課程設(shè)計---制冷站自動控制的設(shè)計

1、<p>　　建筑電氣及樓宇自動化</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計題目：制冷站自動控制的設(shè)計</p><p>　　2012年4月28日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.概述·&

2、#183;····································

3、;······3</p><p>　　1.1制冷站自動控制設(shè)計目的·····················3</p><p&

4、gt;　　2.制冷站自動控制的設(shè)計內(nèi)容························3</p><p>　　2.1制冷站運行參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點版/位及常用傳感器·&#

5、183;····································

6、··········3</p><p>　　2.2電氣控制一、二次接線圖和原理圖設(shè)計·········5</p><p>　　2.3制冷站的連鎖控制及流程圖····

7、;···············4</p><p>　　2.4制冷站的運行與調(diào)節(jié)控制···············&

8、#183;·····5</p><p>　　2.5制冷站PID調(diào)節(jié)原理框圖·····················7</p><p&g

9、t;　　2.6使用西門子PLC STEP7完成制冷站連鎖控制和PID調(diào)節(jié)編程及仿真······························

10、;······</p><p>　　3.參考文獻(xiàn)·························

11、3;··············</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　空調(diào)冷源系統(tǒng)一般由多臺制冷劑和冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔、補水箱、膨脹水箱等設(shè)備組成。制冷機(jī)、循環(huán)水泵、集水器/分水器、補水箱

12、等設(shè)備以及水處理裝置等輔助設(shè)備通常安裝在專用的設(shè)備間——制冷站。制冷站經(jīng)常設(shè)在建筑物的地下室。而冷源系統(tǒng)的冷卻塔安裝在室外（一般選在輔助建筑物屋頂或裙樓屋頂），膨脹水箱一般安裝在建筑物最高的屋頂。為了保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備，冷凍水在進(jìn)入系統(tǒng)之前必須經(jīng)過處理（如除鹽、除氧等），水處理設(shè)備也安裝在制冷站。由于水處理設(shè)備運行時間相對較短，一般不納入樓宇自動化系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)控。大多情況下，熱源裝置如鍋爐、換熱器也安裝在制冷站。</p>

13、<p>　　1.1制冷站自動控制系統(tǒng)設(shè)計目的</p><p>　　1、學(xué)習(xí)制冷站自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法；</p><p>　　2、掌握制冷站自動控制系統(tǒng)的相關(guān)知識。</p><p>　　2.制冷站自動控制的設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　2.1制冷站運行參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點版/位及常用傳感器</p><p>　　

14、樓宇自動化系統(tǒng)對制冷系統(tǒng)運行參數(shù)監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容主要包括以下幾項：</p><p>　　冷水機(jī)組進(jìn)水口與出水口冷凍水溫檢測，以了解冷凍機(jī)組的制冷溫度是否在合理的范圍內(nèi)；</p><p>　　集水器回水與分水器供水溫度測量（一般情況下與冷水機(jī)組進(jìn)/出口冷凍水溫度相同，二者可以只選其一），以了解末端冷負(fù)荷的變化情況；</p><p>　　冷凍水供/回水流量監(jiān)測，測量流量和

15、供回水溫度結(jié)合，可計算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷量，作為能源消耗計量和系統(tǒng)效率評價的依據(jù)；</p><p>　　分水器和集水器壓力壓差測量，用壓力傳感器分別測量分水器進(jìn)水口、集水器出水口的壓力，或用壓差傳感器測量分水器進(jìn)水口、集水器出水口的壓力差。根據(jù)供回水壓差調(diào)節(jié)壓差旁通閥的開度；</p><p>　　冷水機(jī)組運行狀態(tài)和故障檢測，取自冷水機(jī)組控制器輸出觸點或主接觸器觸點；</p>

16、<p>　　冷凍水循環(huán)運行狀態(tài)、故障狀態(tài)監(jiān)測，用安裝在水泵電機(jī)配電柜接觸器、熱繼電器的觸點和安裝在水泵出水管上的水流指示器共同檢測。當(dāng)水泵處于運行狀態(tài)時，其出水管內(nèi)既有水流，在水流作用下水流開關(guān)迅速動作，顯示水泵進(jìn)入工作狀態(tài)。</p><p>　　2.2電氣控制一、二次接線圖和原理圖設(shè)計</p><p>　　2.3制冷站的連鎖控制及流程圖</p><p>

17、　　啟動順序控制：冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷凍水泵→冷卻水泵→冷水機(jī)組</p><p>　　停機(jī)順序控制：冷水機(jī)組→冷卻水泵→冷凍水泵→冷卻塔風(fēng)機(jī)</p><p>　　2.4制冷站的運行與調(diào)節(jié)控制</p><p>　　1、設(shè)備相互備用切換與均衡運行控制</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)的各種設(shè)備基本上都是多臺（套）配備，同類之間互為備用。如果正在運行的設(shè)備

18、發(fā)生故障需要停機(jī)，其他同類設(shè)備應(yīng)能代替發(fā)生故障的設(shè)備投入運行，使整個系統(tǒng)的正常工作不受影響。</p><p>　　同時為了延長各設(shè)備的壽命，并使設(shè)備和系統(tǒng)出在高效率的工作狀態(tài)，通常要求設(shè)備累計運行時間盡可能相同。每次啟動設(shè)備是，應(yīng)優(yōu)先啟動累計運行時間少的設(shè)備，并在合適的時間進(jìn)行設(shè)備的切換，盡可能保持設(shè)備的均衡運行。</p><p>　　2、冷凍水回路冷水機(jī)組側(cè)恒流量與空調(diào)末端設(shè)備變流量運行

19、I——差壓旁路調(diào)節(jié)</p><p>　　在二管制的空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)末端設(shè)備采用兩通調(diào)節(jié)閥的空調(diào)水系統(tǒng)，在兩通閥的調(diào)節(jié)過程中，系統(tǒng)末端負(fù)荷側(cè)水量常發(fā)生變化，這些變化勢必引起冷凍水流量的改變。而對于冷水機(jī)組來說，是不易進(jìn)行變水量運行的。大多數(shù)冷水機(jī)組內(nèi)部設(shè)有自動保護(hù)元件，當(dāng)水量過小時，自動停止運行，保護(hù)冷水機(jī)組。通過在冷凍水供回水總管之間設(shè)置旁路，并根據(jù)末端流量的變化來調(diào)節(jié)旁通流量以抵消末端流量的改變對冷水機(jī)組一側(cè)冷

20、凍水流量的影響。旁路通常由旁通電動兩通閥及壓差控制器組成。通過測量冷凍水供水、回水之間壓力差來控制冷凍水供水、回水之間旁通電動兩通閥的開度，使冷凍水供水、回水之間壓力差維持恒定，也就達(dá)到了使冷水機(jī)組一側(cè)工作在恒水流狀態(tài)的目的。由于旁路控制用于差壓恒定，所以被稱為差壓旁路控制。</p><p>　　3、冷凍水回路冷水機(jī)組側(cè)恒流量與空調(diào)末端設(shè)備變流量運行II——兩級冷凍水泵協(xié)調(diào)控制</p><p&

21、gt;　　在冷凍水回路采用以及循環(huán)泵的系統(tǒng)中，為了協(xié)調(diào)空調(diào)冷凍水機(jī)組一側(cè)要求恒流量與末端一側(cè)變流量之間的矛盾，差壓旁路調(diào)節(jié)是最常用的方案。但當(dāng)空 調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷很大、空調(diào)末端設(shè)備特別多、設(shè)備分布分散、冷凍水管路長、管路阻力大的情況下，冷凍水回路必須采用二級泵才能滿足空調(diào)末端對冷凍水壓力的要求。由于冷凍水回路是二級水泵串聯(lián)運行，簡單的差壓旁路無法適應(yīng)系統(tǒng)及管路變化所帶來的問題。在這種情況下，一般采用下圖所示的管路系統(tǒng)和相應(yīng)的控制原理來解決冷水

22、機(jī)組測量到水流量恒定與空調(diào)末端一側(cè)冷凍水流量變化之間的協(xié)調(diào)。</p><p>　　在上圖中，左側(cè)的以及冷凍水泵按冷水機(jī)組配置，以及冷凍水循環(huán)泵與冷水機(jī)組一一對應(yīng)，隨冷水機(jī)組的啟停而啟動關(guān)閉。一級冷凍水循環(huán)泵負(fù)責(zé)克服冷水機(jī)組只冷凍水旁通管道一側(cè)的水路阻力；二級冷凍水循環(huán)泵負(fù)責(zé)克服空調(diào)末端至冷凍水旁通管道一側(cè)的水路阻力。二級冷凍水泵則依據(jù)旁通管路兩側(cè)的溫度、流量關(guān)系調(diào)整二級泵的開啟臺數(shù)，以達(dá)到冷水機(jī)組一側(cè)恒流量、末端

23、設(shè)備一側(cè)變流量的目的。</p><p>　　膨脹水箱與補水箱監(jiān)控</p><p>　　膨脹水箱和補水箱屬于輔助設(shè)備。膨脹水箱與冷丁水管路連通，當(dāng)管路中的水隨溫度改變，體積發(fā)生熱漲、冷縮變化時，增加體積可怕如膨脹水箱，減少體積可有膨脹水箱中的存水予以補充。補水箱存放經(jīng)過除鹽、除氧處理的冷凍用水，需要時通過補水泵向管路補水。</p><p>　　5、冷水機(jī)組的節(jié)能群控運

24、行</p><p>　　兩種基本方式：冷凍水灰水溫度控制法，冷涼控制法。</p><p>　　6、冷卻塔的節(jié)能運行控制</p><p>　　冷水機(jī)組對冷卻水進(jìn)水溫度也有一定要求，并不是越低越好。因此，為保證冷水機(jī)組正常工作，必須滿足冷卻水進(jìn)水的設(shè)計溫度。</p><p>　　2.5制冷站PID調(diào)節(jié)原理框圖</p><p&g