的工程而言，不同的工況對參與運行的水泵以及閥門的開啟和關閉都有不同的規(guī)定，與此同時，對各設備的啟動順序和設備啟動的時間間隔都有具體的要求。這就要求自控系統(tǒng)能為工況的切換提供方便、安全的操作手段。理想情況下，操作者希望通過鼠標在屏幕上的點擊或通過菜單的選擇就能切換工況。但是自控系統(tǒng)在提供操作方便的同時又要能夠防止人員的誤操作，所以建議把工況切換和系統(tǒng)啟動分為兩步操作，即切換工況只是為系統(tǒng)啟動做好了工況的選擇，而并不是在切換工況后直接啟動系統(tǒng)。

　　2、融冰速率控制。為了真正做到移峰填谷，蓄冰系統(tǒng)都追求較高的融冰速率，以期能在峰電時段內(nèi)完全釋放冷量。但隨之而來的問題是，如果不對融冰速率進行控制則蓄冰裝置將以最快的速度融冰，造成冷量的浪費。因此，冰蓄冷空調(diào)要求自控系統(tǒng)能對融冰速率進行控制，使其能跟蹤負荷情況并滿足系統(tǒng)對供冷量的要求。

　　控制融冰速率的方法有很多，但大體可歸納為兩類：改變出水溫度和改變出水流量。如果以換熱器為蓄冰裝置的負載來描述，前者改變的是換熱器冷媒水側(cè)入水的溫度，后者改變的是換熱器冷媒水側(cè)入水的流量。通常情況下，前一種方式更能兼顧換熱效率，追求較低的換熱溫差。

　　控制融冰速率的最終目的是控制水的溫度。由于管道中的水溫有很大的慣性，一旦建立起了變化趨勢后溫度會朝著固有的方向變化而不會立即對控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)做出響應，這就使該回路的控制特性偏軟，并且有很大的滯后。管道中水溫的這些特性使常規(guī)的pid調(diào)節(jié)往往不能取得理想的效果。因此，在要求較高的應用中需在控制模型中加入程度較深的反饋，條件允許時還可在控制模型中引入一定的預警措施，使控制器的調(diào)節(jié)動作產(chǎn)生在溫度變化之前。

　　3、空調(diào)水供回水差壓控制。當末端采用變流量系統(tǒng)時，空調(diào)水供回水總管之間的差壓是隨末端的使用情況而變化的。雖然變流量的末端系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，但如果不對供回水總管之間的差壓進行控制，其危害也是顯然的。首先，差壓的波動會使整個管道系統(tǒng)中控制閥門的閥權(quán)度發(fā)生變化，這將破壞常規(guī)的pid控制環(huán)的穩(wěn)定行，當閥權(quán)度減小到一定程度時還會導致控制閥的振蕩。其次，當該差壓不足時，會使遠端的能量供應不足，影響使用效果;反之，差壓過大又會影響到末端系統(tǒng)的安全。因此，這就要求自控系統(tǒng)能對該差壓進行實時監(jiān)測，并采取相應的調(diào)整手段來使差壓穩(wěn)定在一個合理的范圍內(nèi)?？刂瓶照{(diào)水供回水總管之間的差壓，簡單而行之有效方法就是在空調(diào)水供回水總管上加裝旁通閥，控制系統(tǒng)根據(jù)實際的差壓來調(diào)整閥門的開度。在采用換熱器的系統(tǒng)中，這種方法能保證流經(jīng)換熱器二次邊的流量恒定在設計值上，以兼顧換熱效率并追求較低的換熱溫差。這種方法的缺點是水泵的成本不能隨負荷的減少而下降。同時，由于旁通閥上的差壓變化很大，這就導致在大的閥權(quán)度變化下，旁通閥很多時候?qū)嶋H是工作在開/關狀態(tài)，無法達到理想的控制效果。

　　因此，另一種常見的辦法就是采用速度可調(diào)的水泵。由自控系統(tǒng)根據(jù)空調(diào)水供回水總管之間的差壓來調(diào)整變速泵的轉(zhuǎn)速，從而達到穩(wěn)定差壓的目的。為了在最壞的情況下仍有足夠的水流來保證水泵的安全，許多情況下在采用了調(diào)速泵后仍須安裝旁通調(diào)節(jié)閥門。

　　4、逐時負荷預測。嚴格意義上說逐時負荷預測不是一個控制功能，但由于它對冰蓄冷空調(diào)有著重要的意義，因此也列在基本功能中。

　　為了盡量減少高價峰電的使用，操作者需要對當天的逐時負荷有個了解，從而制定出操作策略，力求在峰電時段少使用冷機并盡可能使蓄冰量能在峰電時段內(nèi)完全釋放。缺少嚴格制定的操作策略往往會產(chǎn)生這樣的情況：或者預留了過多的冷量從而在峰電時段結(jié)束時仍有較多的剩余冷量，或者過早地將冷量完全釋放而不得不在峰電時段多使用冷機。制定操作策略的意義還在能合理安排蓄冰量的使用，除了給峰電時段預留外，還能在冷機因負荷較低運行效率下降的時候使用融冰供冷。

　　制定操作策略的依據(jù)是逐時符合，所以，逐時負荷的預測對冰蓄冷空調(diào)降低運行成本有著重要的意義。但是，要實現(xiàn)逐時負荷的預測卻有相當?shù)碾y度，這一方面是由于影響逐時負荷的因素太多，更主要是對歷史運行數(shù)據(jù)的要求。目前預測逐時負荷的方法大多離不開系統(tǒng)運行的歷史數(shù)據(jù)。因此，獲得和維護一個完整的歷史數(shù)據(jù)庫就成為實現(xiàn)逐時負荷預測的先決條件，這在操作上顯然有一定的難度。

　　要使逐時負荷的預測功能變得切實可行，這一方面有待于可以不借助歷史數(shù)據(jù)庫的預測方法，同時也有待于更簡便可行的維護和建立歷史數(shù)據(jù)庫的手段。

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