自動控制原理第7章課件

1、自動控制原理第7章課件第第7章章設備啟停順序監(jiān)控設備啟停順序監(jiān)控二級泵冷媒水系統(tǒng)的監(jiān)控二級泵冷媒水系統(tǒng)的監(jiān)控冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)測控制冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)測控制冷凍站監(jiān)控系統(tǒng)冷凍站監(jiān)控系統(tǒng)冷源側變流量運行冷源側變流量運行冰蓄冷空調系統(tǒng)的運行方式冰蓄冷空調系統(tǒng)的運行方式冷水機組控制策略冷水機組控制策略自動控制原理第7章課件組成：源組成：源輸配管網(wǎng)輸配管網(wǎng)末端末端自動控制原理第7章課件開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)開式系統(tǒng) 閉式系統(tǒng) 自動控制原理第7章課件同程式、異程式同程式、異程式同程式 異程式 自動控制原理第7章課件定流量、變流量定流量、變流量定流量定流量一級泵變流量（先串后并）一級泵變流量（先串后

2、并）一級泵變流量（先并后串）一級泵變流量（先并后串）自動控制原理第7章課件控制任務：控制任務： 空調水輸配系統(tǒng)的控制是設備及系統(tǒng)安全運行的必要條件空調水輸配系統(tǒng)的控制是設備及系統(tǒng)安全運行的必要條件 根據(jù)空調房間負荷的變化，及時準確地提供相應的冷量或根據(jù)空調房間負荷的變化，及時準確地提供相應的冷量或熱量熱量 盡可能讓冷熱源設備和冷凍水泵，冷卻水泵在高效率下工盡可能讓冷熱源設備和冷凍水泵，冷卻水泵在高效率下工作，最大限度地節(jié)省動力能源作，最大限度地節(jié)省動力能源 自動控制原理第7章課件2.1 空調閉式冷媒水系統(tǒng)的監(jiān)控核心任務：核心任務：1)1)保證制冷機蒸發(fā)器公國足夠的水量以使蒸發(fā)器正常工作，防止凍

3、壞。保證制冷機蒸發(fā)器公國足夠的水量以使蒸發(fā)器正常工作，防止凍壞。2)2)向冷媒水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求。向冷媒水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求。3)3)在滿足使用要求的前提下盡可能減少循環(huán)水泵電耗。在滿足使用要求的前提下盡可能減少循環(huán)水泵電耗。1.1.定流量水系統(tǒng)定流量水系統(tǒng) 末端采用三通閥調節(jié)；（水泵滿負荷運行，能耗高）末端采用三通閥調節(jié)；（水泵滿負荷運行，能耗高）2.2.變流量水系統(tǒng)變流量水系統(tǒng) 末端采用二通閥調節(jié)，改變閥門的開度。末端采用二通閥調節(jié)，改變閥門的開度。自動控制原理第7章課件2.1空調閉式冷媒水系統(tǒng)的監(jiān)控1.1.一級泵冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控一級泵冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控(1)(

4、1)壓差控制當空調機組、風機盤管都采用電動兩通閥的空調壓差控制當空調機組、風機盤管都采用電動兩通閥的空調 水系統(tǒng)時，用戶側屬變流量系統(tǒng)，冷源側需要定流量運行。水系統(tǒng)時，用戶側屬變流量系統(tǒng)，冷源側需要定流量運行。自動控制原理第7章課件(2)冷凍機的臺數(shù)控制對于多臺機組，其控制方法主冷凍機的臺數(shù)控制對于多臺機組，其控制方法主要有操作指導控制、壓差控制、恒定供回水壓差的流量要有操作指導控制、壓差控制、恒定供回水壓差的流量旁通控制法、回水溫度控制與冷量控制。旁通控制法、回水溫度控制與冷量控制。1）操作指導控制）操作指導控制 根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行分析，由人工決策、操作。根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行分析，由人工決策、操作

5、。2）壓差旁通控制）壓差旁通控制 如上述分析，通過閥位控制機組臺數(shù)。如上述分析，通過閥位控制機組臺數(shù)。3）恒定供回水壓差的流量旁通控制法）恒定供回水壓差的流量旁通控制法 如上述分析，通過旁通流量控制機組臺數(shù)如上述分析，通過旁通流量控制機組臺數(shù)自動控制原理第7章課件4）回水溫度控制）回水溫度控制 由于供水溫度基本恒定，因此，可以采集回水溫度，由于供水溫度基本恒定，因此，可以采集回水溫度，通過計算制冷機的制冷量來確定機組臺數(shù)。通過計算制冷機的制冷量來確定機組臺數(shù)。Q=qmcp（t2-t1）5）冷量控制）冷量控制 通過測試用戶側供回水溫度和流量，計算冷媒水實通過測試用戶側供回水溫度和流量，計算冷媒水

6、實際所需冷量，決定制冷機組的運行臺數(shù)。（用戶側流量際所需冷量，決定制冷機組的運行臺數(shù)。（用戶側流量可變，而機組側流量不變）可變，而機組側流量不變）自動控制原理第7章課件5)5)冷量控制。冷量控制。1)1)方案方案1 1：在分水器與集水器之間連接壓差旁通管，由分水器引出：在分水器與集水器之間連接壓差旁通管，由分水器引出一條供水管一條供水管( (如果冷站設在地下室，則到樓上再行分支如果冷站設在地下室，則到樓上再行分支) )。2)2)方案方案2 2：方案：方案2 2與方案與方案1 1不同的是在集水器安裝兩根回水管，故需不同的是在集水器安裝兩根回水管，故需采用兩個回水流量變送器和兩個回水溫度傳感器，按

7、下式計算冷采用兩個回水流量變送器和兩個回水溫度傳感器，按下式計算冷負荷負荷Q Q3)3)方案方案3 3：方案：方案3 3的特點是壓差旁通管連接在供、回水干管上。的特點是壓差旁通管連接在供、回水干管上。4)4)方案方案4 4：方案：方案4 4的回水流量計和回水溫度傳感器安裝錯誤，的回水流量計和回水溫度傳感器安裝錯誤，TE2TE2、FTFT測量的是混水溫度和混水流量，而不是用戶的回水溫度和回水測量的是混水溫度和混水流量，而不是用戶的回水溫度和回水流量流量自動控制原理第7章課件自動控制原理第7章課件流量變送器、溫度變送器等測量儀表安裝位置：流量變送器、溫度變送器等測量儀表安裝位置： 一般要安裝在有一

8、定長度的直管段上，前有一般要安裝在有一定長度的直管段上，前有10D10DN N，后有，后有5DN5DN的距離，不要安裝在拐彎、變徑、三通的距離，不要安裝在拐彎、變徑、三通等流量不穩(wěn)定的位置。等流量不穩(wěn)定的位置。 供水管上容易產(chǎn)生渦流，因此，一般要求流量供水管上容易產(chǎn)生渦流，因此，一般要求流量變送器安裝在回水管上，常用的是電磁流量變送器。變送器安裝在回水管上，常用的是電磁流量變送器。自動控制原理第7章課件2.2二級泵冷媒水系統(tǒng)的監(jiān)控1.1.冷水機組臺數(shù)控制冷水機組臺數(shù)控制2.2.次級泵控制次級泵控制1.冷水機組臺數(shù)控制冷水機組臺數(shù)控制1)1)當當t3=t5t3=t5，t2t2t4t4時，通過蒸發(fā)

9、器的流量時，通過蒸發(fā)器的流量qm0qm0大于大于用戶側流量用戶側流量qmqm，由于冷水機組的制冷量等于用戶側，由于冷水機組的制冷量等于用戶側空調負荷，即空調負荷，即2)2)當當t3t3t5t5，t2=t4t2=t4時，用戶側流量大于蒸發(fā)器側流時，用戶側流量大于蒸發(fā)器側流量，兩者之比為量，兩者之比為3)3)當當t3=t5t3=t5，t2=t4t2=t4時時, ,用戶側流量等于蒸發(fā)器側流量用戶側流量等于蒸發(fā)器側流量)tt (q)tt (q32m34mo 3234momttttqq 1qqmom 自動控制原理第7章課件2.次級泵控制(1)(1)次級泵臺數(shù)控制采用這種方式時，次級泵全部為定速泵，次級泵

10、臺數(shù)控制采用這種方式時，次級泵全部為定速泵，同時還應對壓差進行控制，因此設有壓差旁通電動閥。同時還應對壓差進行控制，因此設有壓差旁通電動閥。 1 1）壓差旁通控制）壓差旁通控制 根據(jù)用戶側的壓差根據(jù)用戶側的壓差P,P,決定泵的臺數(shù)。決定泵的臺數(shù)。 2 2）流量控制）流量控制 測量流量與設定流量比較，確定泵的臺數(shù)。測量流量與設定流量比較，確定泵的臺數(shù)。當旁通閥全開時，供回水壓差繼續(xù)增加（用戶關小閥門），當旁通閥全開時，供回水壓差繼續(xù)增加（用戶關小閥門），則應該停止一臺次級泵；則應該停止一臺次級泵；當旁通閥全關時，供回水壓差依然減小，則增加一臺泵當旁通閥全關時，供回水壓差依然減小，則增加一臺泵問題

11、：壓差波動大，精度不高，多參數(shù)計算使控制復雜。問題：壓差波動大，精度不高，多參數(shù)計算使控制復雜。自動控制原理第7章課件(2)(2)變速控制變速控制是針對次級泵為全變速泵而設置的，變速控制變速控制是針對次級泵為全變速泵而設置的，其被控參數(shù)既可是次級泵出口壓力，又可是供、回水管的壓差。其被控參數(shù)既可是次級泵出口壓力，又可是供、回水管的壓差。(3)(3)聯(lián)合控制聯(lián)合控制是針對定聯(lián)合控制聯(lián)合控制是針對定變速泵系統(tǒng)而設的，空變速泵系統(tǒng)而設的，空調水系統(tǒng)采用一臺變速泵與多臺定速泵組合，其被控參數(shù)既可調水系統(tǒng)采用一臺變速泵與多臺定速泵組合，其被控參數(shù)既可是壓差也可以是壓力。是壓差也可以是壓力。特別注意：特別

12、注意： 調節(jié)閥的調節(jié)能力在標準壓力下可以正常調節(jié)，當壓差降調節(jié)閥的調節(jié)能力在標準壓力下可以正常調節(jié)，當壓差降低或升高，調節(jié)閥的調節(jié)能力降低。因此，不可以把流量當作低或升高，調節(jié)閥的調節(jié)能力降低。因此，不可以把流量當作被控參數(shù)，要以壓差或壓力作為被控參數(shù)。被控參數(shù)，要以壓差或壓力作為被控參數(shù)。自動控制原理第7章課件3 3、二級泵壓差控制、二級泵壓差控制1 1）壓差傳感器安裝在總供回水干管，水泵一直要提供固定揚）壓差傳感器安裝在總供回水干管，水泵一直要提供固定揚程，負荷減少時，大部分能耗消耗在調節(jié)閥上，圖（程，負荷減少時，大部分能耗消耗在調節(jié)閥上，圖（a a）; ;2)2)壓差傳感器安裝在末端時，

13、水泵揚程隨系統(tǒng)水量減少降低。壓差傳感器安裝在末端時，水泵揚程隨系統(tǒng)水量減少降低。末端管網(wǎng)閥門末端管網(wǎng)圖7-4 壓差傳感器的位置對能耗的影響流量%揚程%揚程%流量%水泵提供的揚程01000100水泵提供的揚程閥門（a）壓差傳感器裝在供回水干管之間 （b）壓差傳感器裝在末端設備 自動控制原理第7章課件4 4、最小阻力法控制、最小阻力法控制 當負荷減小時，室溫控制減小調節(jié)閥，阻力上升，減小當負荷減小時，室溫控制減小調節(jié)閥，阻力上升，減小水泵轉速，流量減小，而室溫逐步上升，再開大調節(jié)閥，始終水泵轉速，流量減小，而室溫逐步上升，再開大調節(jié)閥，始終使調節(jié)閥保持最大開度。使調節(jié)閥保持最大開度。最小阻力控制框

14、圖最小阻力控制和定末端壓差控制、定揚程控制的比較 定揚程定揚程定末端壓差定末端壓差最小最小阻力阻力自動控制原理第7章課件節(jié)能量可以用圖中曲線陰影部分面積表示。節(jié)能量可以用圖中曲線陰影部分面積表示。定壓差和變壓差節(jié)能比較風系統(tǒng)的變靜壓控制原理自動控制原理第7章課件 獨立冷水機組、冷卻塔和冷卻水泵組成的冷卻水系統(tǒng)，優(yōu)點：各自獨立冷水機組、冷卻塔和冷卻水泵組成的冷卻水系統(tǒng)，優(yōu)點：各自完全獨立，吸入管完全獨立，吸入管 各自分開，可以簡化平衡和控制問題，特別是冷水各自分開，可以簡化平衡和控制問題，特別是冷水機組容量不同時，是一種較好的連接方式，缺點：會多出許多配管，初機組容量不同時，是一種較好的連接方式

15、，缺點：會多出許多配管，初投資大。投資大。 多臺機組一起工作，如多臺機組一起工作，如,水泵與冷水機組串聯(lián)；圖水泵與冷水機組串聯(lián)；圖b, 水泵與冷水機組獨水泵與冷水機組獨立并聯(lián)。立并聯(lián)。圖圖a圖圖b自動控制原理第7章課件 圖圖C，為了防止水位下降，造成單臺水泵吸入空氣，可在冷卻塔底池，為了防止水位下降，造成單臺水泵吸入空氣，可在冷卻塔底池間連接一根連通管，保證水位相同。間連接一根連通管，保證水位相同。自動控制原理第7章課件核心任務：核心任務：1)1)保證冷卻塔風機、冷卻水泵安全運行。保證冷卻塔風機、冷卻水泵安全運行。2)2)確保制冷機冷凝器側有足夠的冷卻水通過。確保制冷機冷凝器側有足夠的冷卻水通

16、過。3)3)根據(jù)室外氣候情況及冷負荷，調整冷卻水運行工況，使冷卻根據(jù)室外氣候情況及冷負荷，調整冷卻水運行工況，使冷卻水溫度在要求的設定溫度范圍內。水溫度在要求的設定溫度范圍內。4 4）優(yōu)化匹配冷卻塔和冷水機組、冷卻水泵的臺數(shù)，節(jié)約能耗。）優(yōu)化匹配冷卻塔和冷水機組、冷卻水泵的臺數(shù)，節(jié)約能耗。一、冷卻塔的控制：一、冷卻塔的控制：1.1.冷卻水泵的運行臺數(shù)和制冷機的臺數(shù)一致，與制冷機聯(lián)動。冷卻水泵的運行臺數(shù)和制冷機的臺數(shù)一致，與制冷機聯(lián)動。2.2.冷卻塔風機可以通過：制冷機臺數(shù)、室外溫濕度、冷卻水溫冷卻塔風機可以通過：制冷機臺數(shù)、室外溫濕度、冷卻水溫度、冷卻水泵確定，通常是由回水溫度確定。度、冷卻水

17、泵確定，通常是由回水溫度確定。自動控制原理第7章課件二、冷水機組控制：二、冷水機組控制：（1 1）的出水口上有水流開關，當有足夠水流量時，冷水機組）的出水口上有水流開關，當有足夠水流量時，冷水機組才會啟動；才會啟動；（2 2）冷卻水泵和冷水機組聯(lián)動，冷卻水泵啟動在前，冷水機）冷卻水泵和冷水機組聯(lián)動，冷卻水泵啟動在前，冷水機組啟動在后。組啟動在后。水流開關工作原理圖水流開關工作原理圖水流開關實物圖水流開關實物圖（3 3）當關閉水）當關閉水泵時，也要關泵時，也要關閉冷水機組及閉冷水機組及冷凝器的閥門，冷凝器的閥門，防止分流水流防止分流水流量，影響換熱量，影響換熱效果。效果。自動控制原理第7章課件三

18、、冷卻水溫度控制三、冷卻水溫度控制 冷卻水水溫控制系統(tǒng)的控制方法應該為，根據(jù)冷卻塔出冷卻水水溫控制系統(tǒng)的控制方法應該為，根據(jù)冷卻塔出水溫度（冷凝器進口溫度）與設定值的偏差，控制冷卻塔的風水溫度（冷凝器進口溫度）與設定值的偏差，控制冷卻塔的風機或其他裝置動作，使冷卻水溫度被控制在機或其他裝置動作，使冷卻水溫度被控制在32左右。左右。 四、冷卻塔風機控制四、冷卻塔風機控制 一是風機啟停控制，當冷卻水溫度偏高時開啟風機，當水一是風機啟?？刂?，當冷卻水溫度偏高時開啟風機，當水溫下降到設定值以下時關閉風機，冷卻水溫度在設定值上下一溫下降到設定值以下時關閉風機，冷卻水溫度在設定值上下一個限度內變化。個限度

19、內變化。 另一種是風機采用變頻調速控制裝置。根據(jù)冷卻水實際溫另一種是風機采用變頻調速控制裝置。根據(jù)冷卻水實際溫度與設定溫度之間的偏差，自動調整風機的轉速，使冷卻水溫度與設定溫度之間的偏差，自動調整風機的轉速，使冷卻水溫度在設定值附近變化，實現(xiàn)水溫的連續(xù)調節(jié)。度在設定值附近變化，實現(xiàn)水溫的連續(xù)調節(jié)。 自動控制原理第7章課件4.1 冷水機組順序控制步聚機電設備的開機順序：冷卻塔風機機電設備的開機順序：冷卻塔風機冷卻水蝶閥冷卻水蝶閥冷卻水冷卻水 泵泵冷媒水蝶閥冷媒水蝶閥冷媒水泵冷媒水泵制冷劑啟動。制冷劑啟動。對于水泵要求一臺制冷機組對應一臺水泵，一一對應。對于水泵要求一臺制冷機組對應一臺水泵，一一對

20、應。自動控制原理第7章課件1.直接供冷模式直接供冷模式 2.蓄冷模式蓄冷模式 3.同時蓄冷和供冷的模式同時蓄冷和供冷的模式 4.從貯冰罐取冷的模式從貯冰罐取冷的模式 5.冷凍機和貯冰罐聯(lián)合供冷的模式冷凍機和貯冰罐聯(lián)合供冷的模式 4.2蓄能空調系統(tǒng)的控制模式自動控制原理第7章課件直接供冷模式 1)若若80%Vmax90%，則水泵及冷凍機的水溫設定值都應維持現(xiàn)，則水泵及冷凍機的水溫設定值都應維持現(xiàn)狀。（閥門開度適中）狀。（閥門開度適中）2)若若Vmax90%，t1tmin，且，且t供供t供，供，min，則水溫高，應將冷，則水溫高，應將冷凍機出口溫度設定值降低凍機出口溫度設定值降低0.25。（閥門開

21、度過大，檢測水溫）。（閥門開度過大，檢測水溫）3)若若Vmax90%，t1tmax，則流量不足，應將水泵轉速提高，則流量不足，應將水泵轉速提高5%。 （閥門開度過大，檢測水溫）（閥門開度過大，檢測水溫） 4)若若Vmax80%，t2tmax，且，且t供供t供，供，max，則水溫過低，應將，則水溫過低，應將冷凍機出口溫度升高冷凍機出口溫度升高0.25。（閥門調小，檢測水溫）。（閥門調小，檢測水溫）5)若若Vmax80%，t2tmin，則流量太大，應將水泵轉速降低，則流量太大，應將水泵轉速降低5%。 （閥門調小，檢測水溫）（閥門調小，檢測水溫）自動控制原理第7章課件冷水機組運行模式1.冷水機組優(yōu)先

22、控制策略冷水機組優(yōu)先控制策略 2.限定需求控制策略限定需求控制策略 3.蓄冰設備優(yōu)先控制策略蓄冰設備優(yōu)先控制策略 4.定比例控制定比例控制 5.預測控制預測控制 自動控制原理第7章課件預測控制 1)可以降低運行費用，但降低的額度取決于負荷預測的準確度。可以降低運行費用，但降低的額度取決于負荷預測的準確度。2)盡可能地利用夜間低谷時間廉價電力制冰。盡可能地利用夜間低谷時間廉價電力制冰。3)防止冰槽冷量過早耗盡，以至于出現(xiàn)下午峰期供冷不足的現(xiàn)象。防止冰槽冷量過早耗盡，以至于出現(xiàn)下午峰期供冷不足的現(xiàn)象。4)盡量縮短制冷機在峰期供冷時間。盡量縮短制冷機在峰期供冷時間。5)盡量防止制冷機在峰期低負荷運行。盡量防止制冷機在峰期低負荷運行。 1)自動檢測