În calitate de furnizor de răcitoare cu șurub răcite cu apă, sunt încântat să discut despre modul în care logica de control a acestor răcitoare poate optimiza utilizarea energiei. Știi, eficiența energetică este o afacere uriașă în zilele noastre, nu doar pentru a economisi niște bani, ci și pentru a ne aduce contribuția pentru mediu.
1. Obiectivele principale ale logicii de control
Logica de control a unui răcitor cu șurub răcit cu apă se concentrează de obicei pe următoarele obiective:
Îndeplinește cerințele privind sarcina de răcire: Mențineți temperatura de alimentare cu apă rece sau temperatura de retur în intervalul setat.
Asigurați siguranța în exploatare: Evitați ciclurile frecvente de pornire-oprire a compresorului, slăbirea lichidului, presiunea anormală a uleiului, temperatura excesivă de descărcare, suprasarcina motorului și alte probleme.
Optimizați temperaturile de evaporare și condensare: În timp ce îndepliniți cerințele de proces și de confort, creșteți temperatura de evaporare și reduceți temperatura de condensare cât mai mult posibil pentru a îmbunătăți COP.
Realizați potrivirea sarcinii: Reglați capacitatea compresorului în funcție de sarcina reală de răcire pentru a evita „supradimensionarea pentru o sarcină mică”.
Coordonați echipamentele pe partea de apă și pe partea de aer: Pompele de apă răcită, pompele de apă din condensator, ventilatoarele turnului de răcire, supapele și alte componente trebuie controlate în mod coordonat.
Sprijină controlul grupului și gestionarea de la distanță: Mai multe răcitoare ar trebui să fie capabile de rotație, punere în trepte, comutare de eroare, încărcare de date și diagnosticare la distanță.
2. Potrivirea sarcinii și controlul capacității compresorului
Sarcina de răcire a unui răcitor nu este constantă. Temperatura exterioară, ocuparea în interior, câștigul de căldură al echipamentului, ritmul de producție a procesului, orientarea clădirii și condițiile de umbrire afectează toate încărcătura. Logica de control trebuie să detecteze schimbările de sarcină în timp real și să ajusteze puterea compresorului.
Metodele comune de control al capacității pentru compresoarele cu șurub răcite cu apă includ:
Control continuu al supapei glisante: Supapa glisantă modifică lungimea efectivă de compresie a rotorului, permițând controlul continuu al capacității în aproximativ 25%–100%. Aceasta este metoda cea mai frecvent utilizată în răcitoarele tradiționale cu șurub.
Unitate cu viteză variabilă (VSD): Capacitatea compresorului este ajustată prin schimbarea vitezei compresorului. Eficiența la sarcină parțială este mai mare, potrivită în special pentru aplicații cu fluctuații mari de sarcină.
Control hibrid: Combinând frecvența variabilă și controlul supapei glisante pentru a obține atât o gamă largă de sarcini, cât și o eficiență bună la sarcină parțială.
Trebuie remarcat faptul cănu toate răcitoarele cu șurub răcite cu apă sunt echipate cu VSD. Utilizarea VSD-ului depinde de poziționarea modelului, caracteristicile de încărcare, bugetul de investiții și cerințele de eficiență energetică. Prin urmare, o declarație mai precisă este: logica de control ajustează capacitatea compresorului prin supapă glisantă, frecvență variabilă sau metode hibride bazate pe abaterea temperaturii apei răcite și rata de schimbare.
Logica de control ar trebui să stabilească, de asemenea, benzi moarte rezonabile de încărcare/descărcare, întârzieri de timp și limite de viteză pentru a evita încărcarea/descărcarea frecventă a compresorului sau ciclurile frecvente de pornire-oprire. Pentru răcitoarele cu șurub cu capete multiple de compresor, secvența pornire-oprire și distribuția sarcinii între capete trebuie, de asemenea, optimizate.
3. Controlul buclei de apă răcită
Circuitul de apă răcită transportă capacitatea de răcire generată în evaporator către terminalele de aer condiționat sau echipamentele de proces. Logica de control monitorizează de obicei temperatura de alimentare cu apă răcită, temperatura de retur, debitul și presiunea diferențială.
Strategiile comune de control includ:
Controlul temperaturii apei de alimentare: Utilizați temperatura de alimentare cu apă rece ca variabilă primară controlată și mențineți-o aproape de punctul de referință. Dacă temperatura de alimentare este sub punctul de referință, reduceți capacitatea compresorului; dacă este peste punctul de referință, creșteți capacitatea.
Controlul temperaturii apei de retur: Utilizați temperatura apei de retur sau diferența de temperatură de alimentare-retur ca referință pentru a determina modificările sarcinii terminale.
Controlul diferenței de temperatură și reglarea debitului: În sistemele cu debit variabil, reglați frecvența pompei de apă răcită în funcție de diferența de temperatură de alimentare-retur și de presiunea diferențială a buclei celei mai nefavorabile.
Controlul presiunii diferențiale: Mențineți presiunea diferențială cerută de terminalul cel mai nefavorabil pentru a evita claperea excesivă a supapei.
Control de bypass: Când debitul terminal este mai mic decât debitul minim necesar de răcitor, deschideți supapa de bypass pentru a asigura un debit minim pe partea apei prin evaporator.
Resetarea temperaturii apei răcite: Când cerințele de umiditate permit, ridicați în mod corespunzător temperatura de alimentare cu apă răcită. Acest lucru poate crește temperatura de evaporare și poate îmbunătăți COP-ul răcitorului. Creșterea specifică depinde de model, agent frigorific și condițiile de funcționare.
Cheia pentru controlul apei răcite este:în timp ce îndepliniți cerințele terminale de dezumidificare și confort, creșteți temperatura de alimentare cu apă răcită cât mai mult posibil și asigurați un debit minim pe partea apei și o presiune diferențială stabilă.
4. Controlul buclei de apă a condensatorului
Bucla de apă a condensatorului elimină căldura condensatorului din condensator. Calitatea controlului său afectează direct temperatura de condensare și eficiența răcitorului. Cu cât temperatura apei din condensator este mai mică, cu atât temperatura de condensare este în general mai mică, cu atât consumul de putere a compresorului este mai mic și COP-ul răcitorului de lichid este mai mare. Cu toate acestea, temperatura excesiv de scăzută a apei din condensator poate provoca, de asemenea, modificări ale vâscozității uleiului de lubrifiere, migrarea agentului frigorific și alte probleme, așa că este necesar un control complet.
Strategiile comune de control includ:
Controlul temperaturii de alimentare cu apă a condensatorului: Mențineți temperatura de alimentare cu apă a condensatorului în intervalul setat utilizând controlul frecvenței variabile a ventilatorului turnului de răcire.
Apropiați controlul temperaturii: Controlați apropierea dintre temperatura apei de ieșire a turnului de răcire și temperatura exterioară a bulbului umed. Cu cât abordarea este mai mică, cu atât eficiența turnului de răcire este mai mare, dar cu atât consumul de energie al ventilatorului este mai mare.
Controlul frecvenței variabile a ventilatorului turnului de răcire: Reglați viteza ventilatorului pe baza temperaturii apei din condensator sau a presiunii de condensare. Aceasta este cea mai comună și mai sigură metodă de economisire a energiei pe partea de apă a condensatorului.
Controlul debitului variabil al apei din condensator: Pe premisa îndeplinirii debitului minim și vitezei minime ale condensatorului, frecvența pompei de apă a condensatorului poate fi ajustată în funcție de sarcina termică și diferența de temperatură. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul căenergia nu poate fi economisită doar prin reducerea debitului de apă din condensator. Dacă debitul este prea scăzut, viteza de curgere în tuburile de schimb de căldură va fi insuficientă, turbulența se va slăbi, riscul de murdărire va crește, iar temperatura de condensare poate chiar să crească, determinând în schimb creșterea consumului de putere a compresorului.
Resetarea temperaturii de condensare: Reglați dinamic ținta temperaturii de condensare în funcție de temperatura exterioară a bulbului umed și de sarcina răcitorului.
Răcire liberă și răcire naturală: În anotimpurile cu temperaturi scăzute sau în regiunile cu latitudini înalte, turnurile de răcire sau răcitoarele uscate pot fi folosite pentru a asigura răcirea directă, reducând timpul de funcționare a compresorului.
Prin urmare, economia de energie pe partea de apă a condensatorului ar trebui să acorde prioritate:controlul frecvenței variabile a ventilatorului turnului de răcire, resetarea temperaturii apei condensatorului, optimizarea presiunii de condensare și combinația de control al frecvenței variabile a pompei cu protecție la debit minim.
5. Condiții de mediu și control predictiv
Condițiile de mediu au un impact semnificativ asupra eficienței răcitoarelor cu șurub răcite cu apă. Cu cât temperatura exterioară a becului umed este mai mică, cu atât este mai mică temperatura apei la ieșirea turnului de răcire, cu atât temperatura de condensare este mai mică și eficiența răcitorului de lichid este mai mare. Logica de control ar trebui să optimizeze dinamic temperatura apei din condensator pe baza temperaturii și umidității exterioare, a performanței turnului de răcire și a încărcării răcitorului.
Unele sisteme de control avansate folosesc, de asemenea, control predictiv sau control predictiv model (MPC). Ideea de bază este:
Colectați date istorice de funcționare, prognoze meteo, ocuparea clădirilor, planuri de producție și alte informații;
Stabiliți un model de predicție a sarcinii;
Reglați în avans încărcarea/descărcarea răcitorului, temperatura apei răcite, temperatura apei condensatorului și viteza ventilatorului turnului de răcire;
Evitați vârfurile consumului de energie și pornirea-oprirea frecventă a echipamentelor cauzate de schimbări bruște de sarcină.
Cu toate acestea, controlul predictiv nu este disponibil pentru toate răcitoarele. Este nevoie de senzori de înaltă calitate, comunicare stabilă, date suficiente, modele rezonabile și integrare în sistem. Pentru proiectele obișnuite, o abordare mai practică este de a face o treabă bună în controlul PID, resetarea temperaturii, controlul stadii chillerului și interblocarea echipamentelor.
6. Economie de energie la nivel de sistem și strategii de control de grup
Optimizarea controlului unui singur chiller este doar primul pas. Pentru o cameră de fabrică cu mai multe răcitoare cu șurub răcite cu apă, controlul grupului la nivel de sistem oferă adesea un potențial mai mare de economisire a energiei.
Strategiile comune de control de grup includ:
Controlul stadiilor chillerului: Determinați câte răcitoare de lichid să pornească pe baza sarcinii totale de răcire și a intervalului de funcționare eficient al fiecărui răcitor.
Operație de rotație: Echilibrați orele de funcționare între răcitoare pentru a prelungi durata de viață generală.
Distribuția sarcinii: Prioritizați răcitoarele de înaltă eficiență pentru sarcina de bază și răcitoarele cu eficiență mai mică pentru bărbierirea vârfurilor.
Resetarea temperaturii apei răcite și a condensatorului: Reglați dinamic punctele de setare ale temperaturii în funcție de temperatura exterioară a bulbului umed și de cererea terminalului.
Interblocarea pompei și a turnului de răcire: Optimizați pompele de apă răcită, pompele de apă din condensator și ventilatoarele turnului de răcire în ansamblu, în loc să le controlați independent.
Comutare defecțiuni și standby: Asigurați fiabilitatea și continuitatea sistemului.
Monitorizarea datelor și analiza eficienței energetice: Urmăriți continuu COP, IPLV, NPLV, temperatura de condensare, temperatura de evaporare, supraîncălzire, temperatura de apropiere și alți indicatori.
Când evaluați eficiența energetică a unui răcitor cu șurub răcit cu apă, nu vă uitați doar la COP la sarcină completă. În funcționare efectivă, răcitorul de lichid funcționează la sarcină parțială de cele mai multe ori. Prin urmare, accentul trebuie pus pe:
POLIŢIST: Coeficient de performanta in conditii nominale;
IPLV: Valoarea de sarcină parțială integrată;
NPLV: Valoare nestandard de sarcină parțială;
Temperatura de condensare și temperatura de evaporare: Afectează direct eficiența reală de funcționare;
Temperatura de apropiere: Reflectă curățenia și performanța schimbătorului de căldură.
7. Întreținere și fiabilitate
Indiferent cât de avansată este logica de control, aceasta nu poate funcționa fără o întreținere bună. Funcționarea eficientă pe termen lung a răcitoarelor cu șurub răcite cu apă necesită:
Verificați regulat nivelul uleiului compresorului, calitatea uleiului, presiunea uleiului și temperatura uleiului;
Curățați condensatoarele și evaporatoarele pentru a preveni depunerile și murdărirea;
Efectuați tratarea adecvată a apei pentru apa din condensator și apa răcită;
Calibrați senzorii de temperatură, presiune și debit;
Inspectați distribuția de apă a turnului de răcire, umplerea și ventilatoarele;
Verificați funcționarea supapei, bypass-ului și variatorului de frecvență;
Analizați datele de operare și identificați tendințele anormale în timp.
8. Concluzie
Logica de control a unui răcitor cu șurub răcit cu apă determină direct eficiența energetică, fiabilitatea și durata de viață a acestuia. O strategie de control profesională ar trebui:
Reglați capacitatea compresorului prin supapă glisantă, frecvență variabilă sau metode hibride pe baza abaterii temperaturii apei răcite și a ratei de schimbare;
Optimizați buclele de apă răcită și condensator, asigurând în același timp debitul minim și presiunea diferențială;
Prioritizează reducerea temperaturii de condensare prin controlul frecvenței variabile a ventilatorului turnului de răcire și resetarea temperaturii de condensare;
Evitați pur și simplu reducerea debitului de apă din condensator, care poate cauza deteriorarea schimbului de căldură și revenirea consumului de energie;
Combinați condițiile de mediu, previziunea sarcinii și strategiile de control de grup pentru a obține economii de energie la nivel de sistem;
Monitorizați continuu indicatorii cheie, cum ar fi COP, IPLV, NPLV și temperatura de apropiere.
Dacă selectați sau optimizați un răcitor cu șurub răcit cu apă, este recomandat să nu vă concentrați doar pe marca compresorului și pe parametrii de sarcină completă, ci și pe logica de control, eficiența la sarcină parțială, strategiile de interblocare pe partea apei și asistența post-vânzare. În calitate de furnizor de răcitoare cu șurub răcit cu apă, putem oferi selecție personalizată, optimizare a schemei de control și recomandări de operare și întreținere pentru a ajuta sistemul dumneavoastră de răcire să rămână eficient, stabil și de încredere pe tot parcursul anului.
Bine ați venit să ne contactați pentru a discuta despre răcitoarele cu șurub răcite cu apă și soluțiile de control care economisesc energie potrivite pentru proiectul dvs.
Referințe
Manual ASHRAE. Sisteme și echipamente de încălzire, ventilație și aer condiționat. Societatea Americană a Inginerilor de Încălzire, Refrigerare și Aer condiționat.
Dossat, RJ Principiile Refrigerării. Prentice - Hall, Inc.