文档介绍：浙江工业大学
毕业设计(论文)
题目中央空调冷却水循环节能控制系统学校金华市技师学院
姓名陈炜东
指导老师盛继华
专业班级 07电气自动化技术
中央空调冷却水循环节能控制系统设计
(浙江工业大学成教学院07电气自动化专业陈炜东)
指导老师盛继华
摘要
在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中,中央空调系统是不可缺少的,因此,中央空调的节能也是有待解决的关键技术问题。中央空调系统除主机的耗能外风机、冷冻、冷却泵进行调节,这就需要有较好的自动控制模块。现在,随着电力电子技术、微电子技术的发展,应用变频调节技术与PLC自动控制系统可以大幅度节约电能和提高系统的自动程度,并使系统具有运行可靠、结构简化、维护维修方便等优点。
本文简单阐述了中央空调系统的工作原理,并具提研究冷却水循环控制系统在节能方面的自动控制模块。主要对冷却水进出温差和进水温度进行混合控制,最终使中央空调冷却水循环节能控制系统达到节能的目的。
关键词;PLC自动控制系统;自动控制;设计、
(一)研究的课题与研究课题的意义
在实际生活中,大部分建筑的中央空调在一年当中,只有几十天时间处于最大负荷。中央空调负荷,始终处于动态变化之中,如每天早晚,每季交替,每年轮回,环境及人文,实时影响中央空调冷负荷。一般,冷负荷在5%-60%范围内波动,大多数建筑物每年至少70%是处于这种情况。而大多数中央空调,因系数设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。这样,造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾,实际造成巨大能源浪费,给使用方造成巨额电费支出,增加经营者的成本,降低经营竞争力。
本课题以中央空调冷却水控制系统的工作机理和工作特点为依据,实时跟踪制冷机的排热需求和冷却塔排热能力的动态变化,建立系统节能的复合控制方案。通过采集冷却水温度信息,实现跟踪制冷机排热需求变化的优化节能,最大限度地降低冷却水泵的耗能。
作为建筑内部重点耗能设备,中央空调系统的耗电一般要占整座建筑电耗的60%以上。由于设计时,中央空调系统必须按天气最热、复活最大时设计,并且留10-20%设计余量,然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满复活状态下,存在较大的富余,所以节能的潜力就较大,其中,冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节,存在很大的浪费。因此空调系统采用变水量控制可以节约大量泵输送能耗,中央空调的节能改造显得尤为重要。
水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大载流损失和打流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。再因水泵采用Y-△起动方式时,电机的起动电流均为其饿定电流的3-4倍,如一台90KW的电动机其起动电流将达到500A,在如此大的电流冲击下,接触器,电动机的使用寿命大大下降,同时,起动时的机械冲击和停泵时水锤现象,容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏,从而增加维修工作和备晶、备件费用。综上,为了节约能源和费用,中央空调系统的节能改造是势在必行。
中央空调冷却水控制系统属建筑物冷热电联产系统中的一个子系统,该控制方式已经应用于中央空调节能控制装置——变频调速智能控制节能工作站中,该装置应用中实现了中央空调控制,经检测:通过各智能控制子系统,在保证向用户提供优质安全的空调服务同时,d45中央空调的转换效率、系统耗能指标进行优化,使系统设备的运行状况获得极大改善。
(二)主要任务
本设计课题是冷却水循环控制系统。该系统由冷冻机、冷却水泵、冷却水管、冷却塔和冷却塔风机组成。冷却水在通过冷冻主机后,吸收了冷冻主机释放的热量使自身温度升高。冷却泵将升了温德冷却水压入冷却塔进行热交换而降温,降了温德冷却水又流过冷冻机,如此不断循环。
设计的主要任务是当中央空调冷却水出水温度高时(可事先设置),加大冷却水流量,当中央空调冷却水出水温度低时,减少冷却水流量,从而达到节能目的,当中央空调冷却水出水温度超过某一限值时(通常为37度左右),整个系统必须保护性跳闸停机。
中央空调冷却水系统节能混合控制的要求是:实时跟踪制冷机的排热需求和冷却塔排热能力(即冷却水的进水温度)的动态变化。最大限度地降低冷却水泵的耗能。系统实施节能控制的策略和算法,以其工作过程的热力和动力学机理为基本依据
(三)具体设计要求
1、三台冷却水泵电动机,,380V。1号水泵先单台变频运行,当频率上限信号(相对于进出水设定温差上限值)动作后转为工频运行,并起动2号水泵变频运行;当频率下限信号(相对于进出设定温差下限值)动作后,1号水泵停机,2号泵继续变频运行,当频率