2014年暖通工程師《專業(yè)知識(shí)》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(diǎn)而對(duì)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(duì)自控系統(tǒng)有如下四個(gè)方面的基本要求：

　　1、工況切換和設(shè)備起停控制。冰蓄冷空調(diào)是在同一管道系統(tǒng)上通過對(duì)水泵和閥門等設(shè)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(yùn)行策略。因此，選擇冰蓄冷空調(diào)只是為降低運(yùn)行費(fèi)用在設(shè)備上提供了可能，而真正實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)行費(fèi)用還需將系統(tǒng)中所有設(shè)備有機(jī)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(duì)參與運(yùn)行的水泵以及閥門的開啟和關(guān)閉都有不同的規(guī)定，與此同時(shí)，對(duì)各設(shè)備的啟動(dòng)順序和設(shè)備啟動(dòng)的時(shí)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(biāo)在屏幕上的點(diǎn)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(shí)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(dòng)分為兩步操作，即切換工況只是為系統(tǒng)啟動(dòng)做好了工況的選擇，而并不是在切換工況后直接啟動(dòng)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(shí)段內(nèi)完全釋放冷量。但隨之而來的問題是，如果不對(duì)融冰速率進(jìn)行控制則蓄冰裝置將以最快的速度融冰，造成冷量的浪費(fèi)。因此，冰蓄冷空調(diào)要求自控系統(tǒng)能對(duì)融冰速率進(jìn)行控制，使其能跟蹤負(fù)荷情況并滿足系統(tǒng)對(duì)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(fù)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(shì)后溫度會(huì)朝著固有的方向變化而不會(huì)立即對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)做出響應(yīng)，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(yīng)用中需在控制模型中加入程度較深的反饋，條件允許時(shí)還可在控制模型中引入一定的預(yù)警措施，使控制器的調(diào)節(jié)動(dòng)作產(chǎn)生在溫度變化之前。

　　3、空調(diào)水供回水差壓控制。當(dāng)末端采用變流量系統(tǒng)時(shí)，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(diǎn)，但如果不對(duì)供回水總管之間的差壓進(jìn)行控制，其危害也是顯然的。首先，差壓的波動(dòng)會(huì)使整個(gè)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(dāng)閥權(quán)度減小到一定程度時(shí)還會(huì)導(dǎo)致控制閥的振蕩。其次，當(dāng)該差壓不足時(shí)，會(huì)使遠(yuǎn)端的能量供應(yīng)不足，影響使用效果;反之，差壓過大又會(huì)影響到末端系統(tǒng)的安全。因此，這就要求自控系統(tǒng)能對(duì)該差壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)的調(diào)整手段來使差壓穩(wěn)定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。控制空調(diào)水供回水總管之間的差壓，簡(jiǎn)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(shí)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(shè)計(jì)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(diǎn)是水泵的成本不能隨負(fù)荷的減少而下降。同時(shí)，由于旁通閥上的差壓變化很大，這就導(dǎo)致在大的閥權(quán)度變化下，旁通閥很多時(shí)候?qū)嶋H是工作在開/關(guān)狀態(tài)，無法達(dá)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(dá)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(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)。嚴(yán)格意義上說逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)不是一個(gè)控制功能，但由于它對(duì)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(jià)峰電的使用，操作者需要對(duì)當(dāng)天的逐時(shí)負(fù)荷有個(gè)了解，從而制定出操作策略，力求在峰電時(shí)段少使用冷機(jī)并盡可能使蓄冰量能在峰電時(shí)段內(nèi)完全釋放。缺少嚴(yán)格制定的操作策略往往會(huì)產(chǎn)生這樣的情況：或者預(yù)留了過多的冷量從而在峰電時(shí)段結(jié)束時(shí)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(shí)段多使用冷機(jī)。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(shí)段預(yù)留外，還能在冷機(jī)因負(fù)荷較低運(yùn)行效率下降的時(shí)候使用融冰供冷。

　　制定操作策略的依據(jù)是逐時(shí)符合，所以，逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測(cè)對(duì)冰蓄冷空調(diào)降低運(yùn)行成本有著重要的意義。但是，要實(shí)現(xiàn)逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測(cè)卻有相當(dāng)?shù)碾y度，這一方面是由于影響逐時(shí)負(fù)荷的因素太多，更主要是對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。目前預(yù)測(cè)逐時(shí)負(fù)荷的方法大多離不開系統(tǒng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。因此，獲得和維護(hù)一個(gè)完整的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)就成為實(shí)現(xiàn)逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的先決條件，這在操作上顯然有一定的難度。

　　要使逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測(cè)功能變得切實(shí)可行，這一方面有待于可以不借助歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的預(yù)測(cè)方法，同時(shí)也有待于更簡(jiǎn)便可行的維護(hù)和建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的手段。

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