開式冷卻塔與冷水機組如何實現(xiàn)耗能最優(yōu)?
2022/3/31 11:36:13 / 作者:循環(huán)冷卻水處理設(shè)備公司廠家 / 來源:山藝環(huán)保
首先要解決的一個問題,冷卻系統(tǒng)(冷卻水泵+風(fēng)機)的能耗與主機能耗的比例關(guān)系。
冷卻系統(tǒng)能耗占比較大時,以保證冷卻塔的節(jié)能運行為主;冷卻系統(tǒng)占比較小時,以保證主機的節(jié)能運行為主。
所以問題第一步是確認占比多少是分界面
確認之后開始實施控制策略:冷卻塔節(jié)能運行為主、主機節(jié)能運行為主。
冷卻系統(tǒng)的節(jié)能控制運行又可以分為冷卻水泵的變速運行(題主簡化為工頻)與冷卻風(fēng)機的變速運行,具體的控制方案就有很多了。想補充一點,冷卻塔風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)和冷卻水泵的運行調(diào)節(jié)也具有耦合關(guān)系,兩者的控制跟冷卻塔是單塔運行還是全塔運行也有關(guān),全塔運行會影響到冷卻塔設(shè)備的使用壽命。
問題比剛剛分析得要復(fù)雜得多,表現(xiàn)在:
1以上是非此即彼的一個控制邏輯,事實上,控制的分界面應(yīng)該是個域。
2 外界氣象條件的變化會影響冷卻系統(tǒng),也會影響負荷率,進而影響的能耗占比,也就是說能耗占比是一直變化的,所以我們剛剛的分界面也是一直變化的,time-variant。
3 互相耦合的參數(shù)越來越多,相對某一種系統(tǒng)形式所得的答案并不具備普適性。
剛剛是從hard control的角度一點點推理,似乎不能解決題主的終極疑惑,接下來要換個思路。
題主問的就是怎樣的冷卻塔出水溫度(冷凝器進水溫度),能讓冷卻塔風(fēng)機能耗+冷卻水泵能耗+主機能耗最小化。這個問題其實就是一個最優(yōu)化控制問題,我們是可以采用一種基于模型的控制方法,首先建立一個預(yù)測模型來預(yù)測在不同設(shè)定值下的能耗特性和響應(yīng)速度,再利用一種尋優(yōu)算法(e.g. GA算法)來高效地找到最優(yōu)值。預(yù)測模型有很多,黑箱、白箱、灰箱,最重要的是要有validation。
從控制角度理解:
1.找到冷機能接受的最低冷卻水進水溫度,比如15度,在冷卻水冷卻能力富裕的季節(jié)/時段就讓冷卻系統(tǒng)馬力全開吧,制造別低于15度。
2.如果低于15度,也就是冷卻能力實在富余太多的時候,先調(diào)節(jié)風(fēng)扇(變頻,雙速,開關(guān)等),還富余的話,依次關(guān)閉冷卻塔水閥,減少臺數(shù),最后的調(diào)節(jié)手段是旁通。
3.總之,冷卻塔盡量全開,冷卻水泵根據(jù)冷機開,最大可能的利用冷卻能力。
冷卻塔的效率=Tout-Tin/Tout-Ts,Tin是冷凝器進水溫度,Tout是冷凝器出水溫度,Ts是室外濕球溫度,一般來說效率不會大于80%,再進一步提高風(fēng)量,效率也不會有所提高 。當(dāng)然還看具體廠牌。當(dāng)效率已經(jīng)達到最大值,冷卻塔出水溫度高于Tin min,冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速不變,當(dāng)未達到最大值,風(fēng)機可提高轉(zhuǎn)速,進一步降低冷凝器進水溫度,提高主機能耗。
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