地鐵超高效冷凍機房冷水機組節(jié)能控制研究

楊仕成

【摘 要】隨著我國軌道交通事業(yè)的發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的惡化，節(jié)能減排顯得日益重要。本文主要進行了地鐵站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)冷水機組的節(jié)能控制研究，分析了典型大小機頭機組的運行狀態(tài)并給出了參考控制方案，能一定程度上實現(xiàn)節(jié)能運行。本文可供軌道交通領(lǐng)域空調(diào)自控系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計提供參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵；冷水機組；節(jié)能控制

1 高效冷凍機房網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)采用集中管理，分散控制的集散式控制方式，既解決了數(shù)據(jù)集中分析管理的要求，又實現(xiàn)了控制層的獨立控制，降低系統(tǒng)故障率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠性。主站中央控制柜中使用的是Siemens 1500系列plc，其通過網(wǎng)線與各個從站的通信模塊進行連接，中央控制柜與各個上位機通過光纖進行通信，并為BAS預(yù)留通訊接口，用modbus和BAS進行通訊，從而實現(xiàn)了集中管理，分散控制，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。為便于遠程管理監(jiān)控，本系統(tǒng)采用fbox 4G網(wǎng)絡(luò)通訊，可以實時對系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控，有利于在線分析車站的能耗比，進一步提高本空調(diào)系統(tǒng)的運行效率，降低能耗。

2 高效冷凍機房冷水機組節(jié)能控制方案

2.1 冷水機組開機策略及單機組負荷率分析

冷凍機房冷源為2臺400RT大小機頭雙螺桿機組，1臺271RT大小機頭雙螺桿機組，在全運行周期內(nèi)，通過調(diào)整機組臺數(shù)、壓縮機臺數(shù)，以及機組容量調(diào)節(jié)，可以保證單臺機組或單臺壓縮機的負荷率保持在60%以上。具體見表2.1。

2.2 冷水機組開機優(yōu)化控制

系統(tǒng)先根據(jù)室外新風(fēng)溫濕度來預(yù)判首次開機時采用的開機組合，在冷水機組完成開機動作并輸出了相應(yīng)的冷量后計算系統(tǒng)的負荷率和單機組/單機頭負荷率，根據(jù)系統(tǒng)的負荷率和單機組/單機頭負荷率選擇合適的組合方式。

但實際上由于負荷是波動的，各開機組合之間的切換需要一定控制邏輯及響應(yīng)時間要求，因此實際的開機策略需調(diào)整，使得各開機組合方式之間所負責(zé)的冷負荷范圍有一定的重合區(qū)間，經(jīng)過計算分析，優(yōu)化后的開機策略及機組加減載動作時機如下表2.2所示。

表 2.2

2.3 壓縮機同步加減載控制

每臺機組兩個壓縮機在從單臺運行轉(zhuǎn)入兩臺同步運行時，兩臺壓縮機加載負荷率f（y）以50%為起點同步向上加載，由冷凍機房節(jié)能控制系統(tǒng)判斷組合方式需要改變，此時的單機組/單機頭負荷率f（x）一定>50%，已經(jīng)在運行的壓縮機先將負荷率f（y）減載到50%，然后開啟另一臺壓縮機并將這一臺壓縮機的負荷率f（y）增載到50%，兩臺壓縮機負荷率f（y）都到50%之后，再同步加載到冷凍機房節(jié)能控制系統(tǒng)計算出的當(dāng)前加載負荷率f（y）。

2.4 壓縮機負荷控制

壓縮機加載負荷率的控制主要通過控制壓縮機的滑閥位置來實現(xiàn)。壓縮機根據(jù)冷凍水供水總管溫度控制，設(shè)定供水溫度設(shè)定值、控制溫度死區(qū)值。如果冷凍水供水溫度在設(shè)定值之內(nèi)是，壓縮機保持當(dāng)前負載狀態(tài)運行，當(dāng)冷凍水供水總管溫度高于設(shè)定值時，每隔一段時間對水溫采一次樣，計算采樣后后水溫變化△T，如果水溫水溫變化△T為正值，即水溫變化△T為升高趨勢，壓縮機為步進加載，每步加載3%-5%。如果水溫水溫變化△T為負值，即水溫變化△T為下降趨勢，壓縮機為步進加載，每步加載1%-2%。當(dāng)冷凍水供水總管溫度低于設(shè)定溫度時，此時每隔一段時間對水溫采一次樣，計算采樣后水溫變化△T，如果水溫變化△T為正值，即水溫變化△T為升高趨勢，壓縮機為步進減載，每步減載3%-5%。如果水溫變化△T為負值，即水溫變化△T為下降趨勢，壓縮機為步進減載，每步減載1%-2%。

3 各冷負荷率下機房平均能效分析

各冷負荷率下制冷機房平均能效比計算值如表3.1所示，在各負荷率區(qū)間能效比均大于5.5。

表 3.1 各冷負荷率下制冷機房平均能效比

以上參數(shù)是在冷卻水溫度為30.5℃/35.5℃工況下計算的。實際上在一般情況下冷卻水溫度更低，因此制冷效率更高，制冷機房的能效比也會更高。

4 結(jié)束語

地鐵超高效冷凍機房的節(jié)能控制研究對于當(dāng)前面臨的能源緊缺問題不失為一個有效的途徑，采用節(jié)能控制的冷凍機房系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)機房能夠明顯提高能效比。endprint