童紀闐

摘 要：制冷系統(tǒng)是動力車間耗電量最大的負荷。從單機最優(yōu)運行能效出發(fā)，提出多機群控的節(jié)能控制策略，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的高效低能耗運行，對類似的制冷系統(tǒng)群控提供基本的模型。

關鍵詞：群控 COP值 研究

中圖分類號：TB651 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-081-02

1 引言

制冷系統(tǒng)是大滯后系統(tǒng)，其運行機組臺數(shù)取決于單機制冷量與負荷端需要的負荷量大小。而對于制冷單機及制冷系統(tǒng)的節(jié)能研究，則更多的是依據(jù)COP值來進行能效高低的衡量；其中：COP代表是單位電量產(chǎn)生的制冷量大小。

基于建筑物負荷的機組運行臺數(shù)控制方法主要有以下三種：

（1）將建筑物回水溫度作為其負荷的表征參數(shù)，根據(jù)回水溫度確定制冷機的開停。

（2）方法將冷凍水的流量作為負荷的表征參數(shù)，將流量值與冷水機組的額定流量進行比較，從而實現(xiàn)對冷水機組的臺數(shù)控制。

（3）方法通過測量冷凍水的供、回水溫差及其流量來確定建筑空調負荷，再把此值與冷水機組的產(chǎn)冷能力進行比較，從而實現(xiàn)對冷水機組的臺數(shù)控制。

2 當前通用群控技術

對于當前較為通用的基于PLC系統(tǒng)控制技術，通?？刂饕梢韵聨c入手：

（1）夏季、冬季控制模式的運用。對于冬季模式，由于冬天室外溫度較低，對于組合空調通常利用外部新風來降低室內(nèi)溫度，通常只需開一臺小制冷機組即可；而對于夏季模式，對冷量需求大，涉及到多臺機組群控。

（2）在加載的過程中，系統(tǒng)在自動控制的前提下，以當前運行機組總制冷量的90%與當前冷耗量進行對比，并進行相應的延時，判斷是否需要再開機組，判斷依據(jù)。

W=HP*3.517

其中：HPn為當前開啟制冷機某臺的額定制冷量，K1=90%，HP實際冷耗量為當前通過出回水溫差及瞬時流量計算所得的實際瞬時冷耗量，HP單位為TON，W單位為千瓦。

制冷設備是大滯后系統(tǒng)，而且降溫較慢。為了保證新開啟機組有足夠的時間穩(wěn)定負荷，在開啟新機組后延時Xmin再進行下一次開機判斷，判斷條件仍然是以上面公式一致。

由于K1=90%，即令每臺制冷機的最大制冷量百分比限制在90%以內(nèi)，以定值的形式存在。

（3）在卸載過程中，我們以當前運行機組總額定制冷量的60%與當前冷耗量進行對比，并進行相應的延時，判斷是否需要關閉機組，判斷依據(jù)：

∑HPn*K2>HP實際冷耗量

其中：K2為60%，即正在運行中的所有機組額定制冷量的60%大于實際冷耗量時，延時并按一定的機組權限停機。

（4）當只剩下一臺作為調節(jié)負荷的變頻制冷機在運行時，此時判斷是否要停機的判斷依據(jù)是：

T分

其中：T低限為運行人員根據(jù)需要在上位設定，變頻機狀態(tài)在負荷判斷依據(jù)的一定時間后停機。

3 基于節(jié)能模式的群控研究

基于單機能效的研究，進而實現(xiàn)多機啟停及負荷分配，是我們下面所要研究的內(nèi)容。

3.1 單機運行能效COP分析

在負荷低于50%時，離心機會發(fā)生喘振；此外，在75%～90%時，COP仍在6以上，能效未發(fā)生突變減小，基于充分利用機組制冷潛能，在節(jié)能與設備損耗中選取平衡點，故確定負荷啊50%～75%之間波動。

3.2 多機群控節(jié)能研究

3.2.1負荷預測數(shù)學方法的建立

其中：HP為冷耗量，而t為時間。從公式中，我們可以看出，在△t趨于某個相對小的值時，上式近似相等。根據(jù)導數(shù)的特性，當>0時，表示負荷在該t點時，處于負荷增加的模式；當<0時，表示負荷在該t點時處于負荷下降趨勢。當然，是根據(jù)計算得來的，并不是單點的導數(shù)，而是在某個時間范圍內(nèi)的一個估算值，但由于制冷機是個滯后系統(tǒng)，降溫速度慢，曲線較緩，故可以近似代表這段時間內(nèi)負載的變化率。

作為冷負荷分析的一個指標性參數(shù)，在制冷機加減機的時候可以作為一個參考值，干預控制，實現(xiàn)群控的優(yōu)化，但主要還是應該以當前一段時間的負荷量作為主要參數(shù)為主。

3.2.2 多機運行負荷分配節(jié)能研究

當多機組同時運行時，需要對負荷進行合理分配，同時使單機負荷運行在COP高的范圍內(nèi)，最終保證整個系統(tǒng)高效節(jié)能地運行。

（1）負荷分配。

多臺冷水機組聯(lián)合運行系統(tǒng)中，較多應用等冷媒水供水溫度控制，即相同機組系統(tǒng)中，每臺機組提供的冷量相同；不同機組系統(tǒng)中，每臺機組按其額定制冷量占所有運行機組額定制冷量總和的比例提供冷量，該控制方法被認為是接近最優(yōu)的。

（2）COP能效高點。

在“單機運行能效COP分析”中，制冷機制冷量負荷在一定范圍內(nèi)，其能效比COP值最大，若能夠保證每臺機組運行于此狀態(tài)下，將大大提高制冷系統(tǒng)的能效。因而在多機長期運行在高負載狀態(tài)（90%～95%）下，即使每臺機的負荷量相等，但每臺機均未運行在能效比較高的范圍內(nèi)，故還未能全面地提高COP值，因而負荷分配除了正在運行的機組外，還涉及到了是否需要增加機組參與負荷分配的問題。

其中負荷率為：

Xi=HPi/HPi額定

式中：Xi為第i臺制冷機實際負荷率，HPi為實際制冷量，HPi額定為制冷機額定制冷量。

故當多臺機群控運行的時候，若能保證每臺制冷機能夠處于最佳COP運行點，并且保持每臺機能夠在均等負荷下運行，將使效率達到最高。

3.2.3 出水溫度的確定

相同機組中，每臺機組提提供的冷量相同，此時控制室接近最優(yōu)的，那么根據(jù)以負荷率上公式，當HPi=HP總/n時（n為運行中的制冷機），此時的效率最高，又：

4 總結

以上內(nèi)容研究了基于單機能效的多機群控節(jié)能模式，從多項節(jié)能點出發(fā)，采用各種數(shù)學方法，包括限流百分比的控制、單機啟停的控制、各機組負荷分配等入手，為群控模式提供了一個基本的研究框架和方向。

參考文獻：

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