电厂中央空调监控系统

2024-06-02

电厂中央空调监控系统（精选7篇）

电厂中央空调监控系统篇1

1 某电厂中央空调系统现状

某电厂设有集中制冷机房,总装机容量为1200冷吨。空调采用风机盘管加新风的空气/水系统,对于未设新风的场所依靠建筑的外窗等进行自然通风。该中央空调系统主要由以下设备组成:螺杆式水冷冷水机组2组,冷冻水泵3台,冷却水泵3台,新风机组10台,轴流风机10台,屋顶风机22台,恒温恒湿空调机3台,风冷立柜式空调机2台,风冷壁挂式空调机1台,冷冻水阀3个,冷却水阀3个,冷却塔2个,膨胀水箱1个。其中冷冻水泵和冷却水泵均采用两用一备的方式运行。

改造前该中央空调系统中存在的主要问题有:温度和湿度的控制精度较低,设备能源浪费比较严重,巡检和维护人员任务比较繁重。

2 中央空调监控系统设计PRI

该电厂中央空调监控系统改造采用集散控制方案。集散控制系统是中央主机进行集中管理,被控对象由PLC根据相关参数进行控制。集散控制系统的可靠性较高,当中央主机发生故障时,分散在控制区域内的PLC能独立实现其控制功能,增强子系统的可靠性,减少中央主机的工作量,使整个系统的性能得到了提高。其中央空调监控系统结构图如图1所示。

中央空调监控系统主要通过对冷源系统、空调通风及新风系统等进行监控,实现温度调节、湿度调节、通风气流速度调节、空气洁净度的调节及节能。

2.1 冷源系统的监控

冷源系统包括冷冻水系统和冷却水系统。冷冻水系统是由冷冻水泵通过管道系统连接冷冻机蒸发器及用户各种冷水设备(如空调和风机盘管等)而组成的。冷冻水系统的监控任务是保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以保证蒸发器正常工作;为用户提供足够的水量和合适的温度以满足使用要求;并尽可能减少水泵电耗。冷却水系统是通过冷却塔和冷却水泵及管道系统向制冷机提供冷却水。冷却水系统的监控任务是保证冷却塔风机和冷却水泵安全运行;确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过;以及根据室外气候情况及冷负荷,调整冷却水运行工况,使冷却水温度在要求的温度范围内。冷源系统主要监控的设备包括:冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔、自动补水泵、电动蝶阀等,主要通过压力传感器、温度传感器和流量传感器,监测供水总管和回水总管的压力、温度和流量。具体监控内容如表1。

中央空调系统是按最大负载并留一定余量设计的,而实际上在一年中,满负载下运行最多只有十几天,绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常冷冻主机可以根据温度的变化自动调节负载,但冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化做出相应的调节。这样冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行,造成了能源的极大浪费。在该中央空调系统改造的过程中,通过制冷机组提供的制冷能力与用户所需的制冷量相适应的方法降低能耗。

冷源系统的控制原理是:启动相应的冷却泵、冷却塔和一台冷水机组、冷冻水泵,调节供回水旁通阀的开度,通过供回水的温差,进行冷量计算。当供回水旁通阀开度最小时(冷冻水供水流量最大),若供回水温差比较大,说明冷量需求较大,则需要增加冷水机组的运行台数。反之,若供回水温差较小,说明冷量的需求已经较小,则在满足冷量需求的前提下,减少冷水机组的运行台数。这样不但可以减少设备的运行时间、增加设备的使用寿命,还可以实现节能。多台冷水机组启/停控制的流程图如图2所示。

冷负荷需求计算公式:Q=K×F×(C1×T1-C2×T2)

其中Q—冷负荷;K—常数41.868;F—流量;T1—回水总管温度;C1—回水温度下水的比热容;T2—供水总管温度;C2—供水温度下水的比热容。冷量需求Q的单位为冷顿,1冷顿≈(3.0～4.0)k W,其中k W为冷水机组的功率,两者之间的系数通常在3.0～4.0间,按冷水机组的大小、品牌等因素决定。

根据冷负荷需求计算公式计算出冷量需求后,再根据冷冻与冷水机组的功率换算公式,即可计算出系统冷水机组的运行台数。

当冷却水供水温度较高时,会影响冷水机组的制冷效率、寿命。为了保证冷水机组的效率,系统通过控制冷却水塔风机的运行台数来调节冷却水供水温度。当系统监控到冷却水供水温度较高时候(与设定值比较),则逐步增加冷却塔风机的运行台数,直到满足冷却水温的需求。而当监控到供水温度较低时,则在满足要求的条件下,逐步关闭冷却塔风机的运行,尽量减少设备的运行时间,增加使用寿命,并实现节能。当室外温度较低时,通过冷却水回路的自然冷却即可满足制冷机对冷却水温度的要求,这时可关掉所有冷却塔风机,仅靠冷却水循环过程的自然冷却实现冷却水降温。

2.2 空调通风及新风系统的监控

空调通风及新风系统监控的任务是将室内温度和相对湿度保持在设定值附近,同时监控空调通风及新风机组的运行情况。监控系统主要通过风道温度传感器监控空调机组的进风和送风温度;压差传感器监测过滤网的堵塞程度,超过压差极限报警等。主要监控如表2所示。

通过对中央空调系统全年运行模式进行分析,按季节可把空调系统分为冬季、过渡季、夏季;按厂房的工作时间表分为工作时段、非工作时段,并设立火灾事故运行等多种运行模式。系统根据各种不同的模式对空调通风及新风系统进行控制、调节,以保证空调系统在全年内用较经济的运行方式,满足室内温、湿度设计要求。中央空调通风及新风系统监控原理图如图3所示。

空调系统全年运行模式分析:

(1)夏季室外空气焓值大于回风空气焓值,这时为了节约能量,充分利用室内回风,空调系统采用最小新风量降温除湿模式。采用此模式时,系统按比例连锁调节新风阀和回风阀开度,使一部分回风排出室外,另一部分回风按最小新风比与新风混合,再经冷却后送风。

(2)全新风降温除湿模式。过渡季节室外空气焓值小于或等于厂房回风空气焓值,为了节约能量,空调系统采用全新风降温除湿模式。采用此模式时,系统关闭回风阀门,打开新风阀门,全部采用室外新风,经冷却后送风。

(3)通风模式。冬季室外空气温度小于或等于空调送风温度,采用通风模式。此时停止冷水机组运行,外界运行不经冷却处理直接送至使用区,排风则全部排出外界。此外,联动全热交换机组,在需要取暖的情况下,启动热交换机组,为厂房提供取暖。

(4)工作时段、非工作时段模式。无论夏季、冬季、过渡季节,工作时段均按相应季节的模式运行,在非工作时段,厂房的人员少的情况下,可将送风温度调高,冷冻水流量减少,冷却塔运行台数减少。工作时段和非工作时段由时间表控制,并能根据实际情况进行修改。

(5)紧急停车模式。该模式通常是在发生火警的情况下使用,全部停止空调通风机组和新风机组的运行,防止风机把烟雾送到厂房各处,并启动排风机组,把烟雾排出建筑物外面。紧急停车模式具有最高的优先处理级别。

通过分析结果表明,变新风量所需的供冷量比固定最小新风量所需的供冷量少将近20%,所以充分利用低温室外新风节能效果是很明显的。

3 结语

某电厂中央空调监控系统改造工程已于2006年3月底完成,系统至今运行正常并达到以下目标:有效地节约电能,通过对电厂空调设备的监控,使系统设备处于最佳运行状态,减少不必要的浪费,达到节约用电的目的;大量节约了人力。

摘要：文章结合某电厂的中央空调系统改造,在对冷源系统、空调通风及新风系统等控制原理进行深入分析的基础上,设计了监控系统的总体方案,并针对每个系统的实际情况采取相应的监控方法,以达到节能的目的。

关键词：中央空调,节能,监控

参考文献

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[2]林俊森.建筑空调节能技术探讨[J].山西建筑,2007,33(20):262～264

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[4]师奇威,胡连森,王健.有关空调节能的若干措施探讨[J].中国建设信息供热制冷,2006,7(5):34～36

火电厂变频器室空调改造设计探讨篇2

关键词：火电厂；变频器室；空调改造设计

中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0029-01

1 概述

变频器在电厂节能改造过程中发挥着重要作用，对稳定风机电压、减少风机电能消耗等有着十分重要的作用。目前常用的变频器由变压器、控制器以及功率单元等组成，由于风机的工作电压较高，因此变频器电子元件在运行时散发出大量的热量，使得室内温度大幅度提高，相对于发电厂其他电气设备间，其室内单位面积发热量更大。

高温、潮湿、尘埃或腐蚀性气体的环境会加速变频器电子元件的腐蚀损坏，导致变频器出现接触不良以及短路等问题，从而影响电厂正常运营，甚至造成严重的生产安全事故。另外，潮湿、高温的工作环境还会缩短变频器的使用寿命，从而增多变频器元件的更换次数，进而增加电厂运行成本，不利于电厂生产的经济效益。因此，为确保变频器工作环境，电厂一般配置专门的变频器室，且变频器室还配有空调系统。

2 变频器间布置及概况

本文结合某工程实例，对变频器间空调系统设计改造方案进行分析。某火电厂位于江苏，该地区冬季空调设计干球温度为-4 ℃，相对湿度为65%，夏季空调设计干球温度为31 ℃，相对湿度为73%。该工程引风机变频器间由电厂一就地配电间改造，室内已设置空调系统，但实际运行过程中，空调系统制冷效果差，不能满足设备运行温度要求。为了满足工程要求，本文对此空调系统所需进行的改造措施进行一些探讨。

该引风机变频器间的设备布置以及室内的原有空调措施如图1所示。此变频器室由电厂原配电间改造，室内布置有四台变频器。工程试运行时，空调设备保留原配电间吊顶式空调，每台空调室内机额定制冷量12 kW，空调系统未做改造。

通过分析本变频器室对工作环境温度的要求，每台变频器容量800 kW，发热量约24 kW（按变频器额定容量的3%计算），该变频器室内设备散热共约96 kW。原空调系统总制冷量仅48 kW，在理论上不能满足制冷要求，实际工作中即使仅其中两台变频柜运行亦经常发出高温警报。

针对这一问题设计人员进行了现场踏勘，对室内温度进行了测试分析。测试结果显示，机柜周边温度最高，尤其是功率柜及变压器柜散热排风口处。通过分析结果发现该变频器室内的变频器经常发出高温警报的原因有两点：①空调制冷量不足。②变压器柜局部散热量较大，且其散热风机排风对室内气流的组织有一定影响。以上两点因素导致了室内热量无法被及时排除，制冷效果较差。所以，在对变频器室空调系统改造时需要考虑到以上因素。

3 变频器室空调系统改造方案分析

目前，国内对设备机房空调系统设计的研究已经取得了不错的进展，形成了多种设计思路，提出了多种设计方案，其中有些是适合本工程案例的。结合当前常见的几种设计思路，设计者提出了以下两种较可行的改造设计方案，供工程改造选择。

3.1 增设机房专用空调方案

系统工作原理是完全利用设备机房专用空调产生冷量，通过冷空气在变频器室内的循环，吸收变频器元件运行产生的热量，从而达到降温目的。这种降温方式可以在室外温度较高的工况下，达到有效的降温效果；但是该方案需要增加的设备较多，会占用较多的室内空间，而且无法利用室外的新风，所有变频器产生的热量均由空调承担，因此空调的工作负荷较大，耗能亦较大。

3.2 增设全新风空调系统和排风系统方案

系统工作原理是利用空调机将室外的空气经过过滤、降温除湿处理后送入室内，然后在室内经过空气循环带走变频器元件产生的热量，从而达到降温的效果；同时利用排风机直接排除一部分热量。

同前一种方案相比，第二种方案的新风机组可根据室内温度状况，调节运行方式，既可以充分利用室外新风，而且又可以在室外温度较高时起到很好的降温效果。并且该方案的投入成本和运行成本均较前者低，符合节能环保的理念。

4 变频器室空调系统改造设计

根据以上分析，本工程最终采用了第二种空调设计方案。保留了室内原有空调系统，在此基础上增设一套全新风降温系统和排风系统。

降温系统选用直接蒸发式全新风空气处理机组，制冷量26 kW，送风量5 300 m3/h；排风系统选用管道式轴流风机与变压器柜排风口通过风管连接，总排风量约4 800 m3/h，室内保持微正压。

该改造方案中新增系统的具体运行方式是：在冬季，只开启新风机组的通风机，将室外低温空气经过滤后直接输入室内，再通过排风机排出室外进行循环，室内设备散热，降低室内温度，确保变频器在冬季正常运行；而在夏季和春秋过渡季节，则同时开启新风机组压缩机与通风机，将室外空气进过降温处理后再输入室内，消除室内设备发热量，同时风管式风机直接排除变压器端排出的热空气；若室内温度高于28 ℃时，再开启室内原空调系统。这样，既能直接排除了部分热量，又利用了外界新风，节约了能源。

该空调系统实际运行过程中，变频器间室内温度冬季保持在15 ℃左右，夏季保持在28 ℃左右，均能满足变频器正常工作对环境温度的要求，且室内保持微正压，可有效防止室外灰尘进入室内。由此证实该变频器间空调系统经改造后，可取得良好的降温效果。

另外，考虑到原空调设备间距较大，本设计方案将新风空调送风管道设置在房间正中，采用了方形散流器送风，结合原有空调系统，从而提高了冷风在室内分布的均匀度，提高了降温效果。

5 结语

本文只是针对所举例的工程项目，经过分析选择的空调改造方案，并根据该工程的特点进行了探讨。基于全国各个区域气候条件差异较大，且不同的工程项目有其不同的特点，并非本文推荐的改造方案能适用于所有项目，需要注意。

参考文献：

[1] 李志统，潘灯.某发电厂高压变频器室空调系统改造设计探讨[J].制冷空调与电力机械，2010，（7）.

电厂中央空调监控系统篇3

关键词：电厂,中央空调,现代控制理论,模糊辨识,模糊控制,PID控制

1 引言

我国电力工业发展迅速,至1999年底装机容量己达约2.8亿KW,年发电量约1.2万亿KWh,以火力发电为主,约占全国电厂的70%左右。在十一五期间,准备关停5000万千瓦小火电机组,随着小火电厂的叫停,国家逐渐加大大型火电厂的建设以及改造工程。[1,2]随着国内大中型火电厂不断改造兴建,电厂内空气调节系统己非常普及,空调能耗大幅度增加,因而减少电厂中央空调系统的能耗,实现工业建筑节能已经成为急需研究的重要课题。

1.1 空调系统运行现状

一般情况,设计者将冷负荷取值偏大,造成冷水机组选型过大,即使是在标准工况下运行,也将使冷水机组处于低负荷运行状态。设计者在不了解全年动态负荷变化规律的情况下,为设计和维修方便,通常选取相同型号的冷水机组,而且运行时不能根据负荷变化及时调节冷量,使机组很难保证在高效率下工作。空调水系统的工况普遍存在着大流量小温差的问题。造成上述问题的原因主要是:

1)设计水流量是根据最大的设计冷负荷(冷冻水泵)与最大的设计热负荷(供暖水泵)计算,但在全年运行中,最大负荷值出现的时间很少,绝大部分时间是在中间负荷下运行;

2)冷冻水泵、冷却水泵扬程选择过大,水力工况和热力工况的失调现象靠大流量来处理。

3)对于空调系统的自动控制方面:系统的滞后较大,致使管理人员不了解系统的调节能力和控制目标,设计的自控系统过于简单,使得运行控制难以满足要求。[3]

1.2 热电厂空调系统

本工程为某电厂2x60OMW空冷机组改扩建工程的子系统,HVAC(变流量控制)自动控制系统主要控制以下工艺系统:

1)18米集控楼空调制冷系统主站

2)*O米采暖加热站系统子站;

3)*1#机毗屋机主厂房励磁间通风空调、空冷变频器间通风空调系统子站;

4)*2#机毗屋机主厂房励磁间通风空调、空冷变频器间通风空调系统子站;

5)*汽机房屋顶风机系统子站。

系统中有两台空调机组,一台运行一台备用;冬夏季节系统采用15%的新风量,过渡季节采用50%新风量;冬季空气加热器的热媒为60/50℃的热水,夏季表冷器冷媒为5/12℃的冷水;采用上送上回的送风方式,换气次数大于10次/小时。

对于采暖加热站:主要设备有2个主厂房热网循环泵、2个厂区热网循环泵、l个主厂房采暖稳压器、l个厂区采暖稳压器、2个主厂房热网汽水换热器、2个厂区热网汽水换热器、厂房厂区采暖稳压器共2个、2个疏水泵、厂房厂区采暖除污器共2个、补水箱、凝结水回收装置。

对于集控楼空调制冷系统主站:

主要设备有2个集控室空调机组、2个电子设备间空调机组、7台冷水机组、3个循环泵、软水箱、冷热水温度变送器8个、冷热水压力变送器8个、送回风机变频器8台等。

2 控制系统原理

2.1 原理

由于系统是个大惯性系统,因此可以采用模糊技术和PID控制算法相结合技术,即Fuzzy--PID复合控制,指的是模糊技术与常规的PID控制算法相结合的一种控制方法,这种改进的控制方法的出发点主要为模糊控制器本身消除系统稳态误差的性能比较差,难以达到较高的控制精度,而PID调节器的积分调节作用从理论上可使系统的稳态误差控制为零,有着很大的消除误差的作用。因此把模糊控制和PID调节器相结合以增加稳态控制性能。因此,系统中采用大偏差用fuzzy,小偏差用PID调整的方法。系统控制原理图如图1所示:

2.2 温度模糊控制器的结构设计[6]

温度模糊控制器的结构设计是指确定模糊控制器的输入变量和输出变量。模糊控制器的维数越高,控制越精细,但是维数越高,模糊控制规则变得过于复杂,控制算法的实现相当困难。基于此,本课题才用目前广泛应用的二维模糊控制器,以温度的误差和误差的变化为输入变量,以冷却风机变频器频率控制量的变化为输出变量。即选用如下图2所示控制器结构

其中输入变量E为温度的设定值和电子设备间温度平均值的偏差,E=Yr-Y另一输入语言变量EC为温度的变化率EC=de/dt,输出语言变量△U为风机变频器频率增量,单位为HZ。

2.3 精确量的模糊化[7]

在确定模糊控制器的结构之后,就需要对控制量进行采样量化并模糊化。将精确量转化为模糊量的过程称为模糊化。如表1:

表1模糊变量△u的隶属度赋值表

在本系统中我们通过加权平均法来进行解模糊。通过求解模糊关系矩阵来建立控制表示一个相当复杂的过程,计算量非常大,在本文中,将利用Matlab中的模糊工具箱来完成这个过程。得到模糊控制量查询表,如表2:

表2模糊控制量查询表

3 控制系统实现

采用PLC+上位机工控机完成,PLC采用AB controllogixs完成。控制系统硬件图如图3所示。

.上位工控机通过以太网交换机连接下位PLC和电厂辅网,由此构成了工程师站和操作员站的连接;

.13.7米集控楼空调制冷系统主站PLC。

.0米采暖加热子站PLC。

各个子站通过1756一CNBRControlNet模块相连组成现场控制站。

下位机PLC软件实现控制算法、数据采集、与上位机通讯、控制指令下发和就地控制等。PLC作为下位机,可以和现场的传感器、变送器、自动化仪表相连,进行数据通讯、数据处理、数据管理。信号通过传感器、自动化仪表反馈到PLC,通过PLC进行数据处理,然后对控制对象进行管理。

就地/远控:就地控制也就是在设备附近的MCC柜上实施控制和上位机远程手动控制;自动控制则是由两种方案:

1)由PC和PLC共同完成,实现模糊控制;2)由PLC实现PID自动控制。在两种控制方式,系统正常运行后,系统具有自动调节能力,不用工程师再人为操作。

对于下位的P I D调节,通过在现场的工程整定,并结合Ziegle-Nichols法整定PID控制器的参数,经过不断的调整,最终得到较理想的PID值。

4 系统仿真[8]

为便于比较,在MATLAB的Simulink环境下按以下三种控制方案进行仿真

(l)温度的控制方法采用传统PID控制。

(2)温度的控制方法采用模糊控制时系统响应,比较量化因子和比例因子对系统性能的影响。

(3)温度的控制方法采用模糊-PID控制。

综上所述,采用模糊-PID控制方法系统调节时间较小,超调量很小,这有利于节约能源,采用该方法比传统的PID方法有很大的优势。

5 结束语

本文主要是针对电厂2X600MW空调系统的温度控制系统进行分析和设计。针对模糊控制以及PID控制的优缺点,结合电子设备间温度控制的特点,本文提出采用模糊-PID控制策略,并给出上位机和下位机(PLC)相结合的模糊-PID控制实现方案。最后,通过仿真比较了模糊控制、PID控制和模糊-PID制的试验结果;分析了模糊控制器中量化因子和比例因子对模糊控制器性能的影响;通过与现场采用的PID控制试验结果的比较,证明了本文采用的模糊-PID制对电子设备间温度控制的适用性很好。

参考文献

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[5]田田亮,刘鑫屏.中央空调房间温度模糊控制器的设计[J].电子技术应用.2002,(4):40-42

[6]庞丽萍,王浚,刘旺开.预估Fuzzy-PID在中央空调控制系统中的应用[J].航空航天大学学报.2004,30(8):757-761

[7]邱黎辉,翎沛文,毛义梅.模糊PID控制在中央空调系统中的应用研究[J].机测量与控制.2004,l2(1):57-59

阐述商场中央空调系统设计篇4

【关键词】设计；研究

一、商场中央空调系统的相关概念

商场和休息场所为了更好的满足消费者的需要和整体环境要求多采用中央空调系统。在商场的空调设计中需要和必须考虑的首要问题是冷热源组合。其中冷热源是为了帮助整个商场室内环境给热和排除热的动力设备，为了更好的控制整体环境的舒适度，利用空气调节系统维持室内环境参数（风速、温度、湿度、空气质量），从而达到符合人们舒适的程度。空气调节是对于整体的空气的温度、湿度、风速等进行调节，从而保证整个环境的空气质量控制在人们可以接受的、有利于健康的范围之内。总之它的每个组成部分都有着自己的功能和特点，所以要做好商场空调系统，达到节能目标，就必须配合室内参数、室外参数、人员流量来控制机组负荷计算和机组的运行搭配方式；实现空调各部分之间的配合和各自的功能的发挥，这样才能保证可靠运行和保证舒适、降低能源消耗的双重目的。

商场中央空调系统特点；空调系统分区：商场建筑通常采用玻璃幕墙等轻质外墙体系，故建筑物的热容量小、外区对外界冷热环境变化较敏感，在不同朝向、不同高度的空调负荷差别也很大。所以在设计空调系统之前就要对建筑中应用的材料做好调查和考虑的，看这种材料是否可以降低空调能耗消耗，所以在方案设计前，就要围绕降低空调消耗这方方面努力。

空调建筑冷却塔、新风口、排风口对建筑立面的影响无可避免，看怎么设计，从什么方向引入新风，可以降低空调处理能耗，空调设备专业在建筑方案阶段就要进行配合，不能等方案好了才进行设备专业设计，这样做这部分节能潜力就尚失，所以在实际的设计中要根据建筑周边室外风向、日照、建筑阴影区、场地噪音等级进行空调设备的设计，尽量做到最好的设置位置。

大型空调设备的位置：高层建筑的制冷机组、空调机组等大型设备通常布置在地下层、设备层、屋顶等处。只有适合的位置，才能保证功能的发挥和空间的节省，才能更好的保证整体建筑的美观。当空调的实际需要的管道大小变大的时候，其实际建筑空调面积也就不断的增大，那么好的设计师在规定建筑层高的时候要结合实际的空调的具体的特殊性来进行分析，如果房间高度定的很高，不但空调能耗增加，而且建筑成本也会增加；如果建筑层高定的低了，会给室内人员感到压抑，所以怎么处理这个矛盾，需要设备专业和建筑专业配合，争取达到不浪费、也不影响建筑使用功能。

商場空调能耗体现在如果进行空调冷热源设备搭配和空调季节、过度季节空调设备运行的管理；能源搭配为：1、风冷热泵+冷水机组；按热源选择风冷热泵机型，冷水机组选型按商场空调冷负荷扣掉风冷热泵冷负荷；2、多联机+冷水机组；按热源选择风冷热泵机型，冷水机组选型按商场空调冷负荷扣掉风冷热泵冷负荷；

热泵空调冬季耗能分析

新风只有显热负荷；热泵机组可以无级调节，即当部分负荷率在0.9以上时，热泵按满负荷输出；当部分负荷率在0.25以下时，均按热泵在0.25输出量下的COP值计算其耗电量；当部分负荷率在0.25-0.9之间时，按热泵在该部分输出量下的COP值计算其耗电量。具体计算时查图1。风冷热泵的出水温度均按45摄氏度计。风冷热泵的性能曲线按国外某一典型产品的样本数据绘制，假定该样本数据与实际运行状况是相符合的。辅助加热用电热，假定电热的效率为1.0。

计算过程如下：

首先按照夏季工况计算风冷热泵所要提供的冷量。根据这一冷量选择风冷热泵的型号。如果宾馆、办公楼的建筑面积同为3000m2，则需要一台名义制冷量为350kW（100USrt）的机组。负荷计算的结果与设计人员平时所用的估算值（宾馆、办公楼为0.117kW/m2）相符。

再用BIN参数中各温度频段的代表温度计算同一宾馆、办公楼的冬季负荷，从-6℃开始，以1℃间隔直到15℃为止，凡高于15℃的气温均按15℃计。

将宾馆、办公楼的负荷曲线绘制在350kW机组性能曲线图（图2）中，它们与机组性能曲线的交点即为平衡点。可以发现该交点对应的气温分别为-6℃和-5℃。图3：

根据式（1）和各频段的小时数可以计算得到供热季节性能系数HSPF1，（宾馆）和HSPF2（办公楼）分别为：HSPF1=3.284，HSPF2=3.26

设想改变办公楼空调运行方式为台数调节。即将其夏季的350kW冷量分摊给4台88kW的机组。其中3台是风冷热泵，1台是冷水机组。其供热运行曲线可按单台88kW的运行曲线叠加（见图3）。从图中可见，三台88kW机组冬季供热的平衡点对应温度为0℃。说明当室外气温在0℃以下时，必须用辅助加热补充风冷热泵供热量之不足。当气温在0到4℃之间两台风冷热泵以满负荷运行，一台风冷热泵以部分负荷运行至4℃时停开。当气温在5-9℃之间，一台风冷热泵满负荷，另一台部分负荷到9℃时停开。由此可计算出整个供暖季的耗电量（包括辅助加热的耗电量）。从而得到办公楼用风冷热泵台数调节供热的HSPF3为：HSPF3=3.379

电厂中央空调监控系统篇5

1.1. 工程概况

浙江国华宁海发电厂二期工程, 地处浙江宁海县强蛟镇境内的下月岙村, 北距宁波市约60km, 西南距宁海县城约23km, 东北临象山港。本期工程是在一期工程扩建端扩建2×1000MW超超临界燃煤机组, 宁海电厂一期工程为4×600MW亚临界燃煤机组。

1.2 集中控制楼房间构成

本工程采用锅炉、汽轮机及发电机集中控制方式, 两台机组共设置一座集中控制楼, 位于两台锅炉之间, 集中控制楼为多层综合性工业建筑。该楼中的房间构成见表1-1。

2. 方案选择

2.1. 设计参数

2.1.1. 室外设计参数

夏季通风室外计算干球温度31℃, 夏季空调室外计算干球温度33.5℃, 夏季空调室外计算湿球温度28.2℃, 夏季通风室外计算相对湿度71%, 冬季空调室外计算干球温度-1℃, 冬季空调室外计算相对湿度75%。

2.1.2. 室内设计参数

主要房间的室内设计参数见表2-1。

2.2 空调冷热源

在集中控制楼设置一个制冷加热站, 设置一套水冷制冷系统和蒸汽制热水系统。水冷制冷系统包括水冷螺杆式冷水机组、冷水泵、冷却水泵、集水器、分水器、囊式定压装置及闭式冷却塔等设备。蒸汽制热水系统采用整体式汽水换热机组。

冷水机组按设计冷负荷的3×50%选型。冷冻站设备选型见下表:

冬季热媒采用热机辅汽系统提供的0.4MPa (表压) 的饱和蒸汽经过整体式汽水换热机组后转换成热水。蒸汽凝结水送至汽机房疏放水管。整体式汽水换热机组采用高效管壳式换热器, 热媒利用率高, 节能;采用PLC微电脑控制技术, 全自动运行, 自动故障切换, 故障报警, 自动温控, 显示流量;水泵均根据水压和温度变频控制;配套使用囊式膨胀罐, 吸收温升造成的膨胀量, 确保系统压力稳定。

制冷加热站水系统流程图如下:

2.3 通风

集中控制楼电除尘配电室及8.600m层配电室均设置降温通风系统和事故排风装置。8.600m层配电室的轴流风机仅用作事故排风。电除尘配电间的轴流风机为事故排风机, 兼作平时排风用。

2.4 空调

2.4.1 集中控制楼运转层外的空调系统。

蓄电池室设置直流式空调系统, 电除尘控制室直流屏及UPS室各设置一套集中空调系统, 末端采用空气处理机组。仪表盘间、凝结水处理控制室及办公室设置风机盘管系统, 每台风机盘管独立控制, 由厂商配套供给盘管温度和风速控制装置及电动三通阀。冷源由制冷加热站内的冷水机组提供;热源由制冷加热站内的整体式汽水换热机组提供。

2.4.2 集中控制楼运转层 (17m层) 空调系统。

对集中控制楼运转层内的工艺房间设置两套集中空调系统。K-1系统服务于集中控制室、工程师室、办公室及参观走廊, 选用两台组合空气处理机组, 一用一备。K-2系统服务于电气继电器室、电子设备间及IT设备间, 选用三台组合式空气处理机组, 两用一备。均布置在集中控制楼23.000m层空调机房内。

夏季由冷水机组送来的冷水 (7/12℃) 通过组合式空气处理机的表冷器对空气进行降温和除湿处理;冬季则由整体式热水换热机组送来的热水 (60/50℃) 通过组合式空气处理机的加热器对空气进行加热处理;加湿采用干蒸汽加湿。组合式空气处理机组设有回风、消声、回风机、新排风、初效过滤、表冷、加热、加湿、送风机、中间、中效过滤、消声及送风等功能段, 对送回风机采用定风量变频调节。为使送到各空调房间的空气达到一定的洁净度, 组合式空气处理机设置了两级空气过滤装置。

集中空调系统在过渡季节, 当室外空气的焓值与空调系统送风点焓值相等时, 可以采用直流式系统即全新风系统运行;当室外空气焓值低于空调系统送风点焓值时, 可以通过调节新回风比例, 控制室内状态参数, 从而可以减少冷水机组运行负荷和运行时间, 达到节能的目的。K-1系统及K-2系统分别设置一台风冷调温型常规除湿机。过渡季节冷水机组未启动时, 新风除湿机手动启动。系统中新风管上新风阀自动关闭, 此时相应的空气处理系统自动转换为最小新风比10%运行。为了使系统运行更可靠, 设置了由冷却塔和冷却水循环泵组成的独立的空调冷却水系统, 选用2台闭式冷却塔, 一用一备, 冷却塔布置在集中控制楼13.500m层屋面。

3 空调系统的运行控制

集中空调采用微机自动控制。该空调自控系统可通过计算机系统的网络将分布在各监控现场的控制箱连接起来, 集中操作管理, 也可自动与手动转换。可以调节阀门的开度, 故障报警, 远动控制和监测, 监测并显示系统各种参数及设备的运行状态。冷水机组、整体换热机组和囊式定压装置动力控制箱由设备厂家提供, 其它动力配电箱均由自控系统厂家提供。各动力控制箱及动力配电箱均分散布置在各暖通空调设备间内, 中央管理站布置在集控楼23.000m层空调控制间内。空调系统自动控制的另一个重要作用就是节能运行。

4 消防联动控制及防排烟系统

集中空调系统和降温通风系统的防火调节阀与火灾报警系统联动, 当火灾报警系统发出动作信号时, 防火调节阀接收信号关闭或手动关闭, 并输出联动信号, 断开系统的电源, 使整个系统停止运行。为在火灾扑灭后迅速排除空调房间内的烟气, 设置有集中空调的房间利用空调回风系统兼作排烟系统。

集中控制楼内部分区域设置了全淹没组合分配式烟烙尽 (1G-541) 气体灭火系统。而设置有全淹没烟烙尽气体灭火系统的区域内除泄压口以外的开口, 在喷放气体前应自动关闭。所以在上述区域内的用于通风兼作排烟的轴流风机以及用于进风的防火百叶进风口均应设置防火阀 (常开) , 在上述区域内仅用于排烟的轴流风机应设置排烟防火阀 (常闭) 。

结束语

1、本工程的集中控制楼空调面积较于常规的600MW或300MW等级机组火电厂的集中控制楼更大, 不同功能的房间更多, 所以空调系统数量多而复杂, 对于联动控制的要求也更高。

2、空调的热源采用热机辅汽系统的饱和蒸汽经过整体式汽水换热机组后转换成的热水, 是空调系统冬季运行时的电能消耗大大降低, 同时也降低了电厂的厂用电指标。

摘要：该工程为浙江某1000MW等级超超临界燃煤发电机组工程。本文介绍了该工程集中控制楼的暖通空调系统, 阐述了1000MW等级机组火电厂集中控制楼暖通空调系统的设计特点并进行了总结, 以供同行参考。

关键词：暖通空调,集中控制,火电厂,1000MW等级机组

参考文献

[1]李善化, 康慧, 孙相军等.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M1].北京:中国电力出版社, 2000.

[2]DL-T 5035-2004火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程[S].北京:国家发改委, 2004.

[3]GBJ19—87采暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2001.

蒸发冷却空调在水力发电厂的应用篇6

蒸发冷却是一种利用水蒸发吸热现象来降温制冷的技术。只要存在不饱和空气, 水就会不断地蒸发, 水温就会趋近湿球温度。在不考虑气压变化的前提下, 分为两种情况:

(1) 当水温高于干球温度时, 水蒸发的热量取自水本身。当水温降到低于干球温度, 处于干球温度与湿球温度时, 水蒸发的热量取自空气, 使空气温度也不断下降, 最终, 理想状态下, 水温与空气的干球温度都等于湿球温度。此时, 水还是继续蒸发, 只不过是蒸发到空气里的水蒸气的数量等于回到水里的水蒸气数量, 空气此时的水蒸汽饱和, 水蒸气不再需要热量来蒸发。湿球温度是水温的极限值。

(2) 当一开始水温低于湿球温度时, 存在不饱和空气, 水不断蒸发, 水温也不断上升, 两者的热量均取自空气, 使空气的温度不断下降。最终, 理想状态下, 水温与空气的干球温度都等于湿球温度, 空气此时的水蒸汽饱和, 水蒸气不再需要热量来蒸发。湿球温度是水温的极限值。

上述原理可以看出, 水温越低, 干湿球温差别越大, 也就是空气湿度越小, 蒸发冷却的效果越显著。同时这一原理也限制了蒸发冷却空调不适用于高湿度的地区。蒸发冷却技术分直接蒸发冷却和间接蒸发冷却两种:

(1) 直接蒸发冷却就是利用空气通过喷淋水的填料, 和水直接接触实现蒸发冷却的, 为等焓加湿, 在降温的同时, 空气湿度增加, 如图1所示。

(2) 间接蒸发冷却是在直接蒸发冷却的基础上加入显热换热过程, 即利用一侧空气和水直接接触蒸发冷却产生的冷量对另一侧空气进行等湿降温, 空气湿度不变, 如图2所示。

经多年的实践应用, 出现了以直接蒸发冷却、间接蒸发冷却或与其他冷却形式的多级组合应用的蒸发冷却空调机组。

2 蒸发冷却空调在水电厂应用的优势

蒸发冷却空调在水力发电厂的应用具有多方面的优势。

(1) 蒸发冷却空调是利用水的蒸发取得冷量, 不同于传统空调原理, 不需要将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发, 而采用直接补充水分来维持蒸发过程的进行。仅需水泵和风机, 无需压缩机和CFC制冷剂。且水力发电厂一般都有较大的深水水库, 厂区用水多取自水库的中底层, 由于大型深水库的水温分层现象和滞温效应, 具有温度比较恒定, 温度较低的特点, 水温基本保持在15℃左右, 对蒸发冷却空调的制冷效果更加显著, 一般场合蒸发冷却即可满足室内空气调节要求。

(2) 由于水力发电厂特别是地下厂房都是比较封闭的空间场所, 不仅需要温度调节, 还需要通风。在运行中, 蒸发冷却空调可采用全新风或部分新风, 且可在不需温度调节的情况下通风, 能很好地改善室内的空气品质, 对于空气干燥地区还具有加湿的功能。

(3) 蒸发冷却空调运行能耗约为常规空调的1/5, 初投资约为1/2。而且使用时间长, 故障率低, 便于维护, 在需进行空气调节的场所敷设风道即可, 易于扩展。

3 蒸发冷却空调在水电厂的具体应用

根据蒸发冷却空调技术的发展, 在适宜地区多采用直接蒸发冷却与间接蒸发冷却相组合的两级或多级串联组合的蒸发冷却空调机组。图3为蒸发冷却空调在新疆和田乌鲁瓦提水电厂的应用结构示意图。

如图3所示, 蒸发冷却空调在夏季运行模式下, 先采用间接蒸发冷却器对进入冷却盘管空气进行预先冷却, 降为较低温度的空气后, 再进入直接蒸发冷却器。利用直接蒸发冷却使空气的温度进一步降低, 同时对空气有加湿作用, 送出冷风。在冬季运行模式下, 采用电热锅炉供应热水源, 送到空调机组的两级热交换器加热空气, 送出热风。最后由送风机送至厂区进行空气温度、湿度调节。

在具体运行上, 夏季温度升高时, 高于23℃为夏季运行模式。采用冷却蒸发控制, 直接和间接蒸发冷却设备开启, 直接和间接蒸发冷却器水泵开启, 室外空气风门全开, 回风风门全闭, 排风风门全开。是否采用100%的全新风取决于室内外空气的温度差, 当室外空气的温度值大于室内温度时, 如果考虑节能可使用回风机回风循环。如果厂区内湿度过大, 可停止直接蒸发冷却器水泵达到控制湿度目的。通过变频器控制送风机风量达到调节厂区内温度的目的。

当温度低于18℃时采用冬季运行模式, 间接蒸发冷却器和直接蒸发冷却器水泵关闭, 回风风门开启, 热交换器的热水进水阀门打开。通过热水进水管道上的流量控制阀改变进入热交换器的热水流量, 从而达到调节空调系统送风温度的目的。通过变频器控制送风机风量达到调节厂区内温度的目的。如果室内湿度过小, 可开启直接蒸发冷却器水泵来增加厂区内空气湿度。

在春秋季节, 无需温度调节, 可采用室外全新风的方式, 直接送风到厂区通风, 改善厂区空气质量。

蒸发冷却空调机组在乌鲁瓦特水电厂投运后, 经过多年的实践应用, 根据实地测量, 在温度定值设定的不同情况下, 夏季和冬季室内温度均能保持在18～23℃之间, 并能保证所需要的湿度, 空气调节效果非常理想, 且初期投资和后期运行成本与传统机械空调相比, 均大幅减少。由此可见, 蒸发冷却空调在适宜地区的水力发电厂应用具有切实的可行性和经济性。

4 蒸发冷却空调在水电厂应用的前景

由于蒸发冷却原理的限制, 采用直接蒸发冷却时, 在降低空气温度的同时必然增加空气湿度, 所以对于部分空气湿度虽适宜使用的区域, 但因环境湿度已经比较大, 不希望室内湿度继续加大, 且在设计时需要校核室外新风带走室内湿负荷的能力, 从而发展出了多种蒸发冷却空调新的应用形式。如采用多级间接蒸发冷却串联组合方式的空调机组, 对于水库取水水温偏高地区也有与采用冷却塔进一步降低水温的空调机组, 或者采用一次性不循环用水, 可实现温度下降但空气湿度不变。也有采用蒸发冷却与机械制冷空调组合使用的。此外, 清华大学与新疆某公司合作开发出了较高效的间接蒸发冷水机组, 可实现冷水机组的出水温度基本为室外湿球和露点温度的平均值。且其流程采用冷水机出水的冷水先送到房间的风机盘管或辐射板等显热末端, 再送入间接蒸发冷却器, 带走新风的显热。这样就更好地实现了空气温度下降但仍不增加空气湿度的问题, 且分区域温度控制更灵活, 并可比传统机械空调节能40%～70%。以上方式对于湿度较大, 但仍适宜使用蒸发冷却空调的水力发电厂具有较大的参考意义。随着蒸发冷却空调的不断应用发展, 蒸发冷却空调的COP也在不断提高, 空调效果更显著。

5 结语

中央空调系统变频节能问题研究篇7

【关键词】中央空调；节能；变频

0.引言

能源的利用情况标志着一个国家科技进步的水平。在我国大力推广节能产品，禁止使用耗能过大的设备，提高能源的利用率，以缩短与世界先进国家的差距，为中国的现代建设提供能源的保证。在中央空调使用中，它的耗能量是很大的，约占整个供电部门供电量的40%左右。例如一家建筑面积为8万多平方米综合性的大型医院，有门诊大楼1栋，住院大楼2栋，中央空调系统有800kW冷却主机3台，冷冻水泵机组有93kW电机4台，冷却水泵机组有93kW电机4台，通过对冷冻水泵机组和冷却水泵机组的变频节能的改造使用11个月，节约电费41.5万元，为中央空调的节能，创造了有益的经验。现将其系统组成、设计、实现方法作一介绍。

1.中央空调变频节能的原理系统组成

中央空调进行变频节能系统，需要硬件及软件技术的组合，利用矢量控制手段将动态过程相应补偿，恒转矩调压、瞬流干扰负向抑制技术综合使用。变频调速技术产生的新产品，通过同步跟踪，调压、调相、调节频率、瞬流抑制于一体，具有：

（1）恒转矩的条件下调节控制电压，限制电流，使电机负载处于最适当、最小、最省电力的电压和电流运行状态。

（2）矢量控制和模糊逻辑控制的优化调频技术，具有最先进通用变频器的全部功能。

（3）由微机采样跟踪，实现功率因数动态补偿。

（4）瞬流干扰抑制技术，过滤瞬流波动减小其所造成的损失和干扰。

正是由于这些优势，使中央空调变频节能有实施的理论依据和进行控制的可行性。其主要应考虑的因素有：

（1）在中央空调设计时为保证在天气温度最高的情况下能满足要求，所以按最大的负荷设计并有15%左右的富裕量，而平时使用时并不能达到满负荷，所以存在较大的裕度，其中主机常常可以根据负载变化自动加载，卸载，而水泵的流量却不能随主机匹配调节，存在很大浪费。

（2）系统的流量压力必须靠截流阀和旁路阀调节来完成，因此不可避免存在较大截流损失和消耗大流量高压力主机，以及低流量小温差的现象。不仅大量浪费电能，而且还可能造成空调冷暖不适的情形，同时对系统设备带来不利的影响。

（3）电机起动电流为额定值的5倍左右。电机在如此大的电流冲击下，进行频繁的起停，对电机、接触器触点、空气形状触点带来电弧冲击，同时也会给电网带来一定的有害冲击。同时起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会给机械传动、轴承、阀门等带来疲劳损伤。

（4）变频技术在现代空调中的使用已成为必然趋势，因此这不仅能有效改良现代空调系统的工艺不足，还能大幅降低能耗节省运行成本。因此，在中央空调系统中安装变频控制系统并设置闭环自动调节，使节能效果更好。

2.中央空调变频系统设计的依据

在我国的南方地区周围，每年空调开的时间大约8个月左右。这样一年之中，中央空调系统中的冷却泵机组和冷冻水泵机组都在固定的大流量下工作。另外由于季节、昼夜和用户负荷的变化，实际上空调负载在绝大部分时间内比设计负载低很多可由建筑物的实测得到热负载变化率的情况。这样，就可以决定水泵流量和压力的最大（100%）设计负载，这样相比，一年中负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上，一般冷冻水设计温差为5～7℃，冷却水的设计温差为4～6℃，在系统流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间温差仅为1～3℃，即在温差低、流量大的情况下工作，增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。一般空调水泵的耗电量占空调系统耗电的20～30%。因此，节约水泵在低负载时系统供水输出能量具有很重要的意义，所以随负荷而改变水流量的空调水泵系统就显示出巨大的优越性，而得到越来越广泛的重视及应用。采用变频器调节泵的转速可以很方便地调节水的流量，其节能率通常可达35%～50%左右

3.中央空调变频系统的设计

变频系统只涉及冷冻水机组和冷却水机组的变频调节控制。

3.1冷冻水系统

它的水温取决于蒸发器的设定值，回水温度取决于蒸发器接收的热量，中央空调冷冻水出的温度与冷冻水的回水温度设计最大温差为5℃（出水为8℃，回水为13℃）。现采用在蒸发器的出水管和回水管上装有检测温度的变送器。再与PID温度调节器、PLC和变频器组成闭环控制系统，通过冷冻水的温差来控制，使冷冻水泵机组的转速相应于热负载的变化而变化，当第一台电机已达到工频时，还达不到要求时就可起动第二台电机，工频运行，然后调控第一台电机。这样不断调整控制，使其达到最佳的效果。

3.2冷却水系统

降低水的温度取决于冷却塔的工作状态，我们只需控制高温冷却水的温度（冷凝器出水口）即可控制温差。现采用温度变送器，PID调节器，PLC变频器组成的闭环控制系统，冷凝器出水温度控制在T2（例如38℃），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。同样，当第一台电机已达到工频时，还达不到要求时，就可起动第二台电机实行工频运行，然后调控第一台电机，使之达最佳的状态。

4.系统的特点及效果

变频节能系统由于采用闭环控制，电机按需要设定温度，使设备容量随时间季节变化，热负荷通过转速调节能在满足要求的前提下最大限度的节能，并减少对电网的冲击。由于本系统加入了各种保护措施，使安全可靠性大大提高。

本系统进行变频节能改造后，一直稳定连续运行，累计运行了11个月以电机容量90 kW为例，计算其变频节能效益。

4.1冷冻水泵变频节能效益

实际耗电量5298×4=211920kW；变频后平均功率211920/5839= 363kW。

节电率（1-36.9/90）×100%=59.7%节约费用（90×5839-211920）×0.78=244660元。

4.2冷却水泵变频节能效益

实际耗电量3452×40=138080kWh；变频后平均功率138080/3968 =34.8kW。

节电率（1-34.8/90）×100%=61.3%；节约费用（90×3968-138080）×0.78=170851元，两项节约费用共计415.511元。由此可见，采用此系统为用户节约了成本，提高了效益，取得较好的社会收益。

5.结论

本文分析了所设计的中央空调节能系统的原理，设计方法和经济效益。由于此系统节能效果显著，不少酒店大厦中央空调的物业管理部门都十分关注，并不断的加入节能的改造行列，所以前景十分好。因此会产生较大的影响，为节能做出贡献。

【参考文献】