自動化技術(shù)在中央空調(diào)冷源系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

       一、冷源設(shè)備控制策略
       PLC的基本控制方法有4種：PLC單機(jī)/擴(kuò)展控制系統(tǒng)、PLC分布式控制系統(tǒng)、IPC-PLC分布式測控系統(tǒng)和基于PLC現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
       在工程中，可以結(jié)合冷凍水總管的供回水溫差、冷凍水總管回水流量，將現(xiàn)階段建筑物的冷負(fù)荷計算出來，并且比較當(dāng)前處于運(yùn)行狀態(tài)中的冷水機(jī)的制冷能力之和。當(dāng)冷負(fù)荷比制冷能力高出很多，而且還可以有15 min持續(xù)的時候，程序就會另外再添加一組冷凍設(shè)備。在這種情況下，可以將其劃分為2種不同的情況分別對待：① 當(dāng)?shù)谝唤M冷凍設(shè)備啟動的時候。先將在冷卻塔和冷水機(jī)中分別等待投入隊列中的第一臺塔的進(jìn)水蝶閥和出水蝶閥開啟。接著確定蝶閥已經(jīng)打開以后，將冷卻泵和冷凍泵中等待投入隊列中的第一臺泵開啟。然后將冷卻塔風(fēng)扇和冷水機(jī)開啟。② 當(dāng)增加啟動額外一組冷凍設(shè)備的時候。先將存在于冷卻泵中等待隊列中的第一臺泵和存在于冷凍泵中等待隊列中的第一臺泵開啟。接著將存在于冷水機(jī)和冷卻塔中等待投入隊列中的第一臺機(jī)的冷凍水蝶閥和冷卻水蝶閥分別打開。當(dāng)確定蝶閥已經(jīng)打開以后，將冷水機(jī)開啟。
       當(dāng)冷負(fù)荷與總制冷能力的一臺冷水機(jī)組的制冷低的時候，并且可以有15 min持續(xù)的時候，程序就會減少一組冷凍設(shè)備。在這種情況下，又可以將其劃分為2種不同的情況對待：① 當(dāng)最后一組冷凍設(shè)備關(guān)閉時，將最后一組冷凍設(shè)備關(guān)閉；關(guān)閉冷卻塔風(fēng)扇；冷水機(jī)關(guān)機(jī)返回5min以后，將冷卻水泵關(guān)閉。30 min以后，將冷凍水泵關(guān)閉。當(dāng)確定冷凍水泵和冷卻水泵關(guān)閉以后，將冷水機(jī)冷凍蝶閥和冷卻蝶閥關(guān)閉。將冷卻塔的進(jìn)水蝶閥和出水蝶閥關(guān)閉。② 非最后一組冷凍設(shè)備關(guān)閉時，將運(yùn)行中累計運(yùn)行時間最長的1臺冷水機(jī)組關(guān)閉或者切出。冷水機(jī)關(guān)機(jī)狀態(tài)返回5min以后，關(guān)閉冷水機(jī)冷凍蝶閥和冷卻蝶閥。將運(yùn)行中累計運(yùn)行時間最長的1臺冷凍水泵和冷卻水泵關(guān)閉或者切出。將運(yùn)行中累計運(yùn)行時間最長的1臺冷卻塔的風(fēng)扇、進(jìn)水蝶閥和出水蝶閥關(guān)閉或者切出。
       二、中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問題
       當(dāng)前，電力供求的矛盾日益深化，怎樣才能使中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)和整個空調(diào)主機(jī)的運(yùn)行效率得以提升，使其能耗降低，是當(dāng)前需要及時解決的問題。通常情況下，中央空調(diào)系統(tǒng)存在以下幾方面的問題。
       1、自動化程度低。很多設(shè)備大部分都是依靠人工實施控制，在停止、啟動、控制設(shè)備的過程中，都存在著人為干預(yù)，系統(tǒng)的可靠性相對較低。
       2、系統(tǒng)不能對水系統(tǒng)的流量實施自動調(diào)節(jié)。各個水泵在開機(jī)運(yùn)行的時候，需要通過額定負(fù)載實現(xiàn)，從而浪費了大量的能源。
       三、原因分析及改進(jìn)方案 
       1、原因分析
       目前，大部分舊建筑的中央空調(diào)以手動模式為主要控制模式。在使用過程中，工作人員通常每隔幾個小時對機(jī)房巡檢一次，有些機(jī)房，需要每天都進(jìn)行檢査。此外，中央空調(diào)的水系統(tǒng)因為水泵并不能夠與末端負(fù)荷變化相結(jié)合對其運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)，運(yùn)行效率不高，浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。
       由此可見，中央空調(diào)耗能的主要原因為：第一，中央空調(diào)系統(tǒng)無法與末端需求變化相結(jié)合，對設(shè)備組合輸出未能及時地進(jìn)行調(diào)整；第二，水泵系統(tǒng)無法與末端需求變化相結(jié)合，使其實現(xiàn)無級調(diào)速，多出的流量經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng)旁通管循環(huán)，出現(xiàn)電能浪費的現(xiàn)象；第三，人工管理在控制調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的時候不具備及時性。
       2、改造方案
       與中央空調(diào)耗能的主要原因相結(jié)合，將一套中央空調(diào)智能節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計出來，這個系統(tǒng)會自動依據(jù)采集的末端負(fù)荷的變化，對水塔、水泵、主機(jī)的組合運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，同時水泵實現(xiàn)變頻無級調(diào)節(jié)輸出，中央空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)自動管理，所有的設(shè)備都可以在預(yù)先設(shè)定的時間表基礎(chǔ)上實施運(yùn)行，從而使改造以后的中央空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)智能節(jié)能運(yùn)行，電和人力都得到了有效地節(jié)省。
       四、系統(tǒng)調(diào)試
       1、水管路調(diào)試
       將電動蝶閥，溫度傳感器，電磁流量計安裝好。在電動蝶閥上強(qiáng)制給電，對閥門的開關(guān)動作進(jìn)行測試。手動開啟水泵，對PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行査看，從而可以檢查溫度傳感器和電磁流量計的數(shù)據(jù)是否處于正常范圍。
       2、電路調(diào)試
       將所有電柜的轉(zhuǎn)換開關(guān)都調(diào)節(jié)到手動模式，通過原控制柜對中央空調(diào)系統(tǒng)實施操作，從而使其實現(xiàn)正常運(yùn)行。對工頻柜和變頻柜主電路的互鎖進(jìn)行測試，使工頻和變頻電路可以有效地分開投入。
       五、系統(tǒng)節(jié)能效果
       經(jīng)過系統(tǒng)的調(diào)試，整個中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合末端負(fù)荷的變化，對水塔、水泵、主機(jī)的運(yùn)行實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)，取得良好的節(jié)能效果。
       系統(tǒng)的開機(jī)運(yùn)行時間為24 h全天候，原中央空調(diào)系統(tǒng)的用電平均每天為1208 kW•h，全年為440920 kW•h；系統(tǒng)改造后，全年節(jié)電可達(dá)52910 kW•h，折合人民幣為42800余元。