冷庫氨制冷系統(tǒng)自動控制案例

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途一、引言連云港天緣食品有限公司最近新建一座大型冷庫，它先后分兩期實施。2006年竣工的一期工程為三層，容積23000M3，容量5500噸（按肉類計算一一下同），2007年竣工的二期工程為四層，容積35000M3,容量8500噸，共計14個冷藏間，總?cè)莘e58000M3,容量14000噸；另有凍結(jié)間4間，計40噸/日。冷藏間設(shè)計溫度為-22℃；凍結(jié)間原設(shè)計為-25℃,后來將冷風(fēng)機(jī)面積增加，實際能達(dá)到-30℃以下。該工程由國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計院設(shè)計，制冷工藝安裝工程由煙臺冰輪集團(tuán)施工。原設(shè)計制冷工藝部分是手指令程序控制，計算機(jī)輔助管理。后來我們將制冷工藝系統(tǒng)改為全自動程序控制，由冰輪集團(tuán)配合我們對圖紙作了部分修改。b5E2RGbCAP冷庫制冷系統(tǒng)有氨系統(tǒng)和氟系統(tǒng)兩種。在小型冷庫中一般使用氟系統(tǒng)，它能比較容易地實現(xiàn)自控；大中型冷庫用的則是氨系統(tǒng)，由于氨制冷對安全性要求較高，而以前氨的自控元器件不過關(guān)、控制技術(shù)不成熟，搞自動化的較少?，F(xiàn)在，隨著技術(shù)進(jìn)步和計算機(jī)的發(fā)展，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的制冷工業(yè)已經(jīng)成為可能。目前，有一些新建的冷庫在上自動化，我省蘇南就有二、三個中型氨系統(tǒng)的自動化冷庫，但設(shè)備都是全進(jìn)口的，利用國產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)氨系統(tǒng)冷庫全自動控制的，連云港天緣食品公司冷庫在我省還是第一個。plEanqFDPw1/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途冷庫采用計算機(jī)自動控制其制冷與配套動力系統(tǒng)，可以保證了制冷設(shè)備和系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行，達(dá)到高效、節(jié)能、安全的目的。據(jù)冰山集團(tuán)〈原大連冷凍機(jī)廠）的資料介紹，自動化冷庫較傳統(tǒng)冷庫一般可節(jié)電21%。天緣食品冷庫的機(jī)房＜含二期容量）和一期庫房于2006年1月開始安裝，4月中旬進(jìn)行自動控制的調(diào)試，5月中旬完成；2007年8月二期庫房竣工后并入使用。至目前為止已接近兩年，自動運行情況較好，對出現(xiàn)一些問題，及時作了適當(dāng)?shù)匦拚?，證明對氨制冷系統(tǒng)自動控制是完全可行的。初步核算一年多來單位容量耗電量約為0.25kw.h/噸.日，是普通冷庫耗電量的二分之一至四分之一，低于國家二級企業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)0.3kw.h/噸.日，而且98%以上是用的低谷電，大大地降低了生產(chǎn)成本。DXDiTa9E3d二、冷庫制冷系統(tǒng)與設(shè)備配置：2――1、系統(tǒng)配置制冷系統(tǒng)分-35℃、-30℃、-10℃三個。-35℃系統(tǒng)用于凍結(jié)間，-30℃用于冷藏間。這兩個系統(tǒng)采用配搭式雙級壓縮循環(huán)，共用一個中間冷卻器＜-10℃）和同一高壓級；高壓級還用于-10℃的空調(diào)系統(tǒng)，它通過兩個臥式蒸發(fā)器為加工間夏季空調(diào)提供-3—2℃的乙二醇溶液一一目前-10℃系統(tǒng)暫未上馬。RTCrpUDGiT2/12

2―2-.機(jī)房及庫房的設(shè)罌配置;機(jī)房;見下表TeT梵：機(jī)械負(fù)荷配機(jī)情況臺產(chǎn)冷量-10.C2G2KW>低壓機(jī)ZKA20CBDY1-前七-10七5100低壓機(jī)EKA20CEDT2B80O-101C37七1595周耳中空調(diào)6000高壓機(jī)EKA2CICBT高壓機(jī)￡儂1比ETL.哈什（lOV/'ST'C)■?引1L.'i .個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途2――3、制冷系統(tǒng)特點：2――3――1、兩個低溫系統(tǒng)采取配搭式螺桿機(jī)雙級壓縮。單機(jī)雙級螺桿機(jī)大多是國外的產(chǎn)品，價格十分昂貴，而采用螺桿配搭式雙級壓縮可以以較低的投資，可以取得同樣的效果。具有節(jié)省系統(tǒng)的運行費用、降低了壓縮機(jī)的壓縮比、容積效率提高的優(yōu)點。本工程由于把-35℃、-30℃的高壓級與-10℃系統(tǒng)合并為同一系統(tǒng)，比起其各自為獨立的系統(tǒng)，可以大大減少壓縮機(jī)組的使用臺數(shù)，并使得壓縮機(jī)組在部分負(fù)荷下的運行概率減低，增加系統(tǒng)的運行可靠性，并節(jié)約了能耗，節(jié)省了投資。5PCzVD7HxA2――3――2中間冷卻器使用了二次節(jié)流完全冷卻方式。該方式在國內(nèi)剛處于起步階段，其優(yōu)點是可以減少節(jié)流過程中的不可逆損失，減低了低壓循環(huán)桶的供液溫度（傳統(tǒng)的一次節(jié)流中間冷卻器盤管溫度比中間溫度高5―7℃,而二次節(jié)流完全冷卻向低壓循環(huán)桶的供液溫度即為中間溫度），從而提高了低壓級的產(chǎn)冷量。二次節(jié)流的中間冷卻器它除作低溫系統(tǒng)的中冷外，還兼作-10℃系統(tǒng)的循環(huán)桶，附帶了部分負(fù)荷，使單位功率的制冷量增大，系統(tǒng)運行費用降3/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途低，能取得更大的節(jié)能。由于沒有了獨立的中間冷卻器，使制冷系統(tǒng)的管道簡化了許多，也減少了初始的投資。jLBHrnAILg2――3――3、安裝了蒸發(fā)式冷凝器，節(jié)約了水、電能的消耗。2――3――4、系統(tǒng)中安裝的'多點自動空氣分離器'，能夠連續(xù)不斷地將不凝性氣體從設(shè)備中分離出來，以維持系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)性。xHAQX74J0X三、冷庫自動控制情況：3—1、綜述：冷庫自動化由制冷工藝系統(tǒng)的自動化和貯藏系統(tǒng)的自動化兩項構(gòu)成。目前，我們所做的只是制冷系統(tǒng)的自動化——它包括自動運行控制、實時監(jiān)測、自動保護(hù)、數(shù)據(jù)的采集與處理，以及報表的自動生成。LDAYtRyKfE新型的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)?，F(xiàn)代冷庫制冷系統(tǒng)自動化的概念，應(yīng)當(dāng)是利用信息技術(shù)為依托，通過各種檢測和控制器件，按照制冷工藝的要求，組成一個較為完善的自控體系，使其在沒有人直接參與的情況下，對受控對象及生產(chǎn)過程的運行狀態(tài)實時監(jiān)控，使設(shè)備與工藝系統(tǒng)按照預(yù)置的程序運行，并能自動保護(hù)。同時，對使用者提供人機(jī)對話界面，能夠顯示各種參數(shù)的動、靜態(tài)畫面?？梢源蛴?、輸出報表，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和歷史記錄地追憶。在授權(quán)的情況下，能自由設(shè)定系統(tǒng)的運行狀態(tài)。Zzz6ZB2Ltk4/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途PLC（ProgrammableLogie禽玳丫0110丫＞是一種非常成熟的工業(yè)控制器，已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化控制。它用一臺專用工業(yè)控制計算機(jī)作為上位機(jī)，與主控柜上的PLC、機(jī)組上的PLC和設(shè)備上的PLC通過通訊電纜將數(shù)據(jù)采集、顯示，實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)測、控制、參數(shù)調(diào)節(jié)以及報警等功能，并可自動記錄設(shè)備運行的參數(shù)數(shù)據(jù)及報警情況，以備查考。dvzfvkwMIl3——2、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：控制系統(tǒng)采用工業(yè)總線型網(wǎng)絡(luò)，保證各節(jié)點之間的可靠通訊。系統(tǒng)為集中監(jiān)控、分散控制的控制模式。整個控制系統(tǒng)可劃分為三個層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。3—2—1、監(jiān)控層：由一臺配備了組態(tài)軟件的專用工控機(jī)，負(fù)責(zé)下位機(jī)〈多個PLC）的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的參數(shù)配置、管理。在微機(jī)上顯示各個監(jiān)測點動態(tài)模擬畫面、對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動生成表格、定時或人為輸出到打印機(jī)打印，并可在授權(quán)的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置點的數(shù)據(jù)設(shè)置。rqyn14ZNXI硬件配置：監(jiān)控計算機(jī)、打印機(jī)、通訊卡、通訊電纜等。軟件配置：系統(tǒng)軟件＜Windows/xp的操作系統(tǒng)），監(jiān)控組態(tài)軟件。3—2――2控制層：控制層由多個PLC組成，每個PLC都是一個獨立的子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對本地設(shè)備即PLC的I/O點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。EmxvxOtOco5/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途通過通訊網(wǎng)絡(luò)將所有相關(guān)的數(shù)據(jù)上傳給上位監(jiān)控機(jī)。主要硬件設(shè)備：PLC控制器、通訊卡、通訊電纜轉(zhuǎn)接器、人機(jī)界面、接口模塊、通訊電纜等。軟件：PLC編程軟件、人機(jī)界面組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件。3—2――3設(shè)備層：設(shè)備層在整個控制系統(tǒng)中處于底層，是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)采集部分。主要包括執(zhí)行器、檢測單元。如果將PLC比作人的大腦，那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是人的手、腳，而檢測元件就是人的眼、鼻、耳。SixE2yXPq53――3、系統(tǒng)控制功能3――3――1、制冷壓縮機(jī)的控制制冷系統(tǒng)采用自動型制冷壓縮機(jī)，它是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。機(jī)組采用PLC控制，每個機(jī)組使用一臺PLC來控制本機(jī)組的運行，并進(jìn)行保護(hù)。6ewMyirQFL機(jī)組的人機(jī)界面可以就地顯示制冷壓縮機(jī)組的運行參數(shù)，如排氣壓力和溫度、吸氣壓力、供油壓力和供油溫度、滑閥位置、開機(jī)次數(shù)、累計運行時間、主電機(jī)電流等。kavU42VRUs機(jī)組上的PLC根據(jù)系統(tǒng)的需冷情況、吸氣壓力的變化自動調(diào)節(jié)壓縮機(jī)能量滑閥的位置，使機(jī)組運行處在最佳的工作點。y6v3ALoS896/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途機(jī)組的界面能記錄最后數(shù)次故障的情況，包括發(fā)生的時間、故障類別、故障時的數(shù)據(jù)，這有助于維修人員對發(fā)生的故障進(jìn)行分析。M2ub6vSTnP機(jī)組具有完善的保護(hù)功能。它有排氣壓力超高、油壓差低、油溫高、吸氣壓力低、主電機(jī)過載、油泵電機(jī)過載、吸氣過濾器前后壓差過大等保護(hù)與報警功能。0YujCfmUCw為了實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運行和適應(yīng)調(diào)試與維修的需要，制冷壓縮機(jī)的人機(jī)界面上設(shè)有‘本地’和‘遠(yuǎn)程’兩種控制方式。當(dāng)控制模式設(shè)為‘本地’時，壓縮機(jī)的開停由人工控制；當(dāng)控制模式設(shè)為‘遠(yuǎn)程’時，壓縮機(jī)的開停為自動；如果系統(tǒng)運行狀態(tài)為‘自動’，壓縮機(jī)設(shè)為‘本地’，系統(tǒng)不能開啟壓縮機(jī)，整個系統(tǒng)不能自動運行。一般情況，系統(tǒng)運行狀態(tài)為自動，壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)為‘遠(yuǎn)程’。eUts8ZQVRd3――3――2、系統(tǒng)的控制整個制冷系統(tǒng)設(shè)有‘自動'和'手動'兩種運行模式，可由'系統(tǒng)配置菜單'選擇“投入”模式。當(dāng)系統(tǒng)處于‘自動運行’模式，壓縮機(jī)設(shè)在'遠(yuǎn)程’狀態(tài)時，系統(tǒng)的開、停是根據(jù)庫溫和生產(chǎn)指令執(zhí)行的，這時循環(huán)水泵、蒸發(fā)冷、冷風(fēng)機(jī)、低壓循環(huán)桶泵、壓縮機(jī)都是由系統(tǒng)PLC按自動程序，判斷系統(tǒng)的要求自動工作的。當(dāng)系統(tǒng)處于‘手動'運行模式，壓縮機(jī)設(shè)在‘本地'狀態(tài)時，系統(tǒng)PLC不根據(jù)庫溫發(fā)出開停機(jī)的指令，水泵、蒸發(fā)冷、冷風(fēng)機(jī)、低壓循環(huán)桶和壓縮機(jī)的開、停都由人工進(jìn)行手動操作。手動操作和一般的7/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途手動冷庫相同，不同之處是所有的開關(guān)是在PLC的人機(jī)界面上操作，或在計算機(jī)的顯示器上點擊‘鼠標(biāo)’進(jìn)行，使得操作更加簡單方便。sQsAEJkW5T3 3 2 1、蒸發(fā)式冷凝器和水泵的控制：可在組態(tài)界面選擇手動、自動運行方式。自動運行方式具有‘夏季'和'冬季'兩種運行模式可選。自動運行時根據(jù)機(jī)組運行信號和冷凝壓力自動控制水泵和蒸發(fā)式冷凝器的投入臺數(shù)。當(dāng)冷凝器的所有風(fēng)機(jī)、水泵全部開啟，冷凝壓力高于1.5MPa時，報警停機(jī)電流保護(hù)。GMsIasNXkA冬季運行模式，根據(jù)冷凝壓力依次先開各臺冷凝器的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)全部開啟后再開各冷凝器的水泵；并可冬季根據(jù)負(fù)荷采取干式運行。TIrRGchYzg3――3――2――2、中間冷卻器及低壓循環(huán)桶的液位控制：采用丹麥Danfoss公司的氨用SV4〈伺服控制器）+PMFL〈液位調(diào)節(jié)閥）+AKS38〈浮球液位開關(guān)）控制供液和液位，當(dāng)液位超高自動報警一一循環(huán)桶液位超高與壓縮機(jī)組連鎖。容器上裝有磁浮子式液位計和壓力表，由遠(yuǎn)程液位變送器與壓力傳感器和計算機(jī)連接。7EqZcWLZNX氨泵的控制，根據(jù)系統(tǒng)實際負(fù)荷控制氨泵的開啟臺數(shù)。氨泵與冷風(fēng)機(jī)供液電磁閥、回氣電磁閥及壓縮機(jī)連鎖，設(shè)有氨泵壓差過低、氨泵缺液及電機(jī)過載短路等保護(hù)措施。并按照均勻磨損自動替補(bǔ)的原則自動換開氨泵。lzq7IGf02E8/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途3 3 2 3、自動空分的控制：自動空分單獨采用一臺PLC進(jìn)行自動控制?？辗趾蛪嚎s機(jī)運行聯(lián)鎖，在壓縮機(jī)運行時自動放空。多點式空分可以對系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測，對各個管路進(jìn)行巡檢放空。zvpgeqJlhk3 3 2 4、庫溫的控制：考慮到冷庫面積較大，溫度波動較大且分布不均勻，故每間冷庫設(shè)二只‘溫度傳感器’〈中德合資久茂德牌），庫溫取兩者的平均值。并將溫度值輸送到控制系統(tǒng)的PLC和主機(jī)，利用庫溫控制壓縮機(jī)的開停，并可進(jìn)行庫溫超高報警。NrpoJac3v13 3 2 5、冷風(fēng)機(jī)除霜控制：除霜控制設(shè)有手動和自動定時除霜兩種選擇〈除霜時間及除霜間隔時間可根據(jù)實際情況自由設(shè)定）。由于熱氨除霜存在一定的危險性，故除霜系統(tǒng)全部采用Danfoss的EVRA電磁閥和PMLX主閥〈兩級開啟）進(jìn)行精確控制。手動和自動除霜方式指除霜的指令是由人工發(fā)出或系統(tǒng)根據(jù)間隔時間自動發(fā)出，整個除霜的過程<即對供液電磁閥、回汽電磁閥、熱氨閥等的開關(guān)及延時）可以由程序自動完成的。需要指出，由于氨具有一定的危險性，即便是非?？煽康淖詣涌刂葡到y(tǒng)，也需人來監(jiān)護(hù)，仍要定期或不定期的進(jìn)行巡視，以保證系統(tǒng)更加可靠、安全地運行。1nowfTG4KI9/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途系統(tǒng)加氨、加冷凍機(jī)油和放油因操作頻率很低，仍用手動操作。四、經(jīng)驗教訓(xùn)與問題：4――1、需要有性能可靠的監(jiān)控工具和程序軟件。氨制冷系統(tǒng)對安全性要求較高，它的自動化控制比用于其他工業(yè)的控制復(fù)雜，所以選擇可靠、先進(jìn)的控制器材和控制方式非常重要。PLC是以中央處理器為核心綜合計算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù)發(fā)展起來的一種工業(yè)控制器，是取代傳統(tǒng)控制模式的有效工具；而基于PLC的SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition> 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，為我們提供了一種可靠、靈活的監(jiān)控方式。fjnFLDa5Zo編制程序是一件細(xì)致而艱巨的重要工作。要求與制冷工藝人員密切配合，以裝置的整體為受控對象，綜合考慮運行中各種參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)和影響，以保證其在任何條件下，它都是一個符合實際的、安全的和節(jié)能的最佳操作程序。tfnNhnE6e54――2、自動系統(tǒng)控制元器件的可控性、可靠性是整個系統(tǒng)自動安全運行的關(guān)鍵。Danfoss公司的閥門質(zhì)量可靠，并有良好的技術(shù)支持和售后服務(wù)，使用該公司的產(chǎn)品，是理想的選擇，但資金投入較高。HbmVN777sL相反，同時安裝的還有其他廠家的產(chǎn)品，都出現(xiàn)一些問題，有的甚至不能用。10/12

個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學(xué)習(xí)，勿作商業(yè)用途4――3、采用自動化控制，要求系統(tǒng)必須十分干凈。為此，我們將管材全部作了酸洗、鈍化處理。即使如此，仍可能有點雜質(zhì)，需要檢查清洗。V7l4jRB8HsDanfoss閥門的易損件（如線圈）要有備件，因為進(jìn)口的手續(xù)非常繁瑣，需要較長的時間，必須早有準(zhǔn)備。4――4、自動化的設(shè)計與安裝要選擇有實力、經(jīng)驗的承包商總包，并要求他們有優(yōu)