燃气轮机控制室中

燃气轮机控制室中央空调自控系统的设计与应用国内现有的中央空调控制系统大部分为开环控制系统,自动化程度不高,不能根据温湿度的变化实施精确控制,难以真正实现节能的目的,并且它所使用的继电器数量多、可靠性差,容易造成系统故障。而另外一部分虽然能够达到较高的自动控制水平，但是系统设计较为复杂,系统成本较高。为此,设计了一种基于组态软件的中央空调自动控制系统,该系统利用组态软件进行系统设计。设计在控制方法、功能、操作方式上,由原来手动控制系统,逐渐被PLC控制系统所代替,并利用组态软件取代传统的继电器控制,实现机电一体化控制,其不仅能够实现精确的自动控制,而且构造简单,建设成本低廉,具有较好的应用前景。案例：本研究就以某燃机电厂控制室的中央空调系统为例,对中央空调的自控系统进行了设计。空调主机房设备配置为:输入功率为75kW的水冷螺杆式冷水机一台；输入功率为7.5kW的冷冻水泵一台,输入功率为15kW的冷却水泵一台,输入功率为1.5kW冷却塔一台。

一、系统配置本机组系统的配置如表下所示：硬件三菱FX1N
40MR,RS232/485转换器,台达变频器1.5kWPC机:1.7G,256M内存,4OGD硬盘温度检测器:流量、温度、压力、液位、转速、烟雾等软件操作系统:Windows2000应用软件:Office2003数据库:Access2000实时应用软件:ForceControl2.6温度采集器平台软件网络PLC与PC机采用RS232协议进行数据通信DDC与PC机采用RS485协议进行数据通信二、控制电路原理：空调机组电路控制对象包括冷却水泵、冷水泵冷却塔风机以及制冷压缩机等设备,控制的程序为:启动时,依次开启冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵和制冷压缩机;停机时,依次关闭制冷压缩机、冷水泵、冷却水泵和冷却塔风机。三、程序设计的控制算法控制工艺的要求是系统设计的主要依据,也是控制系统所要实现的最终目的。所以,在进行程序设计之前,必须了解控制对象对程序的要求。1、制冷和除湿在制冷系统的控制程序中,对于制冷与除湿般根据测点温度(湿度)与设定温度(湿度)之差用传统的PID算式,即:Mn=MPn+MIn+MDn比例项:MPn=Kc*(SPn-PVn)积分项:MIn=Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+Mx微分项:MDn=Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)式中:SPn--第n采样时刻的给定值;PVn--第n采时刻的过程变量值;Kc--PID回路增益;Ts--采样间间隔;Ti--积分时间;Td--微分时间;Mx--第n采样时刻的积分项前项;PVn-1--第n-1采样时的过程变量值。2、加热和加湿采用一般的比例算法,根据设定的比例控制带,决定加热(湿)的执行。当实际的温度低于控制温度的比例控制带时,启动加热,具体可分成多级加热。对于湿度,当实际的湿度低于控制湿度的比例控制带时,启动加湿。四、程序设计自控系统程序模块的设计,根据不同的工作要求分为:自动控制模块、报警模块和停机模块等,这样就使程序调试直观明晰,方便系统调试及修改。1、自动控制模块自动控制模块是程序控制的核心,当系统选择了自动控制功能后,系统进入自动准备状态,当系统检测到远程开机信号后,PLC连续检测60s,系统自主启动开始,其启动顺序和间隔时间的关系为:冷却塔风机开——(5s)冷却水泵开——(60s)冷水机组开(25%能量初级启动)——(3s)冷冻水泵开——(50s)冷水机组加载运行,自动控制启动周期完成,供冷系统进入正常的运行状态。2、报警模块主要有冷却风扇过流、冷却水泵过流、冷冻水泵过流、水流信号和冷水机组综合故障报警等5部分,每部分的报警在程序内编写不同频率的声光报警信号,便于故障排查。为了提高系统的安全性,当故障没有排除或解除后没有确认时,报警状态一直保持,包括系统停电。3、停机模块为了更有效地发挥系统的优越性,停机模块又分为正常停机和故障停机两种。正常停机是以室内空调区域所有末端关闭后,控制系统检测到远程关闭信号30s后,系统首先发出关停冷水机组的指令,其后再按照停止顺序和时间逐级关停:(30s)冷却塔关——(10s)冷却水泵关——(60s)冷冻水泵关。而故障停机,主要是针对冷冻水泵在发生故障时,对冷水机组的安全运行有一定的影响。所以,当冷冻水泵发生故障报警的同时,PLC随即发出关停冷水机组及所有设备的指令,而其它故障报警的关机程序与正常停机相同。五、经济运行分析在经过一系列的远近程控制、系统运行、故障自检等各项性能的测试后,其结果均符合上述程序设计的要求,并且在经过一年时间的供冷应用中,根据用户记录的现场实测参数及运行数据表明,系统运行稳定可靠。根据季节性的现场观察和记录,空调机组在环境温度为21~25C时的运行时间和待机时间之比平均为4：1,在环境温度为15~20C时为3：1。通过此类方法的测量,可以计算出空调系统在秋冬季节的运行过程中,冷却塔和冷却水泵在待机的时间内,平均每天可以减少运行时间约3h,而冷却塔因应室内空调负荷和环境温度的关系,其停止运行的时间相对增加4h以上。由此可见,中央空调的节能是显而易见的。六、结束语本系统经过连续运行表明:系统设计合理、投入成本较低、开发周期短,运行稳定、节能效果明显。空调机组在环境温度为21~25C时,运行时间和待机时间之比平均为4:1,即