建筑設備自動化-第五章.ppt

第五章 集中空調(diào)冷熱源與空調(diào)水系統(tǒng)的監(jiān)控 冷熱源及水系統(tǒng)的監(jiān)控任務 基本參數(shù)的測量 設備的正常起停與保護 基本的能量調(diào)節(jié) 冷熱源及水系統(tǒng)的全面調(diào)節(jié)保護與聯(lián)動控制 基本內(nèi)容 冷水機組的自動控制 活塞式 螺桿式 離心式 直燃式 冷凍站系統(tǒng)的監(jiān)測與控制 冷凍水系統(tǒng)及冷卻水系統(tǒng) 機組臺數(shù)控制的內(nèi)容及方法 鍋爐的監(jiān)控 鍋爐燃燒的自動控制 鍋爐水位的自動控制 蓄能空調(diào)系統(tǒng)的控制 運行模式 第一節(jié)冷水機組的自動控制 一 冷水機組的監(jiān)控內(nèi)容與監(jiān)控方式單臺機組的控制任務由安裝在主機上的單元控制器完成 多臺機組通過各自單元控制器上的通信接口由BAS進行監(jiān)控 1 監(jiān)控內(nèi)容對制冷工藝參數(shù)進行自動測量 自動控制某些工藝參數(shù) 使之恒定或按一定規(guī)律變化 根據(jù)編制的工藝流程和規(guī)定的操作程序 對機器 設備執(zhí)行一定的順序控制或程序控制 實現(xiàn)自動保護 保證制冷設備的安全運行 2 BAS對冷水機組的監(jiān)控方式不與冷水機組的控制器通信 采用主機制造商提供的冷凍站管理系統(tǒng) 與主機的單元控制器通信 1 不與冷水機組的控制器通信在冷凍水 冷卻水管路上安裝水溫傳感器 流量傳感器 在配電箱中通過交流接觸器輔助觸頭 熱繼電器觸點等方式取得這些主機的工作狀態(tài)參數(shù) 通過端子排或交流接觸器控制設備的啟停 2 采用主機制造商提供的冷凍站管理系統(tǒng) 3 與主機的單元控制器通信 控制系統(tǒng)廠商提供專門的異型機接口裝置 DCU現(xiàn)場控制機帶有下掛的接口 RS232或RS485 采用控制系統(tǒng)與冷水機組統(tǒng)一的通信標準 如BACnet 二 活塞式制冷機組的自動控制和安全保護 1 蒸發(fā)器和冷凝器的自動控制 1 蒸發(fā)器溫度的自動控制原理 通過對蒸發(fā)器的供液量進行調(diào)節(jié) 即改變循環(huán)的制冷劑流量 使制冷量變化 從而實現(xiàn)對載冷劑 被冷卻的介質(zhì) 的溫度控制 供液量自控設備 熱力膨脹閥 工作過程 蒸發(fā)器供液量小于蒸發(fā)器的熱負荷 蒸發(fā)器出口處蒸汽的過熱度T1 T2增大 蒸發(fā)器進口處膨脹閥內(nèi)膜片上方壓力大于下方壓力 膜片向下鼓出 頂桿壓縮彈簧 閥門TV1 TV2開度增大 蒸發(fā)器的供液量增大 2 冷凝器溫度的自動控制 水冷式冷凝器冷凝壓力的控制 用冷卻水水量調(diào)節(jié)閥通過控制冷卻水量來完成 調(diào)節(jié)閥開度控制的依據(jù)是冷凝壓力或冷凝溫度 目的 保持冷凝溫度或冷凝壓力恒定 工作過程 制冷裝置的負荷增大或冷卻水進水溫度升高 使冷凝溫度高于設定值 壓縮機的排氣壓力或冷凝壓力也升高 調(diào)節(jié)閥的波紋管受壓縮 通過調(diào)節(jié)桿使閥門SV開度增大 冷卻水流量增大 降低冷凝壓力 風冷式冷凝器冷凝壓力的控制 從制冷劑側(cè)改變制冷劑流入冷凝器的流量 從空氣側(cè)改變冷凝器的空氣流量 2 活塞式制冷壓縮機的能量調(diào)節(jié)目的 根據(jù)蒸發(fā)器的負荷對壓縮機進行控制 使機組的制冷量與外界所需要的冷負荷相匹配 盡可能節(jié)省能源 自動控制方法 雙位控制 分級控制 旁通能量調(diào)節(jié) 壓縮機變速能量調(diào)節(jié) 1 雙位控制制冷壓縮機直接根據(jù)被冷卻物或空間的溫度進行起?？刂?同時對蒸發(fā)器 冷凝器等設備進行相應的聯(lián)動控制 適用于只有一機一蒸發(fā)器一冷凝器的小型壓縮機 2 分級控制將被控變量分為若干級 每級配備一個繼電器 并設置不同的給定值 對各臺壓縮機按照不同的給定值分別進行控制 以實現(xiàn)壓縮機的運行臺數(shù)控制 進行能量調(diào)節(jié) 適用于具有多臺機組的制冷系統(tǒng) 3 旁通能量調(diào)節(jié)將高壓側(cè)氣體旁通到低壓側(cè) 適用于壓縮機無變?nèi)菽芰Φ牡闹评溲b置 4 壓縮機變速能量調(diào)節(jié)通過改變變頻器的輸出頻率來改變壓縮機驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速 進行壓縮機能耗的控制 尤其適用于拖動壓縮機 3 活塞式制冷壓縮機的安全保護 排氣壓力保護 吸氣壓力保護 油壓保護 斷水保護 排氣壓力保護 排氣壓力超過設定值 PS切斷壓縮機電動機的電源 進行高壓保護 排氣壓力下降到該設定值 PS接通壓縮機電動機的電源 重新投入運行 吸氣壓力保護 吸氣壓力低于設定值 PS切斷壓縮機電動機的電源 進行低壓保護 吸氣壓力回升到該設定值 PS接通壓縮機電動機的電源 重新投入運行 1 排氣與吸氣壓力保護通過高低壓控制器PS控制壓縮機的起停進行保護 3 斷水保護在壓縮機水套出水口和冷凝器出水口安裝斷水保護裝置 斷水時切斷壓縮機電動機電源進行保護 并進行聲光報警 2 油壓保護油壓低于設定值 油壓控制器PdS切斷壓縮機電動機的電源 進行低壓保護 油壓回升到該設定值 PdS接通壓縮機電動機的電源 重新投入運行 注意 油壓控制器PdS是一個壓差控制器 5 油溫保護規(guī)定 環(huán)境溫度為40 時 曲軸箱中的油溫不得超過70 溫度控制器可使設定值為60 6 電動機保護 過流繼電器 熱繼電器 熱敏電阻 7 排氣溫度保護 排氣溫度過高時壓縮機停機 4 冷凍水防凍自動保護蒸發(fā)器出口端安裝溫度控制器T 冷凍水出口溫度低于設定值 溫度控制器T使中間繼電器斷開 切斷壓縮機電動機的電源進行保護 冷凍水出口溫度回升到該設定值 溫度控制器T使中間繼電器吸合 系統(tǒng)恢復運轉(zhuǎn) 4 計算機順序控制 某風冷熱泵冷水機組控制模式 1 制冷模式 1 制冷模式 2 制熱模式 第二節(jié)冷凍站系統(tǒng)的監(jiān)測與控制 一 冷凍站的監(jiān)控內(nèi)容 1 監(jiān)測冷凍水供水溫度 冷凍水一次回水 二次回水溫度 以了解冷凍水的工作溫度是否在合理的范圍之內(nèi) 2 監(jiān)測冷凍水一次供 回水壓力 3 監(jiān)測冷凍水供水流量 與冷凍水供 回水溫差相結(jié)合 可計算出冷量 4 監(jiān)測冷卻水供 回水溫度 以了解冷卻水的工作溫度是否在合理的范圍之內(nèi) 5 監(jiān)測冷凍水一級循環(huán)泵 冷凍水二級循環(huán)泵 冷卻水循環(huán)泵及冷卻塔風機的運行和故障狀態(tài) 6 監(jiān)測補水泵的運行和故障狀態(tài) 補水泵的起?？刂瓶筛鶕?jù)冷媒水供水壓力的范圍來決定起?？刂?當供水壓力超過警戒壓力時 關閉補水泵 當供水壓力過小時 起動補水泵 7 監(jiān)測補水箱的高液位 低液位和溢流液位 在補水箱液位高于高液位和低于低液位時 進行報警 8 監(jiān)測膨脹水箱的高液位 低液位 在膨脹水箱液位高于高液位和低于低液位時 關閉或停止補水泵 9 設備之間的聯(lián)鎖保護 10 群控功能 單臺機組 二 機電設備的順序控制冷水機組應與相應的冷凍水泵 冷卻水泵和冷卻塔等進行電氣聯(lián)鎖 多臺機組并聯(lián)且與水泵一一對應時 每臺冷水機組的順序控制步驟同上 多臺機組并聯(lián)且與水泵不是一一對應時 冷水機組冷凍水和冷卻水接管上應設有電動碟閥 開機順序 冷卻塔風機 冷卻水碟閥 冷卻水泵 冷凍水碟閥 冷凍水泵 制冷機起動 單臺機組順序控制步驟 群控的序列策略即在啟動一臺制冷機組時 決定哪一臺先開出 停止一臺正在運行的制冷機組時決定哪一臺先停止 在需要啟動一臺制冷機時 當前停運時間最長的優(yōu)先 累計運行時間最少的優(yōu)先 輪流排隊等 在需要停止一臺制冷機時 當前運行時間最長的優(yōu)先 累計運行時間最少的優(yōu)先 輪流排隊等 定流量系統(tǒng) 控制三通閥的旁通流量 維持溫度恒定 變流量系統(tǒng) 控制雙通閥的開度 維持溫度恒定 三 空調(diào)閉式冷媒水系統(tǒng)的監(jiān)控監(jiān)控任務 保證蒸發(fā)器通過足夠的水量以使蒸發(fā)器正常工作 防止凍壞 向冷凍水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求 在滿足使用要求的前提下盡可能減少循環(huán)水泵電耗 工作過程 設計工況下所有設備滿負荷運行 旁通閥開度為零 壓差傳感器兩端接口處的壓差為壓差控制器的設定值 P0 當用戶末端負荷變小時 用戶末端的兩通閥關小 供 回水壓差高于設定值 壓差控制器控制旁通閥打開 減小供 回水壓差直至達到 P0時 才停止 若冷水的旁通量超過了單臺冷水循環(huán)泵流量時 則自動關閉一臺冷水循環(huán)泵 對應的冷水機組 冷卻水泵及冷卻塔也停止運行 1 一級泵冷凍水系統(tǒng) 1 壓差控制 特點 開環(huán)控制結(jié)構 簡單 靈活 控制過程慢 實時性差 節(jié)能效果差 2 冷凍機臺數(shù)控制操作指導控制 自動采集計算實際冷負荷 人工控制冷凍機運行臺數(shù)及相應聯(lián)動設備的控制 低負荷時 一臺冷水機組運行 旁通閥處于某一開度位置 隨著負荷增加 旁通閥開度逐漸減小 達到某一負荷時 旁通閥全關 限位開關閉合 啟動第二臺冷水機組及水泵等輔助設備 同理 負荷繼續(xù)增加 啟動第三臺冷水機組及水泵等輔助設備 壓差旁通閥位置控制 旁通閥的最大流量為一臺冷水機組的流量 以旁通流量控制冷水機組和水泵的起停 由滿負荷降至66 6 負荷時 停止一臺冷水機組和水泵 降至33 3 負荷時 再停止一臺冷水機組和水泵 恒定供回水壓差的流量旁通控制 旁通閥的最大流量為冷水機組滿負荷時的流量 冷水機組出水溫度通常設定為7 在定流量系統(tǒng)中 回水溫度反映了需冷量 回水溫度控制 冷水機組冷量計算公式 qm 回水流量 c 水的比熱 t1 t2 冷凍水供回水溫度 注意 qm 用戶側(cè)總回水流量 不包括旁通流量 t2 用戶側(cè)總回水溫度 不包括旁通水 冷量控制 通過測量用戶側(cè)的供回水溫度和冷凍水流量 計算出實際需冷量 根據(jù)實際需冷量確定冷水機組的運行臺數(shù) 方案一 當用戶側(cè)水系統(tǒng)為變流量系統(tǒng) 冷源側(cè)為定流量系統(tǒng)時 冷量控制有四種實施方案 方案二 安裝兩根回水管 兩個回水流量變送器 兩個回水溫度傳感器 冷負荷 壓差旁通管連接在供 回水干管上 方案三 溫度傳感器和流量變送器測量的是混水溫度和混水流量 方案四 錯誤的安裝方式 原理 初級泵克服蒸發(fā)器及周圍管件的阻力 次級泵克服用戶支路及相應管道的阻力 初級泵隨冷水機組聯(lián)鎖起停 次級泵根據(jù)用戶需求量進行臺數(shù)控制 次級泵組總供水量與初級泵組總供水量有差異時 相差的部分從平衡管AB流過 2 二級泵冷凍水系統(tǒng) 2 次級泵控制a 臺數(shù)控制 次級泵全為定速泵 壓差控制法 同一級泵系統(tǒng)類似停泵過程 壓差旁通閥全開 壓差仍高于設定值 停止一臺泵 起泵過程 壓差旁通閥全關 壓差仍低于設定值 起動一臺泵 控制精度低 1 冷水機組臺數(shù)控制根據(jù)冷量控制的原理控制冷水機組的臺數(shù) 傳感器的設置原則與一級泵冷凍水系統(tǒng)一樣 b 變速控制 次級泵全為變速泵 根據(jù)次級泵出口壓力或供 回水壓差實測值與設定值的比較控制次級泵的轉(zhuǎn)速 c 聯(lián)合控制 一臺變速泵多臺定速泵 既要控制變速泵的轉(zhuǎn)速又要控制定速泵的臺數(shù) 流量控制法 用戶側(cè)設置流量傳感器 根據(jù)流量測量值和每臺次級泵的設計流量即可確定停止或起動一臺次級泵 控制精度高 監(jiān)控任務 保證冷卻塔風機 水泵安全運行 保證冷卻機組內(nèi)有足夠的冷卻水流量 根據(jù)室外氣溫及冷水機組開啟臺數(shù) 調(diào)整冷卻塔運行臺數(shù) 四 冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)控 冷卻塔與冷水機組通常是電氣聯(lián)鎖 冷卻塔系統(tǒng)中最主要的控制任務是根據(jù)冷凍機對冷卻水溫的要求確定冷卻塔的開啟臺數(shù) 判斷冷卻水系統(tǒng)的水量是否正常 確定冷凝器的工作狀態(tài) 及時發(fā)現(xiàn)故障 混水調(diào)節(jié)閥 作為補救措施調(diào)節(jié)冷卻水溫度 五 冷凍站監(jiān)控系統(tǒng) 溫度控制法 保持供水溫度為7 供回水溫差為5 當負荷下降時 如流量保持不變 則回水溫度下降 供回水溫差相應變小 要保持其不變 可通過溫差控制器Tc 變頻器sc來降低水泵轉(zhuǎn)速 減少水流量 降低水泵能耗 六 冷源側(cè)變流量運行蒸發(fā)器與冷凝器允許水量在一定范圍內(nèi)變化 為節(jié)能控制創(chuàng)造了條件 壓差控制法節(jié)能效果不如溫差控制法 壓差控制法 在供 回水總管間設壓差控制器 在運行過程中不管負荷如何變化 供 回水總管間壓差保持不變 末端裝置的流量完全由電動二通閥控制 第三節(jié)鍋爐的監(jiān)控 一 鍋爐的監(jiān)控內(nèi)容 1 自動檢測2 自動控制滿足工藝要求進行的鍋爐燃燒和鍋爐水位的自動控制鍋爐及輔助設備的起?？刂?運行臺數(shù)控制 3 自動保護 蒸汽壓力超壓自動保護蒸汽溫度超溫自動保護低油壓自動保護高 低油溫自動保護低氣壓自動保護風壓高低自動保護汽包水位高低自動保護熄火 滅火自動保護電機過載自動保護 1 燃油與燃氣鍋爐燃燒系統(tǒng)的監(jiān)控 1 監(jiān)控內(nèi)容爐溫 爐壓 排煙溫度 熱媒參數(shù)的監(jiān)測 燃油或燃氣壓力的監(jiān)測以及越限報警 空氣 燃料比的自動控制 爐膛熄火自動保護 滅火自動保護等 二 鍋爐燃燒的自動控制 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 2 燃油或燃氣鍋爐燃燒的自動控制方法比值控制 兩種或兩種以上的物料按一定比例混合或參加化學反應 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 變比值控制系統(tǒng) 固定比值控制系統(tǒng) 溫度控制器TC101輸出作為燃氣流量控制器FC101的給定值 當爐溫低于 或高于 給定值時 爐溫控制器TC101的輸出重新設定燃氣流量控制器FC101的給定值 其偏差按照一定規(guī)律增加 或減小 燃氣流量 比值控制器根據(jù)燃氣流量的大小重新設定空氣流量控制器FC102的給定值 其偏差按照一定規(guī)律增加 或減小 空氣流量 最后使t tg 燃氣加熱爐爐溫控制系統(tǒng) 實時檢測燃油或燃氣的流量和送風量 送入DDC系統(tǒng)監(jiān)控計算機 根據(jù)一定的控制規(guī)律輸出相應的控制指令 改變?nèi)加突蛉細怆妱诱{(diào)節(jié)閥以及送風電動調(diào)節(jié)閥的開度大小 既改變送入爐膛的燃油或燃氣流量和進風量 使其按一定的比例實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒 燃油或燃氣鍋爐燃燒的DDC監(jiān)控系統(tǒng) 1 監(jiān)控內(nèi)容蒸汽壓力 爐膛壓力 送風量 引風量 煙氣中的含氧量的監(jiān)測 風煤比的自動控制 根據(jù)爐壓信號 控制引風量 維持爐膛負壓不變 蒸汽超壓或超溫自動保護及熄火自動保護 此外 還需要實時檢測供水溫度 排煙溫度 爐膛出口溫度 省煤器及空氣預熱器出口的溫度 爐壓 一次 二次風的壓力 省煤器 空氣預熱器 除塵器出口煙氣壓力等 2 燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的監(jiān)控 實時檢測蒸汽壓力 送風量 引風量 爐膛壓力 送入DDC系統(tǒng)監(jiān)控計算機 根據(jù)一定的控制規(guī)律輸出相應的控制指令 改變送風電動調(diào)節(jié)閥的開度和控制送煤設備的速度或位置 控制進煤量 使風煤按一定的比例實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒 2 燃煤鍋爐燃燒的自動控制方法比值控制 電鍋爐由于體積小 便于操作和控制 所需的輔助設備少 對周圍環(huán)境沒有污染 因此 在供熱工程中越來越多地得到廣泛應用 3 電鍋爐監(jiān)控通過電加熱元件消耗電能 輸出熱媒 熱水或蒸汽 監(jiān)控內(nèi)容 實時檢測輸出熱媒的溫度 壓力 流量 計算出實際供熱量 根據(jù)熱負荷的大小 調(diào)整電熱鍋爐的運行功率或運行臺數(shù) 實現(xiàn)節(jié)能控制 同時可實現(xiàn)輸出熱媒超溫或超壓的自動保護 熔絲型保護元件在電鍋爐過載時 自動切斷三相電源 起到安全保護作用 監(jiān)測回水壓力 低于設定值時 補水泵起動對系統(tǒng)進行補水 通過水流開關監(jiān)測循環(huán)水泵的運行狀態(tài) 通過電能變送器監(jiān)測鍋爐用電量 實現(xiàn)經(jīng)濟核算 使用熱繼電器對循環(huán)水泵 補水泵進行過載報警保護 1 單參數(shù)給水控制系統(tǒng)以鍋爐汽包水位作為單一調(diào)節(jié)信號 特點 單參數(shù)閉環(huán)負反饋控制 結(jié)構簡單 對于 虛假水位 現(xiàn)象不嚴重的小型鍋爐控制品質(zhì)好 三 鍋爐水位的自動控制任務 使給水流量適應汽包的蒸發(fā)量 維持汽包水位在正常波動范圍 特點 前饋控制 增加了蒸汽流量信號的超前作用 能克服蒸汽流量擾動對水位的影響 消除 虛假水位 現(xiàn)象 提高了控制品質(zhì) 2 雙參數(shù)給水控制系統(tǒng)以鍋爐汽包水位作為主要調(diào)節(jié)信號 以蒸汽流量作為輔助調(diào)節(jié)信號 特點 及時反映給水流量的變化 控制及時 抗干擾能力強 能夠改善系統(tǒng)控制品質(zhì) 尤其適用于負荷容量較大 容量滯后較大的大 中型鍋爐 3 三參數(shù)給水控制系統(tǒng)以鍋爐汽包水位作為主要調(diào)節(jié)信號 以蒸汽流