文档介绍：广东工业大学
硕士学位论文
基于Modbus网络的中央空调变频节能控制系统的设计及研究
姓名:吉杰
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:张昊
20060601
摘要本研究以参与的一个空调的变频改造项目为基础,作了如何将模糊控制应用于中央空调的冷冻水和冷却水系统的研究。使系统控制参数随外界影响因素实时调节。为实现温度及压力的采集信号远距离传送,设计了协议的智能化变送器。然后对变频控制系统进行了设计,给中央空调;变频节能;模糊控制;;网络控制目前对中央空调系统控制主要采用用阀门来调节流量压力、选择水泵开启台数及挡板调节风量等方法,这些方法节能及制冷效果都有限。近年来将变频器应用于水泵调速的经验为中央空调的变频节能提供有益的借鉴,但如何调速在保证供冷能力的前提下取得最佳的节能效果需要深入的研究。首先通过对中央空调的理论分析,验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。由于无法建立精确模型,选择了模糊控制,以温差及温差的变化量作为模糊变量进行模糊化,研究模糊控制在中央空调中的应用。采用查询表出控制系统的硬件配置、网络结构和各部分的功能,主控系统以网络信号控制变频器启停和输出频率,既保证控制的精度,同时能在变频器故障时及时将水泵切换到工频,保证安全性。并介绍了监控软件的制作。提出进一步改进工作的方向。改控制方案结构简单、灵活、可靠性高,系统投资成本低且易于后期扩展和升级。关键词
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第一章绪论本课题的研究背景与实际意义人们对中央空调系统提出新的要求就是舒适节能,要求在能耗更低的情况下保持冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制热负荷但不具备随用户负荷动态调节系统功率的特性,而在大多数时间里,用户负荷是较低的,这样就造成很大的能源浪费。近年来节能降耗被国家摆到空前重要的位置。而国家供电紧张形势依然没有根本缓解,电价不断上调,造成中央空调系统运行费用上升,如何控制空调系统的电能费用已经成为越来越多空调的经营管理本课题所研究的基于网络的中央空调变频节能控制系统即是在这样随着的日益提高,中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑域,如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所,用于保持整栋大厦温度恒定。对中央空调控制系统运行效果的优劣评价标准也随着时代发生了很大的变化。早期的中央空调系统的运行效果好坏取决于是否够“冷”。如今,室内合适的温度、湿度,让使用者感觉最舒适。新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计,而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的。据统计,中央空调的用电量占各类大厦总用电量的%以上,其中,仅水泵的耗电量约占到空调系统耗电量的.%,存在巨大的能源浪费。采用新技术降低系统能耗成为当务之急传统的设计中,中央空调的制冷机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、或新风交换量需求选定的,且留有充足余量。N蘼奂窘凇⒅缫购陀没Ц汉傻脑样变化,各电机都长期固定在工频状态下全速运行,虽然可满足最大的用户负荷,者所关注的问题”“”。故采用变频调速技术节约低负荷时主压缩机系统和水泵、风机系统的电能消耗,具有极其重要的经济意义。寻找一种节能效果明显,性能稳定可靠的控制系统成为当务之急。
中央空调控制系统的现状于维护,降低生产成本。现场控制网络的引入,实现了变频器、壬%左右的富裕量,平时使用时并不能达到满负荷,所以存在较大裕度。现在的的背景下进行的。其对冷冻和冷却水系统实施变频调速技术,可以根据负荷变化情况适时降速或增速,提高了系统自动化控制水平,避免长期固定在工频运行。这样不仅可以节能增效,而且利于营造恒温舒适的环境,减轻设备机械磨损,易备之间的可靠通讯,并为工业网络与企业网络的无缝链接做准备,管理者不必亲临现场就可对机房运行情况实施监控。基于以上分析可以看出,随着负荷变化而自动调节的中央空调控制系统显示其相当的性能优越性和经济性。目前国家大力提倡建设和谐社会,发展节能降耗技术,所以该系统有着积极的现实意义。在将变频器用于中央空调控制系统改造之前,由于电机的转速无法方便调节,为了达到对空调系统的温度、供水系统的水压、通风系统的风量的控制,人们采用一些简单的传统方法,如用挡板调节风量,用阀门来调节流量压力及选择开启台数等;褂兄址椒ú捎萌斯ど瓒ǖ闹涌刈爸每刂浦醒肟盏飨低常瓜低扯ㄊ启动和定时关闭,这种方法与将水泵长时问全开相比有一定优势,但空调运行时的能耗并不会降低。这些控制方法不仅达不到很好的调节效果,而且大量的电能被挡板和阀门自白浪费。据统计,目前我国的中央空调中使用的风机、水泵大约有%的能量是无谓消耗。这些对中央空调系统的控制方法主要存在以下问