自动控制原理第7章课件

1、自动控制原理第7章课件第第7章章设备启停顺序监控设备启停顺序监控二级泵冷媒水系统的监控二级泵冷媒水系统的监控冷却水系统的监测控制冷却水系统的监测控制冷冻站监控系统冷冻站监控系统冷源侧变流量运行冷源侧变流量运行冰蓄冷空调系统的运行方式冰蓄冷空调系统的运行方式冷水机组控制策略冷水机组控制策略自动控制原理第7章课件组成：源组成：源输配管网输配管网末端末端自动控制原理第7章课件开式系统、闭式系统开式系统、闭式系统开式系统 闭式系统 自动控制原理第7章课件同程式、异程式同程式、异程式同程式 异程式 自动控制原理第7章课件定流量、变流量定流量、变流量定流量定流量一级泵变流量（先串后并）一级泵变流量（先串后

2、并）一级泵变流量（先并后串）一级泵变流量（先并后串）自动控制原理第7章课件控制任务：控制任务： 空调水输配系统的控制是设备及系统安全运行的必要条件空调水输配系统的控制是设备及系统安全运行的必要条件 根据空调房间负荷的变化，及时准确地提供相应的冷量或根据空调房间负荷的变化，及时准确地提供相应的冷量或热量热量 尽可能让冷热源设备和冷冻水泵，冷却水泵在高效率下工尽可能让冷热源设备和冷冻水泵，冷却水泵在高效率下工作，最大限度地节省动力能源作，最大限度地节省动力能源 自动控制原理第7章课件2.1 空调闭式冷媒水系统的监控核心任务：核心任务：1)1)保证制冷机蒸发器公国足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻

3、坏。保证制冷机蒸发器公国足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏。2)2)向冷媒水用户提供足够的水量以满足使用要求。向冷媒水用户提供足够的水量以满足使用要求。3)3)在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗。在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗。1.1.定流量水系统定流量水系统 末端采用三通阀调节；（水泵满负荷运行，能耗高）末端采用三通阀调节；（水泵满负荷运行，能耗高）2.2.变流量水系统变流量水系统 末端采用二通阀调节，改变阀门的开度。末端采用二通阀调节，改变阀门的开度。自动控制原理第7章课件2.1空调闭式冷媒水系统的监控1.1.一级泵冷冻水系统的监控一级泵冷冻水系统的监控(1)(

4、1)压差控制当空调机组、风机盘管都采用电动两通阀的空调压差控制当空调机组、风机盘管都采用电动两通阀的空调 水系统时，用户侧属变流量系统，冷源侧需要定流量运行。水系统时，用户侧属变流量系统，冷源侧需要定流量运行。自动控制原理第7章课件(2)冷冻机的台数控制对于多台机组，其控制方法主冷冻机的台数控制对于多台机组，其控制方法主要有操作指导控制、压差控制、恒定供回水压差的流量要有操作指导控制、压差控制、恒定供回水压差的流量旁通控制法、回水温度控制与冷量控制。旁通控制法、回水温度控制与冷量控制。1）操作指导控制）操作指导控制 根据测试数据进行分析，由人工决策、操作。根据测试数据进行分析，由人工决策、操作

5、。2）压差旁通控制）压差旁通控制 如上述分析，通过阀位控制机组台数。如上述分析，通过阀位控制机组台数。3）恒定供回水压差的流量旁通控制法）恒定供回水压差的流量旁通控制法 如上述分析，通过旁通流量控制机组台数如上述分析，通过旁通流量控制机组台数自动控制原理第7章课件4）回水温度控制）回水温度控制 由于供水温度基本恒定，因此，可以采集回水温度，由于供水温度基本恒定，因此，可以采集回水温度，通过计算制冷机的制冷量来确定机组台数。通过计算制冷机的制冷量来确定机组台数。Q=qmcp（t2-t1）5）冷量控制）冷量控制 通过测试用户侧供回水温度和流量，计算冷媒水实通过测试用户侧供回水温度和流量，计算冷媒水

6、实际所需冷量，决定制冷机组的运行台数。（用户侧流量际所需冷量，决定制冷机组的运行台数。（用户侧流量可变，而机组侧流量不变）可变，而机组侧流量不变）自动控制原理第7章课件5)5)冷量控制。冷量控制。1)1)方案方案1 1：在分水器与集水器之间连接压差旁通管，由分水器引出：在分水器与集水器之间连接压差旁通管，由分水器引出一条供水管一条供水管( (如果冷站设在地下室，则到楼上再行分支如果冷站设在地下室，则到楼上再行分支) )。2)2)方案方案2 2：方案：方案2 2与方案与方案1 1不同的是在集水器安装两根回水管，故需不同的是在集水器安装两根回水管，故需采用两个回水流量变送器和两个回水温度传感器，按

7、下式计算冷采用两个回水流量变送器和两个回水温度传感器，按下式计算冷负荷负荷Q Q3)3)方案方案3 3：方案：方案3 3的特点是压差旁通管连接在供、回水干管上。的特点是压差旁通管连接在供、回水干管上。4)4)方案方案4 4：方案：方案4 4的回水流量计和回水温度传感器安装错误，的回水流量计和回水温度传感器安装错误，TE2TE2、FTFT测量的是混水温度和混水流量，而不是用户的回水温度和回水测量的是混水温度和混水流量，而不是用户的回水温度和回水流量流量自动控制原理第7章课件自动控制原理第7章课件流量变送器、温度变送器等测量仪表安装位置：流量变送器、温度变送器等测量仪表安装位置： 一般要安装在有一

8、定长度的直管段上，前有一般要安装在有一定长度的直管段上，前有10D10DN N，后有，后有5DN5DN的距离，不要安装在拐弯、变径、三通的距离，不要安装在拐弯、变径、三通等流量不稳定的位置。等流量不稳定的位置。 供水管上容易产生涡流，因此，一般要求流量供水管上容易产生涡流，因此，一般要求流量变送器安装在回水管上，常用的是电磁流量变送器。变送器安装在回水管上，常用的是电磁流量变送器。自动控制原理第7章课件2.2二级泵冷媒水系统的监控1.1.冷水机组台数控制冷水机组台数控制2.2.次级泵控制次级泵控制1.冷水机组台数控制冷水机组台数控制1)1)当当t3=t5t3=t5，t2t2t4t4时，通过蒸发

9、器的流量时，通过蒸发器的流量qm0qm0大于大于用户侧流量用户侧流量qmqm，由于冷水机组的制冷量等于用户侧，由于冷水机组的制冷量等于用户侧空调负荷，即空调负荷，即2)2)当当t3t3t5t5，t2=t4t2=t4时，用户侧流量大于蒸发器侧流时，用户侧流量大于蒸发器侧流量，两者之比为量，两者之比为3)3)当当t3=t5t3=t5，t2=t4t2=t4时时, ,用户侧流量等于蒸发器侧流量用户侧流量等于蒸发器侧流量)tt (q)tt (q32m34mo 3234momttttqq 1qqmom 自动控制原理第7章课件2.次级泵控制(1)(1)次级泵台数控制采用这种方式时，次级泵全部为定速泵，次级泵

10、台数控制采用这种方式时，次级泵全部为定速泵，同时还应对压差进行控制，因此设有压差旁通电动阀。同时还应对压差进行控制，因此设有压差旁通电动阀。 1 1）压差旁通控制）压差旁通控制 根据用户侧的压差根据用户侧的压差P,P,决定泵的台数。决定泵的台数。 2 2）流量控制）流量控制 测量流量与设定流量比较，确定泵的台数。测量流量与设定流量比较，确定泵的台数。当旁通阀全开时，供回水压差继续增加（用户关小阀门），当旁通阀全开时，供回水压差继续增加（用户关小阀门），则应该停止一台次级泵；则应该停止一台次级泵；当旁通阀全关时，供回水压差依然减小，则增加一台泵当旁通阀全关时，供回水压差依然减小，则增加一台泵问题

11、：压差波动大，精度不高，多参数计算使控制复杂。问题：压差波动大，精度不高，多参数计算使控制复杂。自动控制原理第7章课件(2)(2)变速控制变速控制是针对次级泵为全变速泵而设置的，变速控制变速控制是针对次级泵为全变速泵而设置的，其被控参数既可是次级泵出口压力，又可是供、回水管的压差。其被控参数既可是次级泵出口压力，又可是供、回水管的压差。(3)(3)联合控制联合控制是针对定联合控制联合控制是针对定变速泵系统而设的，空变速泵系统而设的，空调水系统采用一台变速泵与多台定速泵组合，其被控参数既可调水系统采用一台变速泵与多台定速泵组合，其被控参数既可是压差也可以是压力。是压差也可以是压力。特别注意：特别

12、注意： 调节阀的调节能力在标准压力下可以正常调节，当压差降调节阀的调节能力在标准压力下可以正常调节，当压差降低或升高，调节阀的调节能力降低。因此，不可以把流量当作低或升高，调节阀的调节能力降低。因此，不可以把流量当作被控参数，要以压差或压力作为被控参数。被控参数，要以压差或压力作为被控参数。自动控制原理第7章课件3 3、二级泵压差控制、二级泵压差控制1 1）压差传感器安装在总供回水干管，水泵一直要提供固定扬）压差传感器安装在总供回水干管，水泵一直要提供固定扬程，负荷减少时，大部分能耗消耗在调节阀上，图（程，负荷减少时，大部分能耗消耗在调节阀上，图（a a）; ;2)2)压差传感器安装在末端时，

13、水泵扬程随系统水量减少降低。压差传感器安装在末端时，水泵扬程随系统水量减少降低。末端管网阀门末端管网图7-4 压差传感器的位置对能耗的影响流量%扬程%扬程%流量%水泵提供的扬程01000100水泵提供的扬程阀门（a）压差传感器装在供回水干管之间 （b）压差传感器装在末端设备 自动控制原理第7章课件4 4、最小阻力法控制、最小阻力法控制 当负荷减小时，室温控制减小调节阀，阻力上升，减小当负荷减小时，室温控制减小调节阀，阻力上升，减小水泵转速，流量减小，而室温逐步上升，再开大调节阀，始终水泵转速，流量减小，而室温逐步上升，再开大调节阀，始终使调节阀保持最大开度。使调节阀保持最大开度。最小阻力控制框

14、图最小阻力控制和定末端压差控制、定扬程控制的比较 定扬程定扬程定末端压差定末端压差最小最小阻力阻力自动控制原理第7章课件节能量可以用图中曲线阴影部分面积表示。节能量可以用图中曲线阴影部分面积表示。定压差和变压差节能比较风系统的变静压控制原理自动控制原理第7章课件 独立冷水机组、冷却塔和冷却水泵组成的冷却水系统，优点：各自独立冷水机组、冷却塔和冷却水泵组成的冷却水系统，优点：各自完全独立，吸入管完全独立，吸入管 各自分开，可以简化平衡和控制问题，特别是冷水各自分开，可以简化平衡和控制问题，特别是冷水机组容量不同时，是一种较好的连接方式，缺点：会多出许多配管，初机组容量不同时，是一种较好的连接方式

15、，缺点：会多出许多配管，初投资大。投资大。 多台机组一起工作，如多台机组一起工作，如,水泵与冷水机组串联；图水泵与冷水机组串联；图b, 水泵与冷水机组独水泵与冷水机组独立并联。立并联。图图a图图b自动控制原理第7章课件 图图C，为了防止水位下降，造成单台水泵吸入空气，可在冷却塔底池，为了防止水位下降，造成单台水泵吸入空气，可在冷却塔底池间连接一根连通管，保证水位相同。间连接一根连通管，保证水位相同。自动控制原理第7章课件核心任务：核心任务：1)1)保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行。保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行。2)2)确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过。确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通

16、过。3)3)根据室外气候情况及冷负荷，调整冷却水运行工况，使冷却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设定温度范围内。水温度在要求的设定温度范围内。4 4）优化匹配冷却塔和冷水机组、冷却水泵的台数，节约能耗。）优化匹配冷却塔和冷水机组、冷却水泵的台数，节约能耗。一、冷却塔的控制：一、冷却塔的控制：1.1.冷却水泵的运行台数和制冷机的台数一致，与制冷机联动。冷却水泵的运行台数和制冷机的台数一致，与制冷机联动。2.2.冷却塔风机可以通过：制冷机台数、室外温湿度、冷却水温冷却塔风机可以通过：制冷机台数、室外温湿度、冷却水温度、冷却水泵确定，通常是由回水温度确定。度、冷却水

17、泵确定，通常是由回水温度确定。自动控制原理第7章课件二、冷水机组控制：二、冷水机组控制：（1 1）的出水口上有水流开关，当有足够水流量时，冷水机组）的出水口上有水流开关，当有足够水流量时，冷水机组才会启动；才会启动；（2 2）冷却水泵和冷水机组联动，冷却水泵启动在前，冷水机）冷却水泵和冷水机组联动，冷却水泵启动在前，冷水机组启动在后。组启动在后。水流开关工作原理图水流开关工作原理图水流开关实物图水流开关实物图（3 3）当关闭水）当关闭水泵时，也要关泵时，也要关闭冷水机组及闭冷水机组及冷凝器的阀门，冷凝器的阀门，防止分流水流防止分流水流量，影响换热量，影响换热效果。效果。自动控制原理第7章课件三

18、、冷却水温度控制三、冷却水温度控制 冷却水水温控制系统的控制方法应该为，根据冷却塔出冷却水水温控制系统的控制方法应该为，根据冷却塔出水温度（冷凝器进口温度）与设定值的偏差，控制冷却塔的风水温度（冷凝器进口温度）与设定值的偏差，控制冷却塔的风机或其他装置动作，使冷却水温度被控制在机或其他装置动作，使冷却水温度被控制在32左右。左右。 四、冷却塔风机控制四、冷却塔风机控制 一是风机启停控制，当冷却水温度偏高时开启风机，当水一是风机启停控制，当冷却水温度偏高时开启风机，当水温下降到设定值以下时关闭风机，冷却水温度在设定值上下一温下降到设定值以下时关闭风机，冷却水温度在设定值上下一个限度内变化。个限度

19、内变化。 另一种是风机采用变频调速控制装置。根据冷却水实际温另一种是风机采用变频调速控制装置。根据冷却水实际温度与设定温度之间的偏差，自动调整风机的转速，使冷却水温度与设定温度之间的偏差，自动调整风机的转速，使冷却水温度在设定值附近变化，实现水温的连续调节。度在设定值附近变化，实现水温的连续调节。 自动控制原理第7章课件4.1 冷水机组顺序控制步聚机电设备的开机顺序：冷却塔风机机电设备的开机顺序：冷却塔风机冷却水蝶阀冷却水蝶阀冷却水冷却水 泵泵冷媒水蝶阀冷媒水蝶阀冷媒水泵冷媒水泵制冷剂启动。制冷剂启动。对于水泵要求一台制冷机组对应一台水泵，一一对应。对于水泵要求一台制冷机组对应一台水泵，一一对

20、应。自动控制原理第7章课件1.直接供冷模式直接供冷模式 2.蓄冷模式蓄冷模式 3.同时蓄冷和供冷的模式同时蓄冷和供冷的模式 4.从贮冰罐取冷的模式从贮冰罐取冷的模式 5.冷冻机和贮冰罐联合供冷的模式冷冻机和贮冰罐联合供冷的模式 4.2蓄能空调系统的控制模式自动控制原理第7章课件直接供冷模式 1)若若80%Vmax90%，则水泵及冷冻机的水温设定值都应维持现，则水泵及冷冻机的水温设定值都应维持现状。（阀门开度适中）状。（阀门开度适中）2)若若Vmax90%，t1tmin，且，且t供供t供，供，min，则水温高，应将冷，则水温高，应将冷冻机出口温度设定值降低冻机出口温度设定值降低0.25。（阀门开

21、度过大，检测水温）。（阀门开度过大，检测水温）3)若若Vmax90%，t1tmax，则流量不足，应将水泵转速提高，则流量不足，应将水泵转速提高5%。 （阀门开度过大，检测水温）（阀门开度过大，检测水温） 4)若若Vmax80%，t2tmax，且，且t供供t供，供，max，则水温过低，应将，则水温过低，应将冷冻机出口温度升高冷冻机出口温度升高0.25。（阀门调小，检测水温）。（阀门调小，检测水温）5)若若Vmax80%，t2tmin，则流量太大，应将水泵转速降低，则流量太大，应将水泵转速降低5%。 （阀门调小，检测水温）（阀门调小，检测水温）自动控制原理第7章课件冷水机组运行模式1.冷水机组优先

22、控制策略冷水机组优先控制策略 2.限定需求控制策略限定需求控制策略 3.蓄冰设备优先控制策略蓄冰设备优先控制策略 4.定比例控制定比例控制 5.预测控制预测控制 自动控制原理第7章课件预测控制 1)可以降低运行费用，但降低的额度取决于负荷预测的准确度。可以降低运行费用，但降低的额度取决于负荷预测的准确度。2)尽可能地利用夜间低谷时间廉价电力制冰。尽可能地利用夜间低谷时间廉价电力制冰。3)防止冰槽冷量过早耗尽，以至于出现下午峰期供冷不足的现象。防止冰槽冷量过早耗尽，以至于出现下午峰期供冷不足的现象。4)尽量缩短制冷机在峰期供冷时间。尽量缩短制冷机在峰期供冷时间。5)尽量防止制冷机在峰期低负荷运行。尽量防止制冷机在峰期低负荷运行。 1)自动检测