智能群控系统在厂房空调系统的应用_工程实践

摘要

摘要：结合工程实例，对某厂房空调系统的智能群控系统设备组成、控制流程进行了探讨。分析了智能群控系统的特点。关键词：智能群控系统；厂房；空调系统Application of Intelligent G

摘要：结合工程实例，对某厂房空调系统的智能群控系统设备组成、控制流程进行了探讨。分析了智能群控系统的特点。

关键词：智能群控系统；厂房；空调系统

Application of Intelligent Group Control System to Air-conditioning System of Factory Buildings

CHEN Xi

Abstract：The composition and control process of equipment for intelligent group control system of air-conditioning system of a factory building are introduced with an engineering example. The characteristics of the intelligent group control system are analyzed.

Key words：intelligent group control system；factory building；air-conditioning system

随着社会的进步、科技的发展，企业在生产中越来越注重提高设备运行效率及节能。这就要求我们必须采用先进的技术手段进行日常设备的运行管理，原有基于对单台设备进行控制管理的运行模式已经不能适应现代生产的需要。为此，我们在新厂房建设时，针对厂房的空调系统采用了智能群控系统进行运行管理，不但着眼于提高单台设备的运行效率和节能指标，更着眼于系统，靠系统间设备的配合控制达到整体的效率与节能效果的提高。本文对智能群控系统在厂房空调系统的应用进行探讨。

1 厂房空调系统概况

我公司新建厂房总建筑面积为55438m²，设计冷负荷为8000kW。空调系统设备主要包括离心式冷水机组4台、冷水泵5台、冷却水泵5台、冷却塔4座、组合式空调机组21台。离心式冷水机组采用三级压缩，单台制冷量为3150kW，冷水进、出温度为12、7℃，冷水流量为540m³/h。冷却水进、出温度为32、37℃，冷却水流量为650m³/h。冷水泵流量为600m³/h，扬程为38m。冷却水泵流量为720m³/h，扬程为45m。冷却塔流量为700m³/h，风量为40×10⁴m³/h，进出水温差为6℃。

组合式空调机组(带热回收)12台，单台制冷量为450kW。送风机风量为6.5×10⁴m³/h，功率为37kW；排风机风量为5×10⁴m³/h，功率为30kW。机组冬夏季新风量为5×10⁴m³/h，过渡季节采用全新风运行。组合式空调机组(不带热回收)9台，单台制冷量为450kW。送风机风量为6.5×10⁴m³/h，功率为37kW。机组冬夏季新风量为5×10⁴m³/h，过渡季节采用全新风运行。

2 智能群控系统设备组成及控制流程

① 设备组成

空调系统的智能群控系统设备组成见图1。智能群控系统包括1个主控制器、3个现场控制器。主控制器位于控制室内，可对整个空调系统设备进行控制，并监控各设备的运行状况。3个现场控制器可分别实现对5台冷水泵、5台冷却水泵、4台冷却塔的控制，配合主控制器实现对空调系统的群控。智能群控系统还包括8个电动调节阀，分别安装在4台离心式冷水机组的冷水和冷却水管上，控制冷水、冷却水的流量，并配有电动调节阀控制器控制电动调节阀的相对开度。4个水温传感器和1个室外温湿度传感器，用以反馈冷水、冷却水供回水温度以及环境温湿度，便于智能群控系统根据实际情况调节运行状态。压差传感器、压差平衡阀用于监控冷水供回水压力差，并进行实时调整。

② 控制流程

根据冷水总管供回水温度、冷水机组运行电流及制冷剂压力、温度等参数，主控制器计算空调系统负荷，从而控制冷水机组的运行数量和运行工况。

当一台冷水机组达到满负荷运转时，主控制器通过水温传感器反馈温度计算空调系统实际负荷^[1]，若大于该台冷水机组满负荷的15%，并且持续20min时，第2台冷水机组运行。当两台冷水机组都达到满负荷运转时，主控制器再次根据水温传感器反馈的温度计算空调系统实际负荷，若大于这两台冷水机组满负荷的15%，并且持续20min时，第3台冷水机组开始运行，依此类推。

这样既保证了冷水机组能够根据实际需求增加负荷，又避免了由于冷水机组频繁启停造成空调系统运行不稳定。智能群控系统有运行时间累计功能，通过主控制器累计每台冷水机组运行时间，当空调系统再次运行时，自动比较各台冷水机组的累计运行时间，选择累计运行时间最短的冷水机组优先运行，使得每台冷水机组运行时间保持基本相等，以延长设备使用寿命。

在空调系统启动阶段，主控制器将指令传送给3个现场控制器，现场控制器根据指令开启相应的冷却水泵、冷却塔、冷水泵。主控制器根据4个水温传感器反馈的温度参数调节各电动调节阀的相对开度，确定冷水机组的开启数量及具体机组，并发出指令开启相应的冷水机组。而后监控各冷水机组的运行状态以及各参数点，随时做好调节准备。

在冷水机组进入平稳运行阶段后，主控制器根据各种反馈数据，计算出空调系统实际负荷，确定是否调整冷水机组的运行数量，并相应增减冷水泵、冷却水泵以及冷却塔的运行数量，调整电动调节阀的相对开度，以保证各设备高效运转。主控制器根据压差传感器反馈信号，与设定值进行比较后自动调节压差平衡阀的相对开度，以满足冷水压力的需要^[2]。

3 智能群控系统的特点

智能群控系统在运行过程中可以对设备及空调系统运行参数进行实时监控，并根据当时情况自动做出调整，可有效保证设备处于高效运转状态。由于设备的启停完全根据实际的负荷情况决定，因此可以有效节约能源。智能群控系统还配备了多种安全保护措施，可以保证空调系统及设备的安全运行。

① 智能化控制

智能群控系统的参数监控点十分丰富，可以做到对设备的自动控制，监控各参数点及冷水机组的工作参数，使得以此为依据计算出的负荷更加准确。运行调节手段更加多样，更便于空调系统运行的整体优化。

② 提高运行效率及节能效果

原有的单机控制模式，由于缺乏设备之间的有效联动，各设备的启停全靠运行人员的经验来判断，不能根据实际的负荷及时做出调节。由于靠运行人员做出调节往往需要一段较长的时间，这就易造成空调系统整体的运行效率降低及大量能源的浪费。主要表现在两个方面：a.当负荷增加时，由于不能及时增加冷水机组及相应设备的运行数量，导致设备及空调系统的运行参数不能保证在最佳的运行范围内，使运行效率大大降低，也不能保证理想的制冷效果。b.当负荷减小时，由于不能及时减少冷水机组及相应设备的运行数量，导致设备仍然处在一个高负荷运转状态中，产生出多余的冷量，多消耗了能源。

智能群控系统解决了这一问题。它可根据采集数据进行实时计算，控制设备的运行状态以达到最佳的运行状态，既保证了设备的高效运行又降低了能源的消耗。当冷水的供回水温差过小时，回水中包含了大量的没有利用的冷量，此时可以通过加大压差平衡阀的相对开度，使这部分冷水再次回到组合式空调机组中进行热交换，有效提高了系统的整体效率。

③ 系统安全运行保护控制

a. 当空调系统中一台设备出现故障或需要维修时，智能群控系统确认后会即刻启动下一台设备以维护空调系统的平衡。关闭故障设备，并发出故障报警信号。

b. 智能群控系统对设备的启停采取了连锁控制，某一级设备的启停需经智能群控系统对上一级设备启停的确认。开机先后顺序为：冷却塔风机、冷却水阀、冷却水泵、冷水阀、冷水泵、冷水机组。关机先后顺序为：冷水机组、延时关闭冷水泵、冷水阀、冷却水泵、冷却水阀、冷却塔风机。

c. 智能群控系统随时监测设备运行情况，当出现异常情况(冷水机组、水泵、冷却塔出现故障或过载等)时，智能群控系统将记录发生故障时的运行参数、时间等数据，并发出报警信号，自动停止故障设备的运行。

④ 直观的监控界面及完备的运行记录

a. 操作人员可以通过监控界面及时了解到各设备的运行状态和数据，并根据实际需要发出控制指令。

b. 可以根据运行管理的要求，对设备进行自动数据采样。自动储存采样数据或进行打印，采样间隔可设定为5min～2h。冷水机组运行过程中的即时参数显示界面见图2。由图2可知，冷水机组的主要运行参数都能在界面中反映出来，包括冷却水温度、冷水温度、流态、蒸发器、冷凝器温度及压力、压缩机运行电流等。运行人员可通过界面了解到冷水机组的即时详细的数据，以进行相应的数据记录与分析。

c. 智能群控系统是开放性的系统，采用的MODBUS协议可以通过网络，实现与其他管理系统的数据通信，实现数据共享。

4 结语

大型厂房空调系统的智能群控系统十分复杂，需要在技术上不断完善与创新。随着科技的发展，现代化的厂房将更加强调自动化程度，而智能群控系统必然会在此过程中获得更大的发展空间，在越来越多的新厂房建设中得到应用。

参考文献：

[1] 陈光明，陈国邦.制冷与低温原理[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2] 林锦国.过程控制系统、仪表及装置[M].南京：东南大学出版社，2001.

(本文作者：陈希天津一汽夏利汽车股份有限公司内燃机制造分公司天津 300380)