課程設計---制冷站自動控制的設計

1、<p>　　建筑電氣及樓宇自動化</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　設計題目：制冷站自動控制的設計</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制冷站自動控制設計目的·····················3</p><p&

4、gt;　　2.制冷站自動控制的設計內容························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制冷站的運行與調節(jié)控制···············&

8、#183;·····5</p><p>　　2.5制冷站PID調節(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調節(jié)編程及仿真······························

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

11、3;··············</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　空調冷源系統(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、膨脹水箱等設備組成。制冷機、循環(huán)水泵、集水器/分水器、補水箱

12、等設備以及水處理裝置等輔助設備通常安裝在專用的設備間——制冷站。制冷站經常設在建筑物的地下室。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。為了保護空調系統(tǒng)的設備，冷凍水在進入系統(tǒng)之前必須經過處理（如除鹽、除氧等），水處理設備也安裝在制冷站。由于水處理設備運行時間相對較短，一般不納入樓宇自動化系統(tǒng)進行在線監(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)設計目的</p><p>　　1、學習制冷站自動控制系統(tǒng)的設計方法；</p><p>　　2、掌握制冷站自動控制系統(tǒng)的相關知識。</p><p>　　2.制冷站自動控制的設計內容</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)控內容主要包括以下幾項：</p><p>　　冷水機組進水口與出水口冷凍水溫檢測，以了解冷凍機組的制冷溫度是否在合理的范圍內；</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組進/出口冷凍水溫度相同，二者可以只選其一），以了解末端冷負荷的變化情況；</p><p>　　冷凍水供/回水流量監(jiān)測，測量流量和

15、供回水溫度結合，可計算出空調系統(tǒng)的冷負荷量，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水口、集水器出水口的壓力，或用壓差傳感器測量分水器進水口、集水器出水口的壓力差。根據(jù)供回水壓差調節(jié)壓差旁通閥的開度；</p><p>　　冷水機組運行狀態(tài)和故障檢測，取自冷水機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。當水泵處于運行狀態(tài)時，其出水管內既有水流，在水流作用下水流開關迅速動作，顯示水泵進入工作狀態(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：冷卻塔風機→冷凍水泵→冷卻水泵→冷水機組</p><p>　　停機順序控制：冷水機組→冷卻水泵→冷凍水泵→冷卻塔風機</p><p>　　2.4制冷站的運行與調節(jié)控制</p><p>　　1、設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。如果正在運行的設備

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

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

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，也就達到了使冷水機組一側工作在恒水流狀態(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、冷凍水回路冷水機組側恒流量與空調末端設備變流量運行II——兩級冷凍水泵協(xié)調控制</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)調空調冷凍水機組一側要求恒流量與末端一側變流量之間的矛盾，差壓旁路調節(jié)是最常用的方案。但當空 調系統(tǒng)負荷很大、空調末端設備特別多、設備分布分散、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)和相應的控制原理來解決冷水

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

23、設備一側變流量的目的。</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備。膨脹水箱與冷丁水管路連通，當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>　　冷水機組對冷卻水進水溫度也有一定要求，并不是越低越好。因此，為保證冷水機組正常工作，必須滿足冷卻水進水的設計溫度。</p><p>　　2.5制冷站PID調節(jié)原理框圖</p><p&g