燃氣輪機控制室中

燃氣輪機控制室中央空調(diào)自控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用國內(nèi)現(xiàn)有的中央空調(diào)控制系統(tǒng)大部分為開環(huán)控制系統(tǒng),自動化程度不高,不能根據(jù)溫濕度的變化實施精確控制,難以真正實現(xiàn)節(jié)能的目的,并且它所使用的繼電器數(shù)量多、可靠性差,容易造成系統(tǒng)故障。而另外一部分雖然能夠達到較高的自動控制水平，但是系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜,系統(tǒng)成本較高。為此,設(shè)計了一種基于組態(tài)軟件的中央空調(diào)自動控制系統(tǒng),該系統(tǒng)利用組態(tài)軟件進行系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計在控制方法、功能、操作方式上,由原來手動控制系統(tǒng),逐漸被PLC控制系統(tǒng)所代替,并利用組態(tài)軟件取代傳統(tǒng)的繼電器控制,實現(xiàn)機電一體化控制,其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精確的自動控制,而且構(gòu)造簡單,建設(shè)成本低廉,具有較好的應(yīng)用前景。案例：本研究就以某燃機電廠控制室的中央空調(diào)系統(tǒng)為例,對中央空調(diào)的自控系統(tǒng)進行了設(shè)計?？照{(diào)主機房設(shè)備配置為:輸入功率為75kW的水冷螺桿式冷水機一臺；輸入功率為7.5kW的冷凍水泵一臺,輸入功率為15kW的冷卻水泵一臺,輸入功率為1.5kW冷卻塔一臺。

一、系統(tǒng)配置本機組系統(tǒng)的配置如表下所示：硬件三菱FX1N
40MR,RS232/485轉(zhuǎn)換器,臺達變頻器1.5kWPC機:1.7G,256M內(nèi)存,4OGD硬盤溫度檢測器:流量、溫度、壓力、液位、轉(zhuǎn)速、煙霧等軟件操作系統(tǒng):Windows2000應(yīng)用軟件:Office2003數(shù)據(jù)庫:Access2000實時應(yīng)用軟件:ForceControl2.6溫度采集器平臺軟件網(wǎng)絡(luò)PLC與PC機采用RS232協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信DDC與PC機采用RS485協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信二、控制電路原理：空調(diào)機組電路控制對象包括冷卻水泵、冷水泵冷卻塔風機以及制冷壓縮機等設(shè)備,控制的程序為:啟動時,依次開啟冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍水泵和制冷壓縮機;停機時,依次關(guān)閉制冷壓縮機、冷水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機。三、程序設(shè)計的控制算法控制工藝的要求是系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù),也是控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的最終目的。所以,在進行程序設(shè)計之前,必須了解控制對象對程序的要求。1、制冷和除濕在制冷系統(tǒng)的控制程序中,對于制冷與除濕般根據(jù)測點溫度(濕度)與設(shè)定溫度(濕度)之差用傳統(tǒng)的PID算式,即:Mn=MPn+MIn+MDn比例項:MPn=Kc*(SPn-PVn)積分項:MIn=Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+Mx微分項:MDn=Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)式中:SPn--第n采樣時刻的給定值;PVn--第n采時刻的過程變量值;Kc--PID回路增益;Ts--采樣間間隔;Ti--積分時間;Td--微分時間;Mx--第n采樣時刻的積分項前項;PVn-1--第n-1采樣時的過程變量值。2、加熱和加濕采用一般的比例算法,根據(jù)設(shè)定的比例控制帶,決定加熱(濕)的執(zhí)行。當實際的溫度低于控制溫度的比例控制帶時,啟動加熱,具體可分成多級加熱。對于濕度,當實際的濕度低于控制濕度的比例控制帶時,啟動加濕。四、程序設(shè)計自控系統(tǒng)程序模塊的設(shè)計,根據(jù)不同的工作要求分為:自動控制模塊、報警模塊和停機模塊等,這樣就使程序調(diào)試直觀明晰,方便系統(tǒng)調(diào)試及修改。1、自動控制模塊自動控制模塊是程序控制的核心,當系統(tǒng)選擇了自動控制功能后,系統(tǒng)進入自動準備狀態(tài),當系統(tǒng)檢測到遠程開機信號后,PLC連續(xù)檢測60s,系統(tǒng)自主啟動開始,其啟動順序和間隔時間的關(guān)系為:冷卻塔風機開——(5s)冷卻水泵開——(60s)冷水機組開(25%能量初級啟動)——(3s)冷凍水泵開——(50s)冷水機組加載運行,自動控制啟動周期完成,供冷系統(tǒng)進入正常的運行狀態(tài)。2、報警模塊主要有冷卻風扇過流、冷卻水泵過流、冷凍水泵過流、水流信號和冷水機組綜合故障報警等5部分,每部分的報警在程序內(nèi)編寫不同頻率的聲光報警信號,便于故障排查。為了提高系統(tǒng)的安全性,當故障沒有排除或解除后沒有確認時,報警狀態(tài)一直保持,包括系統(tǒng)停電。3、停機模塊為了更有效地發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)越性,停機模塊又分為正常停機和故障停機兩種。正常停機是以室內(nèi)空調(diào)區(qū)域所有末端關(guān)閉后,控制系統(tǒng)檢測到遠程關(guān)閉信號30s后,系統(tǒng)首先發(fā)出關(guān)停冷水機組的指令,其后再按照停止順序和時間逐級關(guān)停:(30s)冷卻塔關(guān)——(10s)冷卻水泵關(guān)——(60s)冷凍水泵關(guān)。而故障停機,主要是針對冷凍水泵在發(fā)生故障時,對冷水機組的安全運行有一定的影響。所以,當冷凍水泵發(fā)生故障報警的同時,PLC隨即發(fā)出關(guān)停冷水機組及所有設(shè)備的指令,而其它故障報警的關(guān)機程序與正常停機相同。五、經(jīng)濟運行分析在經(jīng)過一系列的遠近程控制、系統(tǒng)運行、故障自檢等各項性能的測試后,其結(jié)果均符合上述程序設(shè)計的要求,并且在經(jīng)過一年時間的供冷應(yīng)用中,根據(jù)用戶記錄的現(xiàn)場實測參數(shù)及運行數(shù)據(jù)表明,系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。根據(jù)季節(jié)性的現(xiàn)場觀察和記錄,空調(diào)機組在環(huán)境溫度為21~25C時的運行時間和待機時間之比平均為4：1,在環(huán)境溫度為15~20C時為3：1。通過此類方法的測量,可以計算出空調(diào)系統(tǒng)在秋冬季節(jié)的運行過程中,冷卻塔和冷卻水泵在待機的時間內(nèi),平均每天可以減少運行時間約3h,而冷卻塔因應(yīng)室內(nèi)空調(diào)負荷和環(huán)境溫度的關(guān)系,其停止運行的時間相對增加4h以上。由此可見,中央空調(diào)的節(jié)能是顯而易見的。六、結(jié)束語本系統(tǒng)經(jīng)過連續(xù)運行表明:系統(tǒng)設(shè)計合理、投入成本較低、開發(fā)周期短,運行穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯?？照{(diào)機組在環(huán)境溫度為21~25C時,運行時間和待機時間之比平均為4:1,即