淺談冷水機組系統優化控制設計與實現

湯繼保

（合肥通用機械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

1 冷水機組的COP 重要性

COP 值（冷卻效率）實際上是熱泵系統所能實現的制冷量（產熱量）與輸入功率之比。在相同的工作條件下，比例越高，熱泵系統的效率越高，節能效果越好。因此，在比較制冷系統的COP 值之前，必須確定各熱泵系統是否處于相同的工作狀態，然后進行計算和比較。不同類型的冷水機組具有不同的功能和適用范圍，但我們可以根據冷水機組的COP性能指標來讀取冷水機組的工作效率。該冷水機組COP 性能指標值發生變化，部分負荷下的值應小于滿載時的值，且值隨負荷的變化而變化，圖1 為COP 和負荷的功能圖。

圖1

大多數用戶使用大部分都是相同類型的冷水機組。該冷水機組的COP 值是冷水機組的最大負荷，但用戶根本無法達到滿負荷。負載，因此冷卻器大部分時間在部分負載下運行。在這種情況下，必須優化冷卻器控制系統，并且可以增強冷卻器在部分負載條件下的自調節能力和COP值。只有這樣才能大大提高冷水機組的節能效果。

目前大型冷水機組有自己的能量調節機制，廠家配備了合適的協同機械來強化其能量調節機制的功能，使得冷水機組在滿載條件下仍能保持較高的COP，從而使整個機組更需要一個完整的控制系統進行協調。目前，機電一體化對于所有類型的機械都很重要，因此冷機系統需要機電一體化，這些系統更先進，節能更高。目前的技術條件是將本機的控制系統與冷水機組結合起來。通過這種方式，冷卻器自身的傳感器將值傳輸到控制系統，然后控制系統根據這些信息調整冷卻器，這不僅可以確保冷卻器的調整，而且還可以確保冷卻器各部分的結構。冷水機組可以穩定運行，并且可以提高冷水機組的工作效率以及其節能作用。

2 冷水機組的群控

2.1 冷水機組群控的意義

第一冷水機組控制具有節能功能。根據系統負載的大小，啟動相應的機組，以節省能源和運行成本。停止相應的泵或降低泵電機的速度以節省能源。第二冷水機組群控制可以提高機組的使用壽命，而主動群控制有利于延長機組的使用壽命，提高設備的利用率。第三冷水機組控制具有保護設備，合理控制組，使系統更舒適，避免過冷，更容易滿足設計要求的功能。

2.2 群控模式類型

第一種是回水溫度控制方法。通過對空調系統中制冷水系統回水溫度的測量，可以根據其值來確定要啟動的冷卻器單元數，從而達到控制冷水機組數量的目的。回水溫度控制方法對水溫的適應性差，特別是在溫度較小時，誤差較大，不利于節能。可用于冰箱溫度保護和報警。但設備簡單，價格便宜。標準尚不清楚。第二種是流量控制方法，其測量冷凍水流量以獲得流量信號，然后將流量值與冷卻器的額定流量進行比較以控制冷卻器的數量。流量控制原理是建立在三個假設的基礎上的，這些假設與制冷水回水溫度常數在設計條件下的流量成正比，但實際上這三個假設不能建立，更不用說同時設定了。盡管流量控制方法可以確保系統的流動并且避免冷凍機的蒸發器凍結，但是它不能很好地適應系統負載的變化。因為線圈的傳熱和流動不是線性的。實驗和研究表明，冷卻水流量與建筑物的熱負荷之間存在對數關系。這種關系隨冷水入口溫度、線圈的尺寸和結構、線圈的表面積、與線圈表面接觸的空氣溫度、氣流速度等因素的變化而變化，不僅是非線性的，而且是一條隨多種因素變化的曲線。不可能反映負載的變化，因此不能有效地節省能量。三是熱控措施，通過測量回水溫度、水溫差和流量信號，然后根據熱力學公式計算這兩種信號，計算實際冷卻量、制冷量和制冷機制冷效果比較，從而實現對冷水機組的質量控制。熱控制方法具有良好的控制和節能效果。不能保證系統的流量，以防止冷卻蒸發器結冰。因此，不能實現節能。第四種是差壓控制方法，其中通過集水器和水分配器之間的旁通管提供電差壓調節閥。當回流管之間的壓差增大時，用戶負荷和負荷側流量減小，然后調整旁路閥以增大旁路閥的開度。然而，僅基于壓力差難以控制站的數量。差壓信號可由兩個壓力傳感器或直接由差壓傳感器獲得。每個項目的壓差是不同的，因為每個項目的供水系統是不同的。國內外的一些論文建議消除差壓控制，并認為標準不明確。

3 優化冷水機組的COP 控制方案

首先，使用最新的控制邏輯將系統COR 作為不同類型或類型的性能指標加載，并加載控制器數據庫中所選冷卻器尺寸的相應COP 負載率(%)數據表和輔助設備的計算系數。系統中配置的冷卻器。通過從連接的冷卻器的控制器讀取數據并在整個冷卻器系統中安裝水渦流，水流，功率發送器或電流傳感器，可以實時監控整個系統的操作參數。其次，通過監控控制器的總出水量、回水溫度和系統流速，可以預測當前的冷卻負荷，并且可以連續計算可選的運行模式，以確定運行哪個機組。然后，COP 優化程序將根據總負載計算每個運行模式下每個冷卻器的負載率（%），并根據COP 負載率（%）計算整個冷卻器系統的負載率（%）數據庫中各種冷水機組的數據表和輔助設備的計算冷水機組系統的COP 值。當停止單元改變操作模式時，優化器將自動調用啟動和停止程序以實現模式切換。這樣，制冷系統就可以在最佳的COP 狀態下工作，從而優化性能，節約能源。第三，通常基于性能測試報告和單元的經驗公式獲得冷卻器的COP 負載率（%）數據表和輔助設備的計算系數的原始數據。然而，實驗數據不能充分反映機組的實際運行參數，不能涵蓋所有的運行工況。此外，隨著設備的操作時間增加，設備的性能也會發生變化。因此，用固定數據表計算系統的COP 會與實際情況有一定的偏差。因此，優化器應具有自適應功能。通過實時監控整個系統的運行參數，應計算系統的實際COP，單元的COP 和當前運行條件下的計算參數。然后，將單元的實際COP 和計算參數存儲在數據表和相應單元的系數，相應的操作條件和相應的COP-負載（%）中，如圖2。

圖2

因此，在系統運行時，優化器會連續計算實際系統COP并同步更新表。第四，隨著系統的運行，對控制程序數據庫的COP 和系統的COP 進行自適應更新，以保持最優控制邏輯的準確性。優化器自適應地更新和累積系統的最新操作參數，然后基于這些參數選擇系統COP 的最佳操作模式。因此，系統可以隨時適應環境和自身的變化，從而保證整個冷水機組系統始終處于最佳狀態。在實際工程項目中，COP 優化器及其數據嵌入在系統控制器硬件中。這不僅可以提高程序的運行速度，而且可以提高系統的穩定性。但是，這需要控制器具有更快的計算和更多的內存，優化器更簡單，更高效，并且必須經過嚴格的性能和可靠性測試。

4 結語

總之，有必要對COP 值數據進行分析，對冷水機組控制系統進行優化，達到節能效果，并根據數據對控制系統進行優化，從而保證方案的正確性和實用性。因此，冷水機組控制系統的優化設計必須依靠數據的支持，從各個方面對冷水機組進行優化。有效地提高了冷水機組的運行效率，提高了冷水機組的節能效果。