浅谈厂务系统冷热源控制方法
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摘 要：本文介绍了薄膜新能源领域用到的厂务系统的核心组件-冷热源设备。冷热源设备是工业中普遍使用的一种公用设备，对其合理的分配及使用，是保障生产的需要，更直接的体现了一个现代化工厂对能耗的优化管理水平。
关键词：厂务系统;冷水机组;优化控制
背景资料
新能源一直是国家重点扶植方向，作为一名建材行业装配板块的工程人员，为该产业研发最适用的设备，寻求最优的控制，一直是义不容辞的责任与使命。铜铟镓硒太阳能技术是继晶硅太阳能技术之后的重大技术创新，也是国际公认的太阳能发电技术的未来发展方向，具有光谱利用率高、温度系数低、制造工艺绿色环保及弱光效应好等显著特点。理论光電转换效率位居各种薄膜太阳能之首，适用于光伏建筑一体化（BPV），户用发电，智慧农业，新能源汽车，电子产品等领域，铜铟镓硒是未来5年新能源发展主要方向之一，厂务系统冷热源设备必不可少，本文主要阐述一种普遍的厂务系统冷热源控制方法。
实施智能控制的中央空调冷热源系统，一般由冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及冷水机组等设备组成，月均用电量占整个中央空调系统能耗的50%以上。事实告诉我们，两台及以上冷水机组共同启用时，依靠传统的人工操作会造成电能的巨大浪费。也就是说，冷热源系统节能控制的意义首先是保证冷水机制冷量满足冷负荷的需求，同时让空调设备能量消耗最小，从而使其得到安全运行及便于维护管理，确保良好的经济效益和社会效益，简单地来说，就是要节能和优化管理。
本系统简介
本系统采用智能控制系统，选用专门的网络引擎与冷水机组控制单元通讯，根据负荷相应地改变启停台数实现群控，辅机如冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵等也一同由控制器统一控制。
本套厂务系统冷热源的监测与控制，由以下几个方面功能构成：1.基本参数的测量。主要有：冷水机、冷冻水泵、冷却塔风机的运行和故障参数;冷冻水循环系统总管的温度、流量和压力;冷却水循环系统总管以及冷冻、冷却水路的电动阀门的开关状态。有了这些参数的测量，才能确保冷热源系统能够在可控范围内正常运行。
2.一般的能量调控。尤其关注冷水机组自身的能量调控，导叶的开度会随着机组根据水温的变化自动调节，与此同时，冷冻机组变频器的输出频率，电机的实际电流会随之改变。此外，多极并联运行时，系统能依据负荷需求，经由联机方案判断冷冻机组及其附属设备的开启台数及顺序。通过采集系统的温差或压差及主机需求的最小水量来调节水泵的转速，从而节省水泵的能耗。通过采集室外大气湿球温度及冷却水温度调节双速冷却塔的风机，在低负荷季节可以节省水泵的能耗。
3.冷热源系统的全面调节与控制。手动输入设定值，读取实际测量参数，比较分析两者的差异，合理设置设备的开停顺序以及选择理想节能的设备运行台数，从而实现“无人看守”。这是厂务系统发挥其可计算性分析的优势，通过合理的调节控制，使能耗得以降低，进而经济效益得以提高，也是厂务控制系统与常规仪表调节或手动调节的主要区别所在。
厂务系统中冷热源的控制直接关系到产品的能效及产品的成品率，众所周知，空调系统一年内也只有几天（甚至一天没有）会满负荷运行，也就是说绝大部分情况下处于非满负荷状态，进而决定了冷水机组的不饱满运行状态。如果各末端用户具有良好的冷量自动控制及流量分配，那么冷水机组的产冷量必须与用户的需要相匹配，冷热源系统的节能就要通过恰当地调节主机运行状态，提高其制冷效率（COP）值，降低冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔电耗来获得。当用户末端采用变水量时，冷冻水系统还必须根据新的运行工况提供新的水量和扬程，以减少流量和扬程的过盈供应，减少调节阀的节流损失，并尽可能使水泵在效率最高点运行。在多台并联的冷水机组运行时，尽量使机组处于满载状态运行是节能的重要措施之一。这就是机组的台数控制，也是联机方案的关键。
联机方案方案
联机方案是厂务系统的关键组成部分，提供对于多台冷水机组和它们的附属设备如水泵、阀门、冷却塔等之间的智能化控制构架，以此来简化操作，优化能量利用和系统性能。自动根据系统负荷的变化来进行控制，同时综合运行主机的实际负荷，自动进行主机负荷的调配，选择最适合的机组运行或需运行的机组的组合，优化系统控制。
（1）机组加机方案
由于系统组能够锁定离心机组出水温度为7℃，当回水温度上升时，离心机组感应到水温的变化，此时离心机组则根据自身负荷调节的能力上载制冷负荷，当该台冷冻机的系统负荷上升到其电流百分比FLA%到达95%（更具实际情况，可调）时，控制系统启动另外机组加机延时8Min（更具实际情况，可调），在这启动延时期后，如果FLA%>95%，且K>200（见式A）时，那么说明单台机组的满载运行和水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值，且冷冻水出水温度满足不了出水温度设定值，于是应该启动下一台机组。
具体而言即是：K=（CHWT-CHWT.STP）/0.0015——式A
式中： CHWT ——冷冻水出水温度
CHWT.STP ——冷冻水出水温度的设定值（7℃）
（下转第130页）
（上接第128页）
设定冷冻水出水温度值为7℃，当K≥200时，同时冷冻机组的电流百分比FLA%≥95%，则下一台机组自动开启。
另外当确定需要加载冷水机组时，水流波动可能造成机组的保护性停机，为了避免此状况的发生，一般将正在运行机组的制冷量降低，如降到额定制冷量的60%，修改旁通阀流量设定值，接着打开一台冷水泵，逐渐（一般3分钟）打开加载冷水机组的隔离阀，当隔离阀全部打开后，启动加载冷水机组，最后恢复制冷量限定。
（2）机组减机方案
在方案设计中管道的末端装有压差传感器，当车间生产设备减少，系统负荷变小，压差传感器数值随即变大，总管处的回水温度也会跟着减小，蒸发温度也降低。此时冷水机组会降低自身的制冷能力，当单台机组最大容量可以满足已运行机组的制冷量总计时，显然可以减少运行机组数量，进而保证余下的运行机组提高制冷量运行在较高负载工况下（机组在较高负载下可以有较好的能效比）。在不同的运行台数下，用以判断减少机组的FLA%是不同的。如果FLA%<减机的FLA%设定值，且K2>200时，则说明可以减少机组来满足系统负荷值，且冷冻水回水温度无法稳定在回水温度设定值上，只能将选定关闭需要停止的机组，过一定时间稳定后，关闭其它辅助设备。
方案若有热源的情况下，机组的卸载顺序与加载顺序与前面相反，首先卸载不带热回收的机组，并关闭其入口电动阀和循环水泵。当负荷继续减小时，调节热回收离心机组的导流叶片，从而使输出制冷量降低。当负荷降低到极限值时，程序控制继续卸载这台离心机组并同时关闭相关附件。此时，仅靠一台离心机组的调节来满足末端负荷。
其中：K2=（ CHET.STP - CHET）/0.0015
CHET ——冷冻水回水温度
CHET.STP ——冷冻水回水温度的设定值（12℃）
即设定冷冻水回水温度值为12℃，当K2≥200时，同时冷冻机组的电流百分比FLA%<减机的FLA%设定值时，停止一台运行机组。
结束语：通过以上分析，可以看出冷水机组的启动安排，顺序控制，数量调节都直接关系到能耗的优化管理，此套控制方案我司已在铜铟镓硒薄膜太阳能电池行业使用，得到了业主的一致好评。
[参考文献]
[1]奚伟东.数据中心冷源自控系统设计. 2017.
[2]李中义 .大型商业购物中心BA控制系统工程分析.2016.
（作者单位：1蚌埠凯盛工程技术有限公司;2深圳市凯盛科技工程有限公司蚌埠分公司，安徽 蚌埠 233010）
2019年第5期山东青年 总第544期
理论纵横
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