中央空调控制系统设计报告(3)

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告

4.2.冷热源、冷热水控制、监测系统设计

控制系统的任务：适时控制基本设备的输出量，使其与符合变化相匹配，以保证被控参数（如温度、湿度、压力、流量等）达到给定值，同时也应保证制冷装置安全运行，参数超限保护及报警、参数记录、故障显示诊断等。 4.2.1冷热源机房的组成：

1. 冷水机组：

这是空调系统的制冷源，通往各个房间的循环水由冷水机组进行“内部交换”，降温为“冷却水”。

2. 冷却塔：

利用空气同水的接触（直接或间接） 来降低水的温度，为冷水机组提供冷却水。 3. 外部热交换系统： 由两个循环水系统组成——

冷冻水系统：由冷冻水泵和冷冻水管道组成。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻水泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间的温度下降。

冷却水系统：由冷却水泵和冷却水管道组成。冷水机组进行热交换，使冷冻水温度降低的同时，释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却水泵将升温冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降温后的冷却水送回至冷却机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

4. 膨胀水箱及补水泵：

为了补偿闭式系统中存水因温度温度变化而引起的体积膨胀余地并有利于系统内的空气排除而设置膨胀水箱。同时能起到补水箱的作用，当系统冷冻水由于蒸发等因素减少时向系统补充水量。 4.2.2螺杆式冷水机组的特点

在本工程的设计要求中，冷水机组选择的是螺杆式冷水机组。 螺杆式冷水机组的主要特点有：

1)与活塞式冷水机组相比，结构简单，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运转平稳，振动小，易损件少，运行可靠。

2) 容积效率较高，压缩比大。

3) 对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，液击危险性小。 4) 润滑油系统比较庞大而复杂，耗油量较大。

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5) 噪声比离心式的高。

4.2.3冷热源的监测与自动控制的主要功能

1）基本参数的测量

参数的测量是使冷热源系统能够安全正常运行的基本保证。冷热源系统中的基本参数包括：各机组的运行、故障、手自动参数；冷冻水、热水循环系统总管的温度、流量，有的会同时考虑压力；冷冻水泵、热水循环水泵的运行、故障、手自动参数；冷却水循环系统总管的温度、冷却水泵和冷却塔风机的运行、故障、手自动参数；分集水器之间旁通阀的压差反馈；以及冷冻、冷却水路的电动阀门的开关状态。

2）基本的能量调节

主要是机组本身的能量调节，机组根据水温自动调节导叶的开度或滑阀位置，给系统增减热量或者冷量，电机电流会随之改变。

3）冷热源系统的全面调节与控制

即根据测量参数和设定值，合理安排设备的开停顺序和适当地确定设备的运行台数，最终实现“无人机房”。这是计算机系统发挥其可计算性的优势，通过合理的调节控制，节省运行能耗，产生经济效益的途径，也是计算机控制系统与常规仪表调节或手动调节的主要区别所在。温度控制结构见图1。

温度设定控制器负荷扰动阀门执行器控制冷水流量表冷器换热对流空调对象被控温度温度测量传感器

图1 温度控制结构

4.2.4冷冻站监控系统的作用

通过对冷水机组、冷却水塔、冷水循环泵台数的控制，在满足室内舒适度或工艺温湿度的参数条件下，有效地、大幅度地降低冷源设备的能量消耗，并能保护设备安全运行。

水冷螺杆式冷水机组控制系统硬件结构示意图见图2

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计算机PLCPLCPLC相序保护油压保护风机保护机内热保护进水温度出水温度

图2 水冷螺杆式冷水机组控制系统硬件结构示意图

常见的冷冻站监控系统原理图：见图3

MTFTFFTTMMTFMTTMT124567891112131415161718192022231021 图3 冷冻站监控系统原理图

4.3.新风机组、中央空调机组的控制系统设计

4.3.1新风门及风机的监测控制方案

1）新风机组运行参数的监测：新风进口温湿度；新风出口温湿度，防冻报警，过滤器两端压差报警，回水电动调节阀、蒸汽加湿电动调节阀开度显示，新风状态显示与故障报警。

2）新风机组运行参数的自动控制，把温度传感器测量的新风机出口风温送入DDC

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与给定值比较，根据温度偏差，由DDC按照PID规律调节表冷器回水电动调节阀开度来控制空气的温度。新风机的湿度自动调节表冷器回水电动调节阀开度来控制空气的湿度。新风机的湿度自动调节，把湿度传感器测量的新风出口湿度送入DDC与给定值比较，根据偏差，由DDC按照PID规律调节加湿阀控制蒸汽量控制空气的湿度。

3）风机盘管内风机和其他电动阀的控制是由于安装在空调房间内的带三速开关的室内温控器（TC）来完成。TC是一个完全的负反馈式温控系统，它由室温控制器和电动阀组成，通过调节冷、热水量而改变盘管的供冷和供热量，控制室内的温湿度。当拨动TC上面的“高、中、低”三档的任意键，风机盘管内的风机按照选择的风速向房内供风，使室内温度保持在所需的范围之内。 4.3.2保护功能

冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，应该停止风机工作，关闭新风阀门，以防止机组内温度过低导致冻裂空气—水换热器；当热水恢复正常供热时，应该能启动风机，打开新风阀，恢复机组正常工作。 4.3.3集中管理功能

智能大楼各机组附近的DDC控制装置通过现场总线与相应的中央管理机相连，于是可以显示各机组启/停状态；传送温度、湿度及各阀门状态值；发出任一机组的启/停控制信号；修改送风参数设定值；任一新风机组工作出现异常时，发出报警信号。空调机组的调节对象是相应区域的温度、湿度参数，因此，送入装置的输入信号还包括被调区域内的温、湿度信号。当被调区域较大时，应安装几组温、湿度测点，以各点测量信号的平均值或重要位置的测量值作为反馈信号；若被调区域与空调机组DDC 装置安装现场距离较远时，可专设一台智能化的数据采集装置装于被调区域，将测量信息处理后通过现场总线送至空调DDC装置。在控制方式上，一般采用串级调节方式，以防室内外的热干扰、空调区域的热惯性以及各种调节阀门的非线性等因素的影响。

4.3.4新风系统控制流程图 见图4

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开始开启空调机组Ｙ空调机组是否处于故障状态Ｙ向系统主机发出该空调机组故障信号Ｎ根据新风温度调节新回风门开度关闭空调机组Ｎ空调机组滤网状态是否ＡＬＡＲＭ？关闭温湿度调节阀关闭新回风阀Ｙ结束向系统主机发出空调机组滤网报警Ｎ回风温湿度是否不等于设定温湿度ＹＤＤＣ根据ＰＩＤ控制算法向相应阀门输出控制信号到设定时间ＮＹ关空调机组结束 图4新风系统控制流程图

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