1 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展,空調(diào)的使用越來越普遍,由此造成夏季電力普遍緊張,2003年夏季全國19個省市出現(xiàn)拉閘限電的局面,究其原因,主要是建筑空調(diào)用電造成的;同時,常規(guī)機(jī)械制冷空調(diào)的普遍使用,是造成大氣臭氧層破壞的重要原因,節(jié)能和環(huán)保成了空調(diào)行業(yè)最受關(guān)注的問題。
夏季制冷時,當(dāng)室外空氣濕球溫度大于室內(nèi)設(shè)計溫度或室外相對濕度高于80%時,啟動機(jī)械制冷,用表冷器將送風(fēng)空氣減濕降溫到設(shè)計要求,這時加熱器、蒸發(fā)冷卻都不工作,可以用旁通管路輸送新風(fēng),此時由機(jī)械制冷承擔(dān)全部新風(fēng)負(fù)荷;當(dāng)室外空氣濕球溫度小于室內(nèi)設(shè)計溫度并大于室內(nèi)濕球溫度,或者,室外相對濕度在40~80%之間時,使用蒸發(fā)冷卻,表冷器承擔(dān)少部分新風(fēng)負(fù)荷,這樣可以經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)全新風(fēng)運行;當(dāng)室外空氣濕球溫度小于室內(nèi)濕球溫度或室外相對濕度低于40%時,只要啟動REC,配合直接蒸發(fā)冷卻,就可提供溫度和濕度舒適的送風(fēng)空氣。在中等濕度地區(qū),通過優(yōu)化控制,使用REC新風(fēng)預(yù)冷系統(tǒng)可節(jié)能40~50%。我國烏魯木齊市很多賓館飯店都用上了蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)。
再循環(huán)蒸發(fā)冷卻中央空調(diào)是利用水蒸發(fā)過程中的吸熱作用進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)制冷的原理制作而成。這種制冷的方法具有無污染、使用方便、節(jié)能降耗等特點,特別適用于相對濕度較低的地區(qū)環(huán)境條件。這種新式空調(diào)被稱之為綠色空調(diào)。自然,再循環(huán)蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控任務(wù)、內(nèi)容及其實現(xiàn)方法有其自身要求和特點,采用了RS485通訊總線的控制方式。結(jié)構(gòu)簡單施工方便。
2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與配置
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及原理
再循環(huán)蒸發(fā)冷卻中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu),以實適應(yīng)上位監(jiān)控微機(jī)和個控制站相距較遠(yuǎn)的具體情況。要求對溫度采集精度達(dá)到+-1℃,控制精度達(dá)到+-4℃。系統(tǒng)核心部分為通風(fēng)控制子站和送風(fēng)控制子站。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
(1)通風(fēng)控制子站 調(diào)節(jié)器將事內(nèi)溫度與設(shè)定溫度相比較,去控制送風(fēng)變頻器,使其偏差為允許范圍。
(2)送風(fēng)溫度控制子站(溫度調(diào)節(jié)控制子站)調(diào)節(jié)器測量送風(fēng)溫度,在冬季制熱時,控制熱水調(diào)節(jié)閥的開度,達(dá)到穩(wěn)定送風(fēng)溫度。
?。?)顯示報警控制子站 一是對夏季的制冷通過控制冷水泵的開和關(guān),當(dāng)冷水淋到循環(huán)水管上時產(chǎn)生蒸發(fā)吸收熱量,促使循環(huán)水降溫,由此提供了涼空氣。二是根據(jù)室外溫度,通過光字牌提示得知溫度范圍,進(jìn)風(fēng)過濾器如果被堵塞,光字牌則發(fā)出光報警信號等。
2.2 系統(tǒng)硬件配置
系統(tǒng)上位監(jiān)控微機(jī)選用研華IPC-610P工控機(jī)。采用RS485T通訊線每條線可連接101個地址,通訊距離1200米。
通風(fēng)、送風(fēng)子站分別由數(shù)字調(diào)節(jié)器作為控制單元,通風(fēng)子站由變頻器-風(fēng)機(jī)作為執(zhí)行單元,送風(fēng)子站由調(diào)節(jié)器作為執(zhí)行單元。數(shù)字調(diào)節(jié)器采用AI-808P智能工業(yè)調(diào)節(jié)器,儀表精度0.2級。變頻器采用TD2000系列平方轉(zhuǎn)矩變頻器,PWM控制方式,性能好,又有利節(jié)約能源。
3 通風(fēng)、送風(fēng)的自動調(diào)節(jié)
通風(fēng)、送風(fēng)的控制原理分別由圖2、圖3所示。控制量分別為室內(nèi)溫度和送風(fēng)溫度。其中通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)器控制方式設(shè)定夏天為正作用方式,冬天為反作用調(diào)節(jié)方式。
作為大慣性負(fù)載,通??蛇xAI-808P 中智能PID參數(shù)自整定方式整定調(diào)節(jié)器動態(tài)參數(shù),經(jīng)現(xiàn)場實際調(diào)試,很容易使系統(tǒng)獲得良好的動、靜態(tài)性能。在冬季,送風(fēng)調(diào)節(jié)器加熱控制精度能達(dá)到+-2.2℃。對于室內(nèi)溫度控制,通風(fēng)調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié),空氣流量易達(dá)到非常穩(wěn)定的調(diào)節(jié)效果。
AI-808PA2XL2L2S4調(diào)節(jié)器參數(shù)
手動自整定:
第一步:設(shè)定程序段C01=30 T01=120給定值;啟動運行;
第二步:按手動/自動切換A/M鍵切手動;
第三步:先用手動方式進(jìn)行調(diào)節(jié)閥門,等手動調(diào)節(jié)基本穩(wěn)定后,再在手動狀態(tài)下啟動自整定,按A/M鍵2秒鐘出現(xiàn)“At”字樣,此時儀表輸出值限制在當(dāng)前手動值±10%的范圍,而不是OPL及OPH定義的范圍,從而避免了生產(chǎn)現(xiàn)場不允許閥門大幅度變化的現(xiàn)象。經(jīng)2~3次振蕩后,顯示器停止閃動“At”字樣即可。此時自整定參數(shù)M5、P、t自動計算出控制參數(shù)。
在上位機(jī)軟件顯示工藝流程圖,設(shè)立了控制操作平臺。設(shè)置調(diào)節(jié)器的作用方向按鍵,用于冬天與夏天的切換;可設(shè)定給定值,手動/自動切換,手動狀態(tài)時可設(shè)定手動輸出值,改變閥門的位置,12個參數(shù)同時顯示數(shù)據(jù)、曲線、偏差報警,實時提醒隨時出現(xiàn),實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控,通訊距離達(dá)1200米。
4 系統(tǒng)功能及界面軟件設(shè)計與實現(xiàn)
4.1軟件設(shè)計
在上位監(jiān)控微機(jī)上顯示中央空調(diào)的整個工作狀況,如空氣流動、過程參數(shù)、按鈕設(shè)置等,并具有兩級授權(quán)的操作性能,即一般值守人員的操作界面(只能觀測數(shù)據(jù)和進(jìn)行不涉及系統(tǒng)設(shè)置的操作)和工程師操作界面(根據(jù)口令進(jìn)入,可以設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù),下載到各控制站)。軟件設(shè)計如下:
(1)運行畫面顯示 變頻器啟動、管線內(nèi)氣體流動,室外溫度、濕度、室內(nèi)溫度、送風(fēng)溫度、熱水閥開度、送風(fēng)、回風(fēng)變頻器頻率及水泵運行狀態(tài)等。
?。?)操作 用戶可對送風(fēng)溫度和室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置;用戶可用鼠標(biāo)點擊按鈕開關(guān),手動啟停送風(fēng)、回風(fēng)變頻器;可點擊“清除”按鈕,清除系統(tǒng)信息顯示;可點擊“調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置”按鈕,輸入口令后對1、2調(diào)節(jié)器及3號數(shù)字顯示器的大部分參數(shù)進(jìn)行查看和設(shè)置
?。?)報警 變頻器、溫度等發(fā)生異常報警時,相應(yīng)的顯示會發(fā)生閃爍;空氣過濾器發(fā)生報警時,相應(yīng)的顯示位置會周期性的變成紅色。
4.2 軟件的實現(xiàn)
?。?)初始工作 打開文件讀取系統(tǒng)參數(shù)表,參數(shù)修改完后退出保存。打開初始化通訊端口COM3和COM4(波特率9600,無奇偶效驗位N,8數(shù)據(jù)位,2位停止位)。檢測現(xiàn)有工作狀態(tài),顯示設(shè)置的相應(yīng)工作狀態(tài)(變頻器、水泵起停,調(diào)節(jié)閥開度等)。
?。?)掃描任務(wù) 起動掃描任務(wù)檢測溫度設(shè)定、變頻器起停狀態(tài),讀取測量值,在檢測位置上分別顯示數(shù)值及狀態(tài)??刂戚敵鲆繇憟缶白冾l器的起停,刷新顯示值,根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等。
5 系統(tǒng)運行結(jié)果
該系統(tǒng)在新疆廠房安裝調(diào)試投入運行,并通過驗收。集中控制室內(nèi)及廠房內(nèi)均達(dá)到和超過預(yù)定的各種技術(shù)指標(biāo)要求。系統(tǒng)投入運行一年來,性能穩(wěn)定、可靠。系統(tǒng)實際達(dá)到的各種監(jiān)控參數(shù)。