毕业设计冰蓄冷空调自动控制系统设计

1、xxxx大学（北京）高等教育本 科 毕 业 设 计题 目 冰蓄冷空调自动控制系统设计 英文题目 design of automatic control of ice storage air conditioning system学生姓名 学 号 专 业电气工程及其自动化 指导教师 2012 年 5 月xxxx大学（北京） 高等教育本 科 毕 业 设 计题 目 冰蓄冷空调自动控制系统设计 英文题目 design of automatic control of ice storage air conditioning system学生签名： 指导教师签名： 2012 年 5 月xxxxx大学（北京

2、）继续教育学院本科毕业设计（论文）任务书学生姓名 班级 专业电气工程及其自动化导师姓名 职称 单位信息工程学院毕业设计（论文）题目冰蓄冷空调自动控制系统设计毕业设计（论文）主要内容和要求：主要内容：（1）理解各设备的工作原理（2）画出控制系统的工艺流程图（3）选择控制系统中所用的控制元件（4）设计控制系统的主控电气控制原理图（5）编制ddc程序要求：（1）深入了解课题研究的内容，充分查阅有关设计书籍及手册，学习相关的理论知识。（2）研究工艺过程，画出控制流程图。（3）根据工艺做系统研究，设计控制系统。（4）选择控制元件列出ddc内部i/o表，编辑ddc设备图与逻辑图。（5）画出整个系统硬件接线

3、图。毕业设计（论文）主要参考资料：1 郭东升.新型冰蓄冷空调系统的理论研究.硕士论文，上海：上海交通大学，20002 施雯.采用可变内容积比技术的螺杆压缩机在冰蓄冷空调系统中的应用.会议论文，2005：34-393 刘震炎，丁以虹，余光宝等.模块化椭形单体蓄冷器及其性能研究.制冷，1998，62（3）：17-204 王立军，朱京国，胡定科.内肋管壳管式冰蓄冷器及其性能的实验研究.暖通空调，1998，28（3）：51-545 方贵银，邢琳，杨帆.蓄冷空调技术的现状及发展趋势.会议论文，2005：335-3396 章学来.hcfc123/水共混双相变传热特性及直接接触式冰蓄冷系统.博士论文，上海：

4、上海理工大学，20007 韩雪松.直接接触式气体水合物蓄冷特性的理论及实验研究.硕士论文，上海：上海海运学院，20048 陈晶贵，樊栓狮，梁德青.气体水合物蓄冷技术研究进展.化工进展。2003（9）：942-9469 陈琳.不完全冻结方式的导热塑料蓄冰盘管传热性能研究.硕士论文，杭州：浙江大学，200210 陈斌.圆环形冰蓄冷单元蓄冰、融冰实验研究及数值计算.硕士论文，西安：西安交通大学，200011 杜恩杰.闭式外融冰槽的蓄冷与取冷特性研究.硕士论文，天津：天津商学院，200412 王六民.片冰机冷水机组蓄冰槽在蓄冰和融冰时的特性研究.硕士论文，湖南：湖南大学，200413 李涛.冰蓄冷空调

5、系统的经济性分析与优化.硕士论文，上海：东华大学，200214 章学来.蓄冷空调的经济性研究.制冷学报，2001（1）：17-2215 杨书明.也谈最佳蓄冷率的确定方法.暖通空调，1999，29（3）：7316 苏文.冰蓄冷空调经济性分析软件的开发.博士论文,上海：同济大学，200317 霍尼韦尔有限公司. excel800用户手册.北京（中国）有限公司，200318 王化祥.传感器原理及应用. 天津：天津大学出版社，199219 建筑设备自动化 北京: 中国建筑工业出版社 200720 上禾谷能源科技有限公司.蓄冰设备样本.北京 200821 同方人工环境有限公司.蓄冰技术手册.北京.200

6、4毕业设计（论文）应完成的主要工作：1. 画出控制系统流程图。2. 设计电控柜及系统控制设备的选择与应用。3. 确定各设备的数量、型号，并设计接线电路。4. 根据技术要求，合理选择ddc主机及功能模块。5. 列出i/o地址表。6. 设计设备图与逻辑图。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1结合任务书了解课题应用情况并搜集相关资料，初步熟悉工艺要求。2完成初步方案设计。3选择控制元件列出ddc内部i/o表，编辑ddc设备图与逻辑图。4进行软件程序调试并修改程序，进一步完善设计。5画出整个系统硬件接线图。6收集所用资料、写论文、修改并装订。7做好幻灯片，论文答辩。课

7、题信息：课题性质： 设计 论文课题来源： 教学 科研 生产 其它发出任务书日期： 2月28日 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名： 年 月 日学生签名： 摘 要冰蓄冷空调是实现电网“移峰填谷的重要措施，是未来空调系统的发展方向，对冰蓄冷空调的设计，控制及工程应用的研究具有重要的理论价值和现实意义。本文对冰蓄冷空调系统从基本原理到组成设备，从系统设计到运行控制进行了详细的阐述，冰蓄冷空调系统的控制是节能的关键，本文详细阐述了冰蓄冷空调自动控制系统的优化设计。关键词：冰蓄冷空调； 系统设计；ddcabstractice storage air-conditioning is no

8、t only an important approach to shift electric demand from on peak electric rate periods to off-peak periods ,but also a developing direction of modern air-conditioning system.the research on system design,control and practical project application of ice storage air-conditioning has very important t

9、heoretical value and practical significance.the key of energy economized is the control of ice storage air-conditioning system .first of all,the text elaborates all kinds of the strategies of operational control. this article elaborates on design optimization of automatic control of ice storage air

10、conditioning system.key words: ice storage air-conditioning; system design; ddc目 录1绪论11.1冰蓄冷空调系统简介11.2冰蓄冷空调系统概述11.3国内外的研究现状11.4本设计研究的内容32冰蓄冷空调自动控制系统的初步设计42.1蓄冰系统介绍42.2 蓄冰设备简述62.2.1蓄冰设备基本定义62.2.1蓄冰系统工艺流程122.3系统的工作方式和控制要求142.3.1系统的工作方式142.3.2系统的控制要求142.4控制装置的选择172.4.1 控制系统介绍.172.4.2 工作原理.182.4.3 honey

11、well自控系统产品的特性182.4.4 监控软件功能212.5 小结243蓄冰空调自动控制系统控制设备的选择253.1 ddc控制器的选择253.1.1ddc机型的选择253.1.2ddc容量的选择253.2 工控机的选择与应用.273.3 其他电气元件的选择.273.4 小结.284控制系统的总体设计304.1总体控制方案304.2ddc的i/o分配表314.3小结355控制系统软件设计365.1ddc程序的设计步骤及方法375.1.1ddc程序的设计步骤375.1.2软件开发平台385.2控制系统程序说明385.3小结39结 论40致 谢41参考文献42附 录431 绪论1.1 冰蓄冷空

12、调系统简介70年代世界能源危机以来，各国政府都十分重视开发与节约能源。随着社会的飞速发展，截止到2004年3月全国发电装机总容量达到3.85亿kwh,年发电量1.81万亿kwh，居世界第二位，但缺电现象仍然存在，其特点是：电网负荷低，供电系统峰谷差较大（25%-30%）。即高峰电力严重不足，需拉闸限电，而低谷期大量电力浪费在电网上。以上海市为例,2000 年其用电峰差达43416 万kwh。在我国各大城市,如果没有空调,电力确实有富裕。如果空调进一步普及,则高峰供电缺口会越来越大。为满足空调的需求,势必会造成要投巨资兴建调峰电厂,而一年中超过50 %的时间,这些设备又会闲置或在低负荷下运行的现

13、象,造成能源的极大浪费。冰蓄冷空调系统由于其具有的独特的“移峰填谷”的作用,一方面可以缓解电力生产和供应的紧张状况,提高发电效率;另一方面又可减少制冷机组容量,提高系统运行的可靠性。同时随着峰谷其电价的不同,又可为用户节省一定的运行费用。这一切都极大的促进了冰蓄冷空调技术的推广应用。冰蓄冷空调就是将电网负荷低谷期的的电力用于制冷,通过蓄冷介质的潜热和显热效应将冷量积蓄起来,而在用电高峰期再将冷量释放出来用于建筑的空调,以承担高峰期的空调所需的全部与部分负荷。它的基本的工作原理就是比常规空调多了一套蓄冷设备。1.2 冰蓄冷空调系统概述冰蓄冷空调最大的优点就是可以充分利用电网低谷电力、降低制冷机组

14、的容量、减少电力增容费与机组设备费。它还可以使空调用冷水温度降至14 ,从而获取较低的送风温度,节省风机的运行能耗,进一步改善室内空气品质。冰蓄冷技术的采用使得制冷系统全负荷运行的比例增大,机组开停次数减少,系统状态稳定。同时由于其可作为应急冷源使用,提高了供冷的可靠性。冰蓄冷空调最大的缺点就是初投资大、蓄冷工况运行时制冷机组效率低下、控制系统十分复杂。由于系统运行的经济性决定着系统长期节能运行效果，且冰蓄冷系统的复杂程度已使操作人员必须依赖于系统智能化控制，否则冰蓄冷系统将不能实现很好的节能效果，因此提高蓄冰槽的性能和优化蓄冰控制系统,已成当务之急。1.3 国内外的研究现状蓄冷技术因其有效的

15、平衡电网、缓解电网紧张局势，同时为用户带来良好的经济效益，被认为是一项具有良好发展前景的新技术，随着蓄冷空调技术的推广和应用，许多国家和研究机构都在积极进行研究开发，目前的研究工作主要表现在如下三大方面：一是新型蓄冷设备和蓄冷技术的开发；二是关于优化蓄冷系统的研究；三是蓄冷系统的应用研究。1.3.1 新型蓄冷设备和蓄冷技术的开发1、 新型制冷主机（双工况主机）的开发 蓄冷空调系统中制冷主机通常是在夜间电价低谷期间运行于蓄冰工况，白天电价平谷段时用于空调工况供冷。由于主机的工艺原理决定其特性为：蒸发温度每降低1，主机的效率下降大约3%，而冷凝温度每下降1制冷机的制冷系数将提高2%，一个常规的冷水

16、机组在空调工况即（蒸发温度to=4，冷凝温度tk=38）运行，蒸发温度和冷凝温度改变的结果是将使制冷机的性能系数同空调工况相比下降28%-37%1。因此十分需要研制出专门适用于蓄冷空调系统的双工况主机，使其在制冰和空调工况均能以较高性能系数运行。在文献2中作者提出对于一个双螺杆压缩机，通过设计不同的滑阀长度来改变排气口的位置，从而改变压缩机的内容积比，满足不同工况和部分符合时的要求，以达到减少能量消耗和降低运行费用的目的。2、 高效型蓄冰设备的开发在蓄冷空调系统中，蓄冷设备是核心。蓄冷设备的性能参数直接决定着整个系统的运行特性以及系统运行的经济性，例如刘震炎等人设计模块化椭形单体冰蓄冷器并对其

17、性能进行了实验研究3；王立军等人提出了一种内肋壳管式冰蓄冷器并对其进行了实验研究4。 3、 新型蓄冷技术的开发1、 直接接触式蓄冷技术直接接触式换热5是指两种介质直接接触进行换热的过程。原理是通过将蒸发器与蓄冰设备合并，直接将制冷剂喷射入蓄冷设备与水进行接触，在制冷剂气化过程中将水制成冰。在文献6中作者提出直接接触式蓄冷的应用研究还存在很多问题需要解决，包括研究对象不能仅局限于气体水合物，试验装置需要改进；传热方面和理论方面的研究有待加强等。2、 过冷水动态蓄冷技术： 利用水的过冷现象进行动态制冰，其系统通常包括三部分：过冷却器、过冷解除装置及蓄冰槽。目前在此领域的研究主要集中于以下几个方面：

18、过冷水过冷度影响因素的研究；过冷解除装置与蓄冰槽的研究；过冷水动态制冰系统的系统运行策略研究1.4、 新型蓄冷介质和传热材料的开发1、 蓄冷介质： 目前的蓄冷方式按蓄冷介质分可分为水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷、气体水合物蓄冷和固体吸附蓄冷五种。除水蓄冷是利用水的显热蓄冷外，后四种都利用了介质的相变潜热。此研究主要是为寻找适用于冷水制冰机组的相变温度高、潜热大的蓄冷介质，改变水蓄冷系统无法利用潜热、冰蓄冷系统可利用潜热但相变温度过低的缺陷。共晶盐蓄冷与冰蓄冷原理相同，只不过其蓄冷介质为共晶盐。它具有相变温度较高，接近于一般常规冷水机组效率，无须考虑管道冻结问题等优点；但是，在实际应用中却存在很多问

19、题，真正适合空调应用的共晶盐配方并不多见。制冷剂气体水合物7、8属于新一代蓄冷介质，由于具有传热效果好，化学稳定性好，腐蚀性低，安全性好等优点，因而被认为是比冰蓄冷更为理想的一种蓄冷技术。但是气体水合物蓄冷还有一系列有待解决的问题，如蓄冷槽的结构、密封性、承压能力、制冷剂夹带水分的分离以及水合物的流动性对蓄冷效果都有影响。近年来，固体吸附技术开始用于制冷领域。原理是用某种固体作吸附剂，某种气体作制冷剂，形成吸附剂，利用吸附剂的化学亲和力进行吸附，在固体吸附剂对气体吸附物吸附的同时，液体吸附物不断地蒸发变成可供吸附的气体，蒸发过程中实现制冷，然后用热能使吸附物解吸，利用吸附物的气液相变把冷量储存

20、起来。如此反复，可实现蓄冷。2、 传热材料： 导热塑料9具有既导热又耐化学腐蚀等综合性能，而传统的金属材料无法满足此要求，文献9作者采用导热塑料作为蓄冰盘管的材料研究盘管材料热导率对蓄冰槽传热性能的影响。1.3.2 关于优化蓄冷系统研究1、 蓄冷设备性能的优化研究 对现有蓄冷设备性能的试验研究，建立动态和静态的数值分析模型，对蓄冷及释冷过程进行了动态数值模拟，预测蓄冷设备的性能；对已建工程中的蓄冷设备进行测试、传热性能分析和运行经验的总结，是发展和优化蓄冷设备的一个重要途径。2、 蓄冷系统的经济性分析研究 建立客观公正的经济性分析和评价体系对于蓄冷空调系统的发展具有极为重要的意义。目前的研究热

21、点集中在对冰蓄冷空调系统方案经济评价方法的研究、对于蓄冷率的研究和经济性分析软件的开发这三个方面。进行经济比较的方法有多种，常用的有简单静态经济评价方法和动态经济评价方法13。在对冰蓄冷空调系统作经济性分析中，蓄冷率是一个极为重要的参数。它的定义为：设计日蓄冰供冷负荷占总冷负荷的比率14、15。蓄冷系统只有在保证最佳蓄冷率的前提下才能取得最佳的经济效益。 对于经济性分析软件的开发方面16，国外已经有很成熟的软件如美国特灵公司的trace ultra蓄冷空调经济性分析软件、美国电力研究所卡法的coolaid设计分析工具软件以及台湾能资所的eascool软件，这些软件都属于综合功能的集成软件。但这

22、些软件系统不适合于我国大陆地区的具体情况，而且价格昂贵。目前国内从事软件研究开发工作的单位很少，仅有清华大学同方人工环境工程公司开发了一套“冰蓄冷系统设计软件”，该软件侧重于冰蓄冷系统的设计与分析，具有综合功能的集成软件还有待开发。3、 建筑物动态负荷预测研究 实现冰蓄冷系统最优运行控制的一个必不可少的前提就是对建筑物未来24小时的逐时负荷进行预测，来合理的分配主机直接供冷和蓄冰设备融冰供冷的比例，在满足空调用冷的前提下使系统的运行费用最低。常用的负荷预测方法17：采用确定性数学模型进行预测和非确定性统计模型进行预测。由于采用确定性模型需要获得变量的准确数据，在实际过程应用中这些数据并非总是能

23、够精确的测量，因此限制了这类模型的使用。后来研究人员转而采用非确定性统计模型进行预测，它包括时间序列模型、神经网络模型和gmdh模型等。国外在此方面投入了大量的研究，并举行两次有影响的负荷预测竞赛活动，有力的促进了该项研究的进展。国内在此方面的研究尚处于起步阶段。4、 蓄冷系统的优化设计和优化控制研究与常规空调系统相比，蓄冷系统的设计和控制都要复杂的多，原因在于蓄冷系统受到很多因素的影响，必须全面的综合的考虑这些因素才能将设计和控制做好。 目前在优化设计方面的研究主要集中在对主机和蓄冷设备最佳容量配置方面。文献18中介绍了两种常见冰蓄冷空调系统的运行模式，通过理论推导，建立了适用于两种运行模式

24、的制冷主机容量选型计算通式，但是没有划分在蓄冷模式中处于不同运行模式时的设备容量确定公式。对于最佳容量问题的研究，文献19中作者以寿命期投资期为目标函数，分析了在设计阶段制冷机组与蓄冰槽容量的确定，得出制冷机组与蓄冰槽容量范围中的最优值在一可行边界线上，但此方法在实际工程中应用中略显复杂，目前，对于冰蓄冷系统的完整的设计过程和工程应用上方便可行的计算公式方面的研究很少。1.4 本设计研究的内容认真学习冰蓄冷控系统系统工艺流程,以及工艺要求,实地考察冰蓄冷系统运行情况,了解受控对象间的配合关系，明确被控对象的控制要求,根据实际运行情况优化系统控制。根据系统的控制要求，明确系统的输入设备的数量和种

25、类，明确输入信号的特点，选择与之相匹配的输入模块。根据负载的要求选用合适的输出模块。明确各工况切换的条件,以及个各设备的动作顺序,正确位置等，画出控制原理图，设计ddc电控柜原理图及ddc外部的控制电路图，绘制ddc的i/o端子表及端子接线图，选择控制系统中所用的控制元件，并说明理由。12 冰蓄冷空调自动控制系统的初步设计冰蓄冷系统与常规空调系统不一样，常规空调系统的冷源主要是制冷机组，而冰蓄冷系统的冷源包括制冷机组和蓄冰装置。因此，不像常规系统只有单一的制冷模式，冰蓄冷系统具有多个运行模式，且须根据设计的日时间表运行。在制冰模式时，系统要考虑制多少时间的冰，制多少量的冰，在放冷模式下，系统更

26、需考虑如何运行制冷机组，如何分配融冰量来满足负荷，这些，单单靠操作人员操控显然是不合理的，一般冰蓄冷系统都需要一套配套的自控系统，来保证正常的运行。冰蓄冷系统不但要控制制冷机、水泵、冷却塔的启停，更重要的是制冷机两种工况转换，取冷供冷量的调节，冬夏季空调系统工作模式的转换。它要求选用可靠的感测及控制元件，对系统进行优化控制，在满足各项要求的前提下，最大限度节约运行费用。2.1 蓄冰系统介绍2.1.1 运行工况介绍制冷机蓄冰（23:00 07:00）- 夜间大厦所需要的空调冷负荷能够完全由基载冷机来满足的时候，冰蓄冷系统以该工况运行。23:0007:00为8小时的电力低谷期，此时双工况制冷机满负

27、荷开启，充分利用低价电制取0以下的乙二醇溶液，从而将蓄冰装置内的水冻结成冰。该工况下冰蓄冷系统的运行原理图示意如下： 图2-1蓄冰模式双工况制冷机+蓄冰装置联合供冷 - 由于北京夏季炎热，大部分时间空调冷负荷都比较大，需要由双工况制冷机+蓄冰装置联合供冷，同时基载冷机也根据冷负荷需求的大小来适时适量投入运行。此时双工况机以空调工况运行， 制取4左右的乙二醇溶液，部分进入蓄冰装置融冰进一步降温部分旁通，混合后通过板换向大厦用冷区域供冷。过渡季节空调冷负荷有所减小，可以通过自控系统的优化控制，在保证满足空调用冷的同时最大限度的减少双工况制冷机、基载冷机的开启台数、开启容量或时间，尽可能多的通过蓄冰

28、装置融冰供冷来节约运行费用。图2-2联合供冷模式蓄冰装置单独供冷 - 在冷负荷不太大的过渡季或大厦分批入住冷负荷需求不大的时侯，可以完全采用蓄冰装置融冰单独供冷来节约系统运行费用，从而充分发挥冰蓄冷系统的优越性。此时双工况制冷机停机，除乙二醇泵和冷冻泵消耗少量电能外，没有大用电量的设备运行，能够最大限度的实现电网移峰填谷的目的，节省运行费用。冰蓄冷系统的运行原理图示意如下： 图2-3融冰模式双工况制冷机供冷 -由于基载冷机是直接供冷，制冷效率高于双工况冷机，所以通常需要冷机供冷时是优先开启基载冷机。当蓄冰装置或管路检修而空调冷负荷需求又比较大、单开基载冷机不足以满足大厦空调用冷的情况下可以按该

29、模式运行。图2-4主机供冷模式2.1.2 系统控制策略及优化控制常用的蓄冷控制策略有三种形式：冷机优先、冰槽优先和优化控制。冷机优先：冷机优先的策略是尽量让制冷机满负荷运行。如果冷负荷小于制冷机额定制冷量，完全依靠冷机负担冷负荷。如果冷负荷超过了冷机制冷能力，则在冷机满负荷运行的情况下，依靠冰槽取冷来负担不足的部分。冷机优先的控制策略工程实现简单，但这种策略在冷负荷较小时，冰槽使用率极低，不能有效地削减电负荷高峰和降低用户电费。冰槽优先：冰槽优先的策略是尽可能地利用冰槽来负担冷负荷。当冰槽不能完全负担时，依靠制冷机负担不足的部分。这种策略能最大限度地利用蓄冰槽，但因为要保证冷源能负担每天的逐时

30、冷负荷，冰槽取冷不能太快，这样才能有效地满足晚高峰空调供冷。因此，冰槽优先的控制策略一般不采用，而且在我国电价结构下这种方式并非最经济的运行方式，对削减电负荷的晚高峰贡献不大。优化控制：是总结了前面两者的优缺点而提出的一种策略。为了保证冰槽能负担白天的一部分峰值冷负荷，蓄冰槽不能融冰太快，要有计划进行。另外根据负荷的变化情况，还要兼顾晚高峰融冰供冷要求，同时还要对冷机的供冷量进行调节，因此它要求进行实时外温预测及负荷预测，根据系统能耗模型分析推算出最优化控制模式。它通过计算机模拟将蓄冷量合理分布于每个小时，保证最大限度地节约电费。2.2 蓄冰设备简述 本节主要介绍蓄冰设备的种类以及各类设备的具

31、体工艺要求以及使用特性，着重介绍内融冰蓄冰桶。2.2.1 蓄冰设备基本定义1. 蓄冰率与制冰率（1） 蓄冰率 蓄冰率是指蓄冰设备内制冰容积与蓄冰设备容积之比，工程上常用此来决定蓄冰设备的大小，一般英文简写为ipf(ice packing factor)定义为ipf=v1/v2*100%式中，v1为蓄冰设备内冰占有的容积，单为m3 v2为蓄冰设备内有效容积，单为m3（2） 制冰率 制冰率是指蓄冰设备中水的最大制冰量与全水量(设备中充水的容积)之比值,制冰率的英文简写为也为ipf ,通过它可以了解结冰的多少.应注意的是国外两个定义都用ipf表示,表1-1为各种蓄冰装置的蓄冰率与制冰率数据,由此表和

32、上述定义可以得出两者之间是有一定区别的,对于同一蓄冰装置制冰率要大于蓄冰率.表2-1各种蓄冰装置的蓄冰率与制冰率数据表2. 静态制冰与动态制冰制冰装置按冰本身处于运动状态还是始终处于静止状态分为动态制冰和静态制冰.动态制冰装置包括片冰滑落式蓄冰装置和冰晶(冰浆)式蓄冷装置;静态制冰方式按其几何形状不同可分为盘管式和封装容器式.如图2_1所示为常用的制冰蓄冰装置图2-5 各类蓄冰装置3. 蓄冰桶介绍3.1冰桶特点：蓄冰设备有蓄冰桶系列和蓄冰槽系列产品，占地面积最大6m2,最小1 m2；最高3m，最低1m,可自由分布于建筑的墙角、柱后、屋顶等处，无需专门场地，也可根据空间的需要安装于室内、室外、屋

33、顶，可以叠放，全埋或半埋在地下以节约空间，节能降耗，提高建筑利用率。（1） 自然对流特点 依据流体力学和传热学原理，结合现代先进技术，科学设计盘管结构，使蓄冰设备在蓄冷放冷时，蓄冷剂实现在大空间自然对流，增强换热效果、提高蓄冷温度、缩短蓄冷时间。 图2-6 蓄冰桶（2）防腐防堵，耐久性高。冰盘管为特制的高效导热工程塑料，彻底防止腐蚀。管径适中，与冷水机组管束接近，难以堵塞。故障率低，使用寿命长。蓄冰设备无运转部件，无空气搅拌，无内应力，免维护，使用寿命达25年以上。其他产品特性为：1、换热面积大，冰层薄。2、蓄冰率高达95%，融冰率100%。3、保温性能好，冷损失少，无冷桥，不结露。4、安装简

34、单，施工便捷，运行可靠，设备零维护。5、标准化、程序化生产。严格按照iso9001要求生产，充分保证产品质量。6、严密的出厂检验程序。每台设备出厂前均经3次打压试验，确保设备零泄漏。 图2-7 塑料盘管式蓄冰槽蓄冰桶参数表型号总蓄冰量总蓄冷能力潜热蓄冷能力尺寸工作压力重量乙二醇容量连接管管径楼板负荷dh净重运行重量rthkwhkwhmmmmmpakgkgldnkg/shgt 303311595115012000.6110114575751013shgt 4043150125115015000.6143149098751318shgt 5554190155115018000.6175183212

35、1751620shgt 6060210175115020000.61972061136751823shgt 9594330246150020000.64503270224751860shgt 115115404300150024000.65503990270752270shgt 140142500440212018000.65185312354751295shgt 160160563495212020000.65825976398751457shgt 215214750660212026000.67757965530751942表2-2蓄冰桶参数表蓄冰槽参数表型号总蓄冰量总蓄冷能力潜热蓄冷能力

36、尺寸工作压力重量乙二醇容量连接管管径楼板负荷长宽高净重运行重量rthkwhkwhmmmmmmmpakgkgldnkg/shgc 252674651100110010500.610110766975889 shgc 50531591402100110010500.6210214914275930 shgc 80802322033100110010500.6175322820875947 shgc 1101083062682100210010500.6197430427575976 shgc 1901896335542100210020800.64508595424751949 shgc 2102

37、117386502100210027000.65509671519752193 表2-3蓄冰槽参数表部分蓄冰设备性能曲线图2-8 212设备性能曲线图2-9 160设备性能曲线图2-10 120设备性能曲线部分蓄冰设备放冷曲线图图2-11 212设备放冷曲线图2-12 160设备放冷曲线图2-13 120设备放冷曲线2.2.1 蓄冰系统工艺流程l 冷机蓄冰：阀门v2、v4开，v1、v3闭。双工况冷机及相应的乙二醇泵和冷却水泵工作。先开乙二醇泵和冷却泵，在其工作正常后，冷机经过一段时间的延时后启动，并以蓄冰工况运行。在蓄冰过程中，系统根据蓄冰装置内液位的变化自动监测蓄冰量的变化，当蓄冰量达到设计

38、值或者蓄冰时间结束时，冷机停止工作，相应的水泵在经过延时后停止运行。 图2-14 蓄冰过程l 冰槽供冷工况：阀门v3打开，v4关闭，启动乙二醇泵。此时控制目标为二次侧板换的供水温度，控制系统将根据设定的温度值与实际测量值的差值自动调节v1、v2的开度，通过改变乙二醇系统的流量来保证二次侧板换供水温度的稳定。 图2-15 融冰过程l 冷机单供工况：阀门v1、v3打开，v2、 v4关闭。冷机的启动顺序与蓄冰工况相同，不过此时冷机是在空调工况下运行。为了保证冷机的安全稳定运行，乙二醇泵将以额定流量运行。根据末端回水温度，自动控制冷机启停台数。图2-16 主机供冷过程l 冷机与融冰联合供冷工况：阀门v

39、3打开，v4关闭。开启相应的冷机（启动步骤同上），冷机在空调工况下运行。控制目标是板换一次侧的供水温度。为了保证冷机的安全稳定运行，乙二醇泵同样将以额定流量运行。控制方式为调节阀门v1、v2的开度，通过调节相应的电动阀门从而改变融冰量。经过控制程序的优化设计后，将可以在保证设计供水温度的前提下合理的分配冷机的冷量和蓄冰槽的出冷量。图2-17 联合供冷过程2.3 系统的工作方式和控制要求 本节主要根据上述的理论知识和工艺要求，对本系统的工作方式进行了总体设计，采用手自一体，并对系统的各性能指标结合实际需要和工艺做了总体要求，这些要求是本设计完成后是否合格的基本考核依据。2.3.1 系统的工作方式

40、本题目采用自动和手动结合的控制方式。所用受控设备的手动控制功能与自动控制功能完全相同，即不采用自动控制单元时，蓄冰系统能由手动操作运行。在自动控制模式下，由安装在各管路的传感器提供温度、压力数据和各设备状态信号，由自动控制系统对各部分机构的动作进行控制。ddc负责检测信号的采集与处理，并和控制系统以路由适配器实现双向通信。计算机监控系统为空调系统的控制管理提供了良好的硬、软件支持环境。基于此平台如何将空调理论融于控制系统中将起到至关重要作用，并决定整个控制系统节能及控制品质。冰蓄冷系统不但要控制制冷机、水泵、冷却塔的启停，更重要的是制冷机两种工况转换，取冷供冷量的调节，冬夏季空调系统工作模式的

41、转换。它要求选用可靠的感测及控制元件，对系统进行优化控制，在满足各项要求的前提下，最大限度节约运行费用。2.3.2 系统的控制要求1. 工况转换控制根据季节和机器运行情况，自控系统具备功能： 双工况制冷机蓄冰 双工况制冷机+蓄冰槽联合供冷 双工况制冷机单独供冷 蓄冰槽单独供冷2. 运行参数监测与报警 室外温、湿度的测量与显示； 时间预设或负荷预设； 各时段用电量及峰谷电量； 双工况主机模式状态监测与控制； 冷却塔风机运行状态、故障报警、手/自动状态检测； 冷却水泵运行状态、故障报警、手/自动状态检测； 乙二醇泵变频水泵的频率反馈、故障报警、运行状态、手/自动状态检测 冷冻循环泵变频水泵的频率反

42、馈、故障报警、运行状态、手/自动状态检测； 乙二醇膨胀水箱高、低液位的检测； 冷冻水进、出口压力、温度检测与状态显示； 冷却水进、出口温度检测与状态显示； 冷冻水温度的再设定； 板式换热器乙二醇侧供、回水温度监测； 冷冻水供水总管温度监测； 冷冻水回水总管温度监测； 冷却水供水总管温度监测； 冷却水回水总管温度监测； 乙二醇供水总管温度监测； 乙二醇回水总管温度监测； 蓄冰槽的冰位监测； 自动累计各设备运行时间，为维护保养提供依据； 空调系统日冷负荷累计； 电动阀门的开关状态； 电动调节阀门的开度； 根据气象条件预测全天逐时空调负荷，并进行校正，优化双工况主机与蓄冰装置间的负荷分配，设定全天各

43、时段蓄冰系统的运行模式及开机台数； 实时计测及采集各种运行参数、状态信息及系统内各个主要系统的运行状态； 时间显示、故障报警及记录。3. 设备启停控制 冷站可通过本监控系统实现冷站内所有机电设备（包括冷却塔）在无需借助外部检测手段，即满足环控要求的情况下的全自动化控制与管理，并能达到如下功能： 根据冷负荷自动选择投入运行的冷水机组、冷却塔及水泵数量，运行台数需与负荷相匹配，以实现机组运行台数的最优控制； 对所有冷站设备进行自动开、关机控制； 最合理的按设定程序自动操作4种运行方式（即双工况制冷机蓄冰、双工况制冷机+蓄冰槽联合供冷、双工况制冷机单独供冷、蓄冰槽单独供冷）的启动、停止及运行时间；

44、根据不同工况自动控制冷水机组、水泵等设备的启停； 根据冬、夏季，自动切换电动阀门；此项优于标书要求 根据冷水机组和相关泵的运行状态，对冷却塔实施联动控制； 根据送水温度，为使其保持在设定值，对冷却塔风机的开关进行分段式控制； 自动控制冷水机组、循环水泵交替运行，平均分配各设备运行时间，对优先使用的设备进行指定，发生故障时自动切换备用系统； 根据一次水泵运行台数，对其相应的水泵实施定转速运行台数联动控制，并根据累计运行时间，对其实施优化运行、启停控制，延长使用寿命； 对变频水泵的变频控制，根据负荷调节变频水泵的频率，可以为业主节能； 按设定模式控制冷水机组、乙二醇溶液泵、冷却塔、冷却泵、蓄冰槽、

45、板式换热器、冷冻水泵等，各类设备的顺序启停及相关阀门的开、关、调节； 根据板换两侧的温度，调节乙二醇系统的阀门的开度，调节变频泵和冷冻水变频泵的频率，使板换两侧出液温度达到系统设定值。 根据水系统和乙二醇的压力，自动控制水系统和乙二醇补水装置向系统内补水。 在融冰工况时，根据蓄冰槽出液温度，控制蓄冰槽进液管上电动阀门和旁通阀的开度，恒定供液温度，调整主机和冰槽各自承担空调负荷的比例，达到优化控制目的； 对制冰量、融冰量及直供冷量的控制及供冷量的优化控制； 根据开端用户供、回水压差及温差，自动调节冷冻水变频水泵的频率，以确保用户端的运行工作条件稳定； 可按操作人员要求实现相应的作息时间表自动控制

46、和其他优化运行控制要求； 根据不通工况，自动控制各阀门的开度（开闭）； 各运转设备的顺序启动及连锁。4. 自动检测并显示、分析、处理、记录、存储、打印以下参数及相关图表、曲线 乙二醇溶液在制冷机、蓄冰槽、板换等设备的供回液温度、压力（压差）、流量、制冷量、融冰量等； 冷水机组、冷却塔、各组水泵等设备的电气参数； 冷冻供、回水温度、压力； 冷却塔供、回水温度、压力； 蓄冰槽内的液位及蓄冰量； 室外干、湿球温度； 冷负荷曲线； 蓄冰系统实时的运行流程图； 各个设备的运行实时参数； 各个系统的实时运行状况； 各个阀门的开启状态及调节状况 即使显示个故障设备。 计测分析及报表生成和打印 中央控制计算机

47、可显示蓄冰系统工艺流程图、自动控制系统图等，直观显示受控设备的位置； 自动记录各种参数、状态、报警、记录启停时间、累计运行时间，可预定、调整日程功能表以及节能控制，并记录其它历史数据等。一旦报警，显示器立即显示相应的图形界面，系统记录报警时间和地点，并自动在打印机上输出打印报告，可设置系统报警类别的优先权，按轻重缓急来处理异常事件； 操作人员可通过键盘和鼠标检查和设定各种参数；5. 系统具备强大的数据记录和管理能力，以管理数量巨大的由各种现场数据和派生数据构成的历史数据库。历史数据将可被用于设备趋势、用户图表/报表生成、用程序，电子制表以及其它基于网络的应用；6. 中央控制计算机配备激光打印机

48、（支持以太网的网络打印机）,以便即时打印报警信息或按设定时间打印表/报表。可分为信息打印和图表打印；7. 控制系统配置灵活的手动/自动转换功能；8. 具有系统登陆和系统操作等方面的安全权限管理功能；9. 具有数据查询，包括：日用量、月用量查询和用户资料查询，可查询某时段的数据；10. 系统能提供稳定、可靠的设备监控功能，同时具备良好的可兼容性、可扩展性；11. 控制系统所有的运行参数及报警数据均能提供给bas系统。12. 能提供楼宇自控系统的接口网关及相关的通讯协议文本13. ddc控制器具备设备联动控制、操作优先次序选择、时间表操作控制和模式控制功能14. 无人值守15. 控制系统根据时间表

49、，自动进行制冰和控制系统运行、工况转换，对系统故障进行自动诊断。16. 节假日设定17. 空调系统根据时间表自动运行，同时可预先设置节假日，使系统在节假日对不需要供应空调的系统停止供冷，控制蓄冰量和蓄冰时间。2.4 控制装置的选择2.4.1 控制系统介绍ddc(direct digital control)直接数字控制，通常称为ddc控制器。ddc系统的组成通常包括中央控制设备(集中控制电脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场ddc控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。它代替了传统控制组件，如温度开关、接收控制器或其它电子机械组件,及优于plc等，特

50、别成为各种建筑环境控制的通用模式。ddc系统是利用微信号处理器来做执行各种逻辑控制功能，它主要采用电子驱动，但也可用传感器连接气动机构。ddc系统的最大特点就是从参数的采集、传输到控制等各个环节均采用数字控制功能来实现。同时一个数字控制器可实现多个常规仪表控制器的功能，可有多个不同对象的控制环路。2.4.2 工作原理：所有的控制逻辑均由微信号处理器，并以各控制器为基础完成，这些控制器接收传感器，常用融点或其它仪器传送来的输入信号，并根据软件程序处理这些信号，再输出信号到外部设备，这些信号可用于启动或关闭机器，打开或关闭阀门或风门，或按程序执行复杂的动作。这些控制器可用手操作中央机器系统或终端系

51、统。 ddc控制器是整个控制系统的核心。是系统实现控制功能的关键部件。它的工作过程是控制器通过模拟量输入通道(ai)和数字量输入通道(di)采集实时数据，并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(a/d转换)，然后按照一定的控制规律进行运算，最后发出控制信号，并将数字量信号转变成模拟量信号(d/a转换)，并通过模拟量输出通道(ao)和数字量输出通道(do)直接控制设备的运行。2.4.3 honeywell自控系统产品的特性本项目采用honeywell symmetre管理系统先进的“集散型”楼宇自动化系统，该系统在国内、外众多工程项目中都得以成功应用。honeywell楼宇自控系统集成（sy

52、m）是企业楼宇设备集成管理系统，为企业提供全面的建筑设备监控，同时使企业的内部各部门运作完美地结合在一起。 在honeywell楼宇自控系统集成（sym）系统中的三大主要组成部份分别是：honeywell的生命保障（消防）管理系统（life safety manager），楼宇自控管理系统（building manager）及安保管理系统（security manager）。每个单一系统都能大大增强企业建筑设备的管理，企业管理者则可通过sym全面掌握楼宇设备运行的全貌。honeywell sym系统将信息管理的优势引入企业管理之中，并能充分的综合利用所有的硬件资源，大大地提高了企业设施的运行效益。 生命保障（消防）管理系统，主要用于楼宇的消防监控，它能对早期的烟、火提供报警信息，使大楼客户得到及时安全地疏散和撤离。此外，系统把事件信息、报警提示、事件追踪等功能完美地结合在一起，构成一套强大的异常、突发事件管理系统及协调管理的工具。 honeywell building manager楼宇自控管理系统可集成并综合监控建筑物的空调、照明、水压及能源使用等各子系统