孫澤華
摘要:各車站空調(diào)系統(tǒng)均單獨配置冷水機組群控系統(tǒng),使多臺機房設(shè)備可以按先后有序運行,并通過執(zhí)行優(yōu)化程序和預(yù)定時間程序,更有效節(jié)約系統(tǒng)運行時所消耗的能源,減少人工操作可能帶來的誤差,更安全、更有效維護管理空調(diào)冷源系統(tǒng),達到最大限度的節(jié)能。
關(guān)鍵詞:冷水機組、群控、方案
上海軌道交通9號線一期工程包括松江新城站至宜山路站13個車站(9個地下站、4個高架站)、1個控制中心、1個車輛段、2座主變電所、2座區(qū)間箱式牽引變電所(SSl;SS2),線路總長約31km。
每座地下車站均設(shè)一個冷凍機房,冷凍機房一般布置在站廳層的一端。冷凍機房系統(tǒng)設(shè)有螺桿式冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔以及附屬閥門設(shè)備,為整個車站提供冷源。每個冷凍機房設(shè)有一整套冷水機組群控系統(tǒng)來協(xié)調(diào)整個冷凍系統(tǒng)的運行和管理。
群控系統(tǒng)要求系統(tǒng)制冷量需隨空調(diào)負荷的變化而變化,當(dāng)冷量在50%--100%之間變化時,冷水機組可自身調(diào)節(jié)制冷量來適應(yīng)這種變化,當(dāng)冷量降到50%以下時,系統(tǒng)中的一臺冷水機組停止工作。
一、群控系統(tǒng)概述
1.水機組群控系統(tǒng)聯(lián)鎖控制設(shè)備:冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機、電動水閥、冷卻塔自動補水閥及相關(guān)傳感器、執(zhí)行器等。
系統(tǒng)啟動順序:冷卻塔及冷水機組電動水閥一冷卻水泵一冷凍水泵一冷卻塔風(fēng)機一冷水機組;
系統(tǒng)停機順序:與系統(tǒng)啟動順序相反,冷水機組一冷卻塔風(fēng)機一冷凍水泵一冷卻水泵一冷卻塔及冷水機組電動水閥
相關(guān)設(shè)備的開/關(guān)需經(jīng)確認后才能開/關(guān)下一設(shè)備。
設(shè)備聯(lián)鎖控制由環(huán)控系統(tǒng)控制柜完成。
2.系統(tǒng)控制要求
2.1系統(tǒng)啟動:
按BAS時間表(可在機組群控系統(tǒng)中分別設(shè)定)全線時鐘同步或根據(jù)BAS系統(tǒng)單獨指令啟動各車站的群控系統(tǒng)。
2.2冷量控制:‘
根據(jù)所系統(tǒng)所測量的冷凍水供、回水溫度及流量,計算實際耗冷量。
當(dāng)一臺冷水機組運行時而實際耗冷量超過兩臺冷水機組總冷量50%,并維持若干分鐘(可由機組群控系統(tǒng)再設(shè)定),第二臺冷水機組便需啟動。
當(dāng)二臺冷水機組運行時而實際耗冷量低于一臺冷水機組冷量之95%,并維持若干分鐘(可由機組群控系統(tǒng)再設(shè)定),需關(guān)閉其中一臺冷水機組。
設(shè)置時間延遲或冷量控制的上、下限范圍(由機組群控系統(tǒng)設(shè)定),防止機組的頻繁啟動。
根據(jù)冷卻塔出水溫度,決定冷卻塔風(fēng)機啟停。
系統(tǒng)停止:按BAS時間表(可在機組群控系統(tǒng)中分別設(shè)定)全線時鐘同步或根據(jù)BAS系統(tǒng)單獨指令停止系統(tǒng)運行。
2.3壓差控制:
按設(shè)計及調(diào)試要求設(shè)定冷凍水供、回水壓差,并采用自力式差壓平衡(旁通)閥維持冷凍水供、回水壓差恒定。
2.4冷卻塔出水溫度通過機組群控系統(tǒng)設(shè)定。
2.5機組優(yōu)先啟動原則
機組群控系統(tǒng)系統(tǒng)自動記錄各機組的運行小時數(shù),優(yōu)先啟動運行小時數(shù)少的機組及相關(guān)設(shè)備。
二、系統(tǒng)控制對象(以一個車站為例)
2臺的螺桿式冷水機組;
2臺冷凍水泵;
2臺冷卻水泵;
2臺的冷卻塔;
1套壓差旁通裝置;
若干電動調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥;
三、系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格
1.環(huán)境條件
冷水機組均群控系統(tǒng)設(shè)于室內(nèi)地下一層或地下二層空間的冷凍機房內(nèi),機房設(shè)置機械送、排風(fēng)系統(tǒng)進行通風(fēng),換氣次數(shù)6次/h,環(huán)境溫度≤45℃、相對濕度≤95%(倉儲條件)
2.設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)
2.1民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范(JCJ/T16-92)
2.2智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(DBJ-08-47-95)
2.3采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范(GBJ19-87)
2.4電氣裝置工程施工及驗收規(guī)范(GBJ232-82)
2.5上海軌道交通9號線車站空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)文件
四、系統(tǒng)控制流程
1.控制基本流程
1.1根據(jù)程序自動安排開關(guān)冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵、電動蝶閥和冷卻塔風(fēng)機;
1.2根據(jù)要求自動切換機組的運行次序,累計每臺機組運行時間,自動選擇運行時間最短的機組,使每臺機組運行時間基本相等,以延長機組使用壽命;
1.3自動監(jiān)測冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機等設(shè)備的運行狀態(tài),故障報警,并按照特定程序及實際情況自動啟動備用設(shè)備。
1.4冷機自動控制中最主要的控制策略是冷機臺數(shù)控制,即機組加載/卸載控制。開利的CCN系統(tǒng)其自動控制的先進性、可靠性就體現(xiàn)在此。CCN控制系統(tǒng)采用冷凍水出水溫度控制機組的臺數(shù),具體的方法見機組加載和減載的控制流程。
1.5根據(jù)冷卻水溫度自動控制冷卻塔風(fēng)機啟/停臺數(shù)和風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率,使冷卻水溫度控制在32℃-37℃范圍內(nèi)
2.控制流程說明
CCN控制系統(tǒng)在冷水機房群控方面有其獨特之處。制冷機臺數(shù)的控制,一般BAS的控制是通過計算冷量,即總水量×供回水溫差,得出末端的冷量多少。但是其缺點是誤差很大:
2.1因為監(jiān)測流量有±15%的誤差(如果安裝的不恰當(dāng),誤差更大――流量傳感器有很嚴(yán)格的安裝要求與精度要求),因此經(jīng)常計算出來的冷量的誤差會超過15%。CCN系統(tǒng)擁有專為開利機組研制的CSM冷水機組系統(tǒng)管理模塊,勿需流量監(jiān)測,即可對每臺冷機進行全面的監(jiān)測與管理,CSM內(nèi)部優(yōu)化程序進行邏輯運算,決定開啟制冷機臺數(shù);除了保證供水溫度外,制冷機的制冷量也參與增加或減少臺數(shù)的策略,因此在制冷的控制效果比其他控制系統(tǒng)更優(yōu)良、更節(jié)能、更專業(yè)。
2.2一般BAS加機的策略是當(dāng)計算出的負荷端冷量與冷機所提供的冷量足以接近時便需要加機,運行機組保持原運行狀態(tài),加載機組的負載逐步上升,趨于穩(wěn)定狀態(tài)。這樣常常需要長時間的溫度波動與溫度接近。CCN管理系統(tǒng)的最大優(yōu)點是加卸載管理,當(dāng)系統(tǒng)需要增多一臺機組制冷,它不止光啟動后備狀態(tài)機組,而是同時發(fā)出指令給正在運行的機組,將其制冷負荷至平均負載,然后兩臺機組同時上載,最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。這樣可以最快程度的達到系統(tǒng)穩(wěn)定,使供水溫度達到波動最小,同時也平衡機組使用壽命,減低電網(wǎng)突增的負荷,最大限度達到節(jié)能作用。
3.冷水機組加載和卸載的流程說明
3.1增加制冷需求 Additional Cooling Required – ACR 加載的流程
3.1.1當(dāng)前運行的機組有足夠的時間由 0%負載至接近100%負載
3.1.2當(dāng)ACR溫度傳感器所測的冷凍水供水溫度,高于當(dāng)前的冷凍水供水溫度設(shè)定點與一個可調(diào)整的溫度偏差值相加后的所得值
3.1.3運行機組的負載大于某個設(shè)定值(一般為90%~95%)
3.1.4運行冷水機組的溫度降低速率小于0.5℉/分鐘
以上各項要求A~D均能滿足,才進入以下機組加載程序
3.2機組加載程序
3.2.1新冷水機組啟動的延遲時間已經(jīng)結(jié)束(延遲時間可以設(shè)定)
3.2.2新冷水機組禁止運行的命令未激活
3.2.3新冷水機組沒有處于出錯,斜坡加載或處于斷電重起階段
以上各項要求E~G均能滿足,新冷水機組立即啟動。
注:如果運行程序或者I/O需要一個冷水負載回水算法,CSM根據(jù)計算供水、回水的混合比和混合溫度的算法來決定旁通水的百分比。CSM應(yīng)將這個計算值與工廠預(yù)設(shè)的旁通值比較,如果旁通值小于預(yù)設(shè)值且所有機組的有效容量相同,則起動一臺冷水機組;如果算法決定需要起動額外的冷水機組來維持設(shè)定點而無冷水機組可用,將產(chǎn)生一個報警。
3.3減少制冷需求 Reduce Cooling Required – RCR 卸載的流程:
3.3.1目前運行的機組臺數(shù)多于一臺
3.3.2運行機組的平均負載小于某個設(shè)定值(一般為65%~69%)
3.3.3當(dāng)RCR溫度傳感器所測的冷凍水供水溫度,小于當(dāng)前的冷凍水供水溫度設(shè)定點與一個可調(diào)整溫度偏差值的0.6倍相加后的所得值。
*以上各項要求A~C均能滿足,才進入以下機組卸載程序
3.4機組卸載程序:
3.1.4機組停機的延遲時間已經(jīng)結(jié)束(延遲時間可以設(shè)定)
以上3.4.1要求能滿足,設(shè)定機組馬上停機
4.機組循環(huán)啟停順序
為平衡冷凍機的使用時間,使每臺機組保持基本一致的運行時間以延長機組壽命,系統(tǒng)提供了一個循環(huán)冷凍機啟停順序的程序,可在操作平臺自定義循環(huán)周期,即用戶可自定義冷凍機的循環(huán)方式及循環(huán)時間。同時自動平衡水泵和冷卻塔的運行時間,延長設(shè)備的使用壽命。
(作者單位:山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團有限公司)