制冷站节能控制系统应用

【中图分类号】TB65【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0135-01

制冷站系统是一个复杂系统，由于负荷及外环境的频繁波动，必然造成系统运行参数偏离空调主机的最佳工作状态，导致主机制冷效率降低。如果系统长期在低效率状态下运行，就会增加系统的能源消耗，这一直是传统制冷站运行方式无法解决的一大难题。

要实现制冷站系统的最佳运行和节能，从局部去解决问题是不可能办到的，必须针对空调系统的各个环节，包括主机、冷冻水系统、冷却水系统等统一考虑，全面控制，使整个系统协调运行，才能实现最佳综合节能效果。

一、制冷主机的控制

制冷站智能节能控制系统就是采用动态监测和闭环控制，将空调主机的定流量运行改为变流量运行，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷需求而同步变化，在空调系统的任何负荷条件下，都能既确保制冷站系统所需的冷量，又实现了最大的节能。

智能节能控制系统的一个基本思想就是按照制冷站主机所要求的最佳运行参数去控制制冷站系统的运行，根据系统的运行工况及制冷工况参数的变化，通过模糊控制器动态调整空调系统运行参数，确保空调主机始终处于优化的最佳工作点上，使主机始终保持具有高的热转换效率，有效地解决了传统制冷站系统在低负荷状态下热转换效率下降的难题，提高了系统的能源利用率。

它从系统工程学的理念出发，不仅对制冷站各部分进行全面控制，而且通过系统集成技术将各个控制子系统在物理上、逻辑上和功能上互连在一起，实现它们之间的信息综合、资源共享，在一个计算机平台上进行集中控制和统一管理，从而实现制冷站全系统的协调运行和综合性能优化。

二、基于负荷预测的冷冻水系统动态控制技术

对于冷冻水系统，控制的最大难题在于控制效果的不确定性和高度易变性。往往控制指令发出之后，一个水循环周期尚未结束，或者控制参量还未来得及响应，系统运行环境或负荷特性就又发生了变化。节能控制装置采集到新的变化后，又会发出新的控制指令，从而导致系统运行紊乱或振荡，难以达到人们所预期的控制效果。

空调智能控制管理系统，通过对冷冻水系统供水温度、回水温度、流量、压差等参数的检测，利用数据库对各项运行参数数据进行统计、分析、运算和模糊推理，准确地判断冷冻水系统负荷的变化趋势，实现空调系统负荷的模糊预测，有效地解决了系统惰性和滞后的不利影响，为系统动态控制提供了可靠的依据。

根据空调系统负荷变化趋势的分析预测，通过调节变频器的输出频率控制冷冻水泵的转速，以调节冷冻水系统的流量，从而改变各项运行参数（冷冻水的供水温度、回水温度、供冷量），以满足预测负荷的需要。然后，将一个水循环周期后所检测的运行参数（主要是冷冻水的供水温度、回水温度、供冷量）与预测参数进行比较，对调节控制效果进行评估，并根据参数比较和效果评估情况，进行修正调节：

当检测到的供水温度或回水温度大于系统预测温度时，则应提高冷冻水泵转速，增大冷冻水流量，增加冷量供应，保证末端对冷量的需要。

当检测到的供水温度或回水温度小于系统预测温度时，则应降低冷冻水泵转速，减小冷冻水流量，减少冷量供给，减少多余的冷量传送。

通过不断地反复检测、反复比较、反复修正调节，就可以实现冷冻水系统冷量供应与末端负荷需求相适应，保障在各种负荷条件下，冷冻水系统均处于最佳冷量供应状态，使冷冻水系统供水温度、回水温度均保持在系统预测的优化值，减少不必要的冷量浪费。同时，因采用了变频调速技术，可以大幅度降低水泵电机的能源消耗。

三、冷却水系统的控制调节

（1）流量调节

随着计算机技术和电子技术在冷水机组控制上的深入应用，冷水机组已能在不同负荷范围内根据冷水温度传感器的信号进行调节，以满足系统负荷的不同要求。对于螺杆式冷水机组组，当负荷发生变化时可以通过滑阀在机体内轴向移动，改变螺杆有效长度，从而改变吸入的气体量，使制冷量在10%～100%间连续调节。

在冷水机组自身的负荷调节功能作用下，进入蒸发器的冷媒流量是随负荷下降而改变的。如果冷水机组的冷却水流量也随负荷按比例变化，在设备安全运行方面来考虑是可行的。

因此，对冷水机组的冷却水系统进行变流量运行是完全可行的。由于冷却水量要比冷冻水流量大20%～30%，其节能效果会更加显著。

根据冷水机组冷凝器的冷却需求可调节冷却水流量。冷水机组在部分负荷工作情况下，冷凝器所需换热量减少，如果维持冷凝器的温度Tk不变，则可以减少冷却水流量，从而大幅度减少冷却水的输送能耗。

但由于冷却水量的减少对冷凝器的换热有影响，故不能过多地减少冷却水量，冷却水流量的调节应结合冷水机组冷凝换热情况来进行综合考虑。

（2）水泵

通常对于冷却循环水的流量调节是将循环水泵与变频器进行电气连接，通过空调负荷的变化而改变变频器输出到电机的电源频率，实现电机调速，从而对水流量实施自动控制，提高水泵电机效率，降低运行能耗。

水泵转速根据流量的需求而自动调节，水泵大部分时间工作在低于额定转速以下，大大减轻了水泵及传动轴承的机械磨损，延长了设备的使用寿命，减少了可能发生事故的次数，减少了维修费用。

自动化程度得以提高。水泵电机的运行、故障、能耗、功率、频率、电流、电压，冷却水阀的开关位置、故障状态，冷却水各点的参数等均可在一个统一平台上得以监控，冷却水流量的调节可按照系统效率最优来进行实时调节。