專利名稱：一種集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集中供冷系統(tǒng)的自動化控制領(lǐng)域，具體涉及一種集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，包括變頻泵的變頻調(diào)節(jié)方法、調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)方法和冷水機組的群控方法。
背景技術(shù)：
集中供冷系統(tǒng)是于集中冷站處集中制冷，然后通過泵和冷凍水管網(wǎng)將集中制冷負荷實時送達到各末端，實現(xiàn)對遠端大區(qū)域大空間環(huán)境溫度的自動化控制。其控制難點主要有1、每個集中供冷站要控制冷水機組、變頻泵等智能設(shè)備多套，末端組合空調(diào)多臺，要求調(diào)控的過程變量很多，屬于多變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)因素多，無法精確建立控制模型。
2、冷凍水傳輸距離遠，系統(tǒng)的時延長，很難實現(xiàn)實時控制。
3、在控制過程中，一次泵的流量要盡可能與冷水機的運行效率相匹配、二次泵的流量要實時跟蹤末端組合空調(diào)的需求量、多臺末端組合空調(diào)流量在調(diào)節(jié)過程中也存在互相干擾，使變頻泵、調(diào)節(jié)閥等流量調(diào)節(jié)設(shè)備必須兼顧多流量的調(diào)節(jié)與匹配，按常規(guī)控制會經(jīng)常在最小值和最大值之間來回跳變，系統(tǒng)很不穩(wěn)定，容易振蕩。
4、由于受季節(jié)、室外環(huán)境溫度和末端人流量變化等因素的影響，末端組合空調(diào)對冷凍水流量的需求會出現(xiàn)較大差異的變化，若使用定速泵的話，則必然不能響應末端對冷負荷的需求變化，從而造成能耗浪費，增大運營成本。
因此，需要使用變頻泵來適應末端對冷負荷需求減小或增加的變化，快速減小或增大變頻泵的運行頻率，進而對冷凍水的輸送流量進行快速動態(tài)的調(diào)整，提高集中供冷系統(tǒng)的快速響應能力，既解決冷凍水遠程傳輸時的流量匹配問題，又較定速泵節(jié)能，節(jié)約運營成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一種集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，通過系統(tǒng)解耦，將集中供冷系統(tǒng)分解為多個獨立的控制環(huán)路，通過冷水機組的群控、變頻泵的變頻調(diào)節(jié)方法、調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)方法等，使系統(tǒng)中各控制對象與控制變量既相對獨立，又相互依存，以消除各擾動變量對變頻泵調(diào)節(jié)壓差時和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)環(huán)境溫度時造成的影響，進而精確控制冷凍水管網(wǎng)壓差和環(huán)境溫度。
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，包括由冷水機組、變頻泵、冷凍水管網(wǎng)、以及末端空調(diào)機組組成的循環(huán)供冷系統(tǒng)，所述控制方法是指將循環(huán)供冷系統(tǒng)分解為多個獨立的控制環(huán)路，每一控制環(huán)路內(nèi)設(shè)定一個主要的控制變量和調(diào)整變量，通過調(diào)整變量調(diào)節(jié)控制變量的變化，不同環(huán)路之間的控制變量和調(diào)整變量互為擾動變量。
按照主元分析法的思想，將上述循環(huán)供冷系統(tǒng)中的諸多控制對象與過程控制參數(shù)分解為如下三個控制環(huán)路a)內(nèi)環(huán)——以末端空調(diào)機組及其調(diào)節(jié)閥作為最內(nèi)環(huán)，環(huán)境溫度作為控制變量，調(diào)節(jié)閥開度作為調(diào)整變量；b)中環(huán)——以變頻泵和冷凍水管網(wǎng)作為中間環(huán)，冷凍水管網(wǎng)壓差作為控制變量，變頻泵的運行頻率作為調(diào)整變量；c)外環(huán)——以冷水機組作為最外環(huán)，冷水機的輸出冷負荷作為控制變量，結(jié)合冷水機的運行效率曲線進行冷水機群控，實現(xiàn)冷水機運行臺數(shù)的控制和冷凍水出水溫度的再設(shè)定。
上述冷水機為冷負荷Q的提供者，變頻泵和冷凍水管網(wǎng)為冷負荷Q的傳遞者，末端空調(diào)機為冷負荷Q的消耗者，其中流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的冷負荷Q與調(diào)節(jié)閥的開度ψ、介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的壓差ΔP、溫差ΔT三者的乘積成正比，即Q＝K*ψ*ΔP*ΔT，其中Q為流經(jīng)末端調(diào)節(jié)閥的冷負荷，K為常數(shù)，ψ為調(diào)節(jié)閥的開度，ΔT為冷凍水流經(jīng)風機盤管或組合空調(diào)時的進/出口溫差，ΔP為冷凍水流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的壓差。通過串級調(diào)節(jié)中的內(nèi)環(huán)來消除ΔT變化對系統(tǒng)的影響，將冷凍水溫差ΔT的影響作為擾動變量，將冷凍水管網(wǎng)的壓差ΔP穩(wěn)定控制在工藝要求的某個值，使末端調(diào)節(jié)閥的冷負荷線性跟蹤調(diào)節(jié)閥的開度ψ。
上述集中供冷系統(tǒng)中冷凍水管網(wǎng)的末端設(shè)有旁通調(diào)節(jié)閥，當所有末端空調(diào)機所需冷凍水總流量小于冷水機組的輸出總量時，開啟旁通調(diào)節(jié)閥進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，實現(xiàn)小流量的泄流，使各環(huán)路的流量匹配。
在整個末端冷負荷的調(diào)節(jié)過程中，調(diào)節(jié)閥的開度ψ只是一個中間過程變量，但調(diào)節(jié)閥的開度ψ直接影響對末端環(huán)境溫度控制的響應速度，影響冷負荷的跟隨特性。因此，本發(fā)明將調(diào)節(jié)閥的開度ψ當成最內(nèi)環(huán)的主元控制因素，通過對調(diào)節(jié)閥的控制來實現(xiàn)。針對調(diào)節(jié)閥的開度控制為非線性的隨動控制的特點，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，其調(diào)節(jié)閥的開度值是不確定的。
因此，本系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)控制采用具有自適應控制的雙PID抗擾動調(diào)節(jié)方式，包括以下步驟(a)實時采集車站環(huán)境溫度作為第一PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，與實際控制要求的車站環(huán)境溫度值進行比較，通過第一PID調(diào)節(jié)器消除對車站環(huán)境溫度控制的偏差；(b)按照實際環(huán)境溫度與給定環(huán)境溫度的變化趨勢預測分析調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)整方向，對調(diào)節(jié)閥的開度值進行動態(tài)修正；(c)將修正后的開度值作用于第二PID調(diào)節(jié)器，與調(diào)節(jié)閥的反饋開度進行比較，通過第二PID調(diào)節(jié)器消除給定開度與實際運行開度的偏差，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥開度ψ的穩(wěn)定控制。
在上述調(diào)節(jié)閥開度的調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)步驟(a)對調(diào)節(jié)閥開度及室外環(huán)境溫度擾動變量對冷負荷的調(diào)節(jié)，獲得符合工藝要求的車站環(huán)境溫度；根據(jù)步驟(b)中實際溫度與給定溫度的變化趨勢修正調(diào)節(jié)閥的動態(tài)給定開度；根據(jù)步驟(c)對給定開度自適應調(diào)整后，使調(diào)節(jié)閥實際開度既變化，又能有規(guī)律地穩(wěn)定在某個值附近，獲得調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定運行。
集中供冷系統(tǒng)的整個冷凍水管網(wǎng)系統(tǒng)可以看成一個密閉容器，在冷凍水管網(wǎng)系統(tǒng)中冷水機的開啟臺數(shù)、冷凍水泵的流量大小、調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)整等均會影響壓差ΔP。因此，本方案將壓差ΔP當成中間環(huán)的主控制變量，通過對變頻泵的運行頻率調(diào)整來實現(xiàn)。針對變頻泵的運行頻率控制為非線性的隨動控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，其變頻泵的運行頻率值是不確定的。
因此，本系統(tǒng)的中環(huán)控制采用具有自適應控制的雙PID抗擾動調(diào)節(jié)方式，包括以下步驟(a)實時收集變頻泵出口和末端冷凍水管網(wǎng)的供/回水壓差，作為第一PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，與實際操作給定的各具體支管壓差進行比較，通過第一PID調(diào)節(jié)器消除實際管路壓差與給定壓差的偏差；(b)按照實際壓差相對于給定壓差的變化趨勢預測分析變頻泵的運行頻率調(diào)整方向，對變頻泵的運行頻率進行動態(tài)修正；(c)將修正后的給定頻率作用于第二PID調(diào)節(jié)器，與變頻泵的反饋頻率進行比較，通過第二PID調(diào)節(jié)器消除給定頻率與實際運行頻率的偏差，實現(xiàn)對變頻泵運行頻率的穩(wěn)定控制。
在上述變頻泵的變頻調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)步驟(a)對變頻泵的運行頻率及調(diào)節(jié)閥開度擾動變量對變頻泵流量進行調(diào)節(jié)，獲得符合工藝要求的壓差；根據(jù)步驟(b)中實際壓差與給定壓差的變化趨勢修正變頻泵的動態(tài)給定運行頻率；根據(jù)步驟(c)對結(jié)合實際給定運行頻率自適應調(diào)整后，使變頻泵的運行頻率既變化，又能有規(guī)律地穩(wěn)定在某個值附近，獲得變頻泵的穩(wěn)定運行。
集中供冷系統(tǒng)正常運行時整個冷凍水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個大的貯能系統(tǒng)，對末端冷負荷需求變化時有較好的緩沖作用，但從長時間運行來分析，系統(tǒng)的貯能應盡可能與末端冷負荷的需求同步，最好是實現(xiàn)對末端冷負荷需求的跟蹤控制。即系統(tǒng)開機時貯能要適當，使冷負荷跟蹤控制的響應時間盡可能短；在正常運行時，當末端冷負荷需求發(fā)生較大變化時，應對冷水機的冷凍水輸出溫度進行修正，使冷負荷跟蹤控制的響應速度快，提前對系統(tǒng)的冷負荷產(chǎn)出量進行控制，解決冷凍水傳輸大慣性與長延時控制難題。
本系統(tǒng)外環(huán)中冷水機輸出冷負荷的調(diào)節(jié)方法包括以下步驟(a)在系統(tǒng)開機時利用室外環(huán)境溫度預測當天的冷負荷變化范圍，確定當天冷負荷的基準點，使系統(tǒng)開機的過渡過程中系統(tǒng)貯冷量適當；(b)系統(tǒng)正常運行時，利用調(diào)節(jié)閥開度的變化和冷凍水管網(wǎng)壓差的變化，預測冷負荷的變化趨勢，對冷水機的冷凍水輸出溫度進行修正；(c)提前控制系統(tǒng)的冷負荷產(chǎn)出量，使冷負荷跟蹤控制的響應速度明顯加快，解決冷凍水傳輸大慣性與長延時控制難題在上述冷水機輸出冷負荷的調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)步驟(a)預測當天冷負荷控制的基準點；根據(jù)步驟(b)預測正常運行時冷負荷控制的變化趨勢；根據(jù)步驟(c)利用對冷負荷的預測值提前對冷水機的制冷量輸出進行調(diào)節(jié)，獲得較好的系統(tǒng)響應速度。
本發(fā)明的有益效果在于1)為集中供冷站的全自動化控制提供了系統(tǒng)地解決方案，可通過本發(fā)明將冷水機、變頻泵、調(diào)節(jié)閥等關(guān)鍵設(shè)備的控制相對獨立開來，將彼此之間的影響當作擾動量處理，使控制目標明確，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
2)可通過本發(fā)明建立起集中供冷變頻泵的雙PID抗擾動自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用該雙PID抗擾動自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能精確控制冷凍水管網(wǎng)壓差，使其穩(wěn)定在工藝要求的某個值附近，進而達到節(jié)能和降低運營成本的目的，可應用到地下軌道車站集中供冷系統(tǒng)或多樓層小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)中。
3)可通過本發(fā)明建立起集中供冷調(diào)節(jié)閥的雙PID抗擾動自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用該雙PID抗擾動自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能精確控制環(huán)境溫度，使其穩(wěn)定在工藝要求的某個值附近，進而達到節(jié)能和降低運營成本的目的，可應用到地下軌道車站集中供冷系統(tǒng)和所有使用組合空調(diào)作末端的空調(diào)系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明所述集中供冷系統(tǒng)的三環(huán)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明所述調(diào)節(jié)閥的控制流程框圖；圖3為本發(fā)明所述變頻泵的控制流程框圖；圖4為本發(fā)明所述冷水機組的控制流程框圖。
具體實施例方式
如圖1所示，將整個冷站的空調(diào)供水系統(tǒng)分解為一個三環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按照主元分析法的思想，將系統(tǒng)中的諸多控制對象與過程控制參數(shù)分解開來考慮，使冷水機群控、變頻泵控制、調(diào)節(jié)閥控制既相對獨立，又互相依存，控制目標明確。具體描述如下1、控制對象與控制變量解耦1)以末端空調(diào)機及其調(diào)節(jié)閥的控制作為內(nèi)環(huán)，以環(huán)境溫度作為控制變量，調(diào)節(jié)閥開度作為調(diào)整變量，其他例如冷凍水溫度、車站客流量、冷凍水壓差等作為擾動變量；2)以變頻泵和冷凍水管網(wǎng)的控制作為中間環(huán)，以冷凍水管網(wǎng)壓差作為控制變量，變頻泵的運行頻率作為調(diào)整變量，其他例如調(diào)節(jié)閥的開度、冷凍水溫度、環(huán)境溫度等作為擾動變量；3)以冷水機組的群控作為最外環(huán)，以冷負荷作為控制變量，結(jié)合冷水機的運行效率曲線進行冷水機群控，實現(xiàn)冷水機運行臺數(shù)的控制和冷凍水出水溫度的再設(shè)定，將其他因素作為擾動變量。
4)在冷凍水管網(wǎng)的末端設(shè)旁通調(diào)節(jié)閥，當所有末端空調(diào)所需冷凍水總流量較小時(小于冷水機組的輸出總量)，開啟旁通調(diào)節(jié)閥進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，實現(xiàn)小流量的泄流，使小流量時各個環(huán)節(jié)的流量匹配。
2、調(diào)節(jié)閥的控制如圖2所示，本發(fā)明所述集中供冷站調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)方法，首先將實時收集車站現(xiàn)場環(huán)境溫度Tf，作為第一個PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，與實際操作給定的車站環(huán)境溫度Tg進行比較，通過PID調(diào)節(jié)器消除實際環(huán)境溫度與給定環(huán)境溫度Tg的偏差，實現(xiàn)對車站環(huán)境溫度的精確控制。
將實際車站溫度與給定車站溫度Tg的變化趨勢DT(或變化率)作為第一個PID調(diào)節(jié)器的輸出。當變化趨勢DT為正時，確定調(diào)節(jié)閥的開度向小的方向調(diào)整，反之則向大的方向調(diào)整。另外，根據(jù)變化率的值確定每次調(diào)整的步長和調(diào)整周期，據(jù)此確定調(diào)節(jié)閥的開度動態(tài)修正值，將開度給定值φg修正后的值作用于第二個PID調(diào)節(jié)器，與實際開度進行比較，通過PID調(diào)節(jié)器消除給定開度φg與實際開度的偏差，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定控制。
3、變頻泵的控制如圖3所示，本發(fā)明所述的集中供冷變頻泵的變頻調(diào)節(jié)方法，首先將實時收集變頻泵出口和末端的供/回水壓差ΔPf，作為第一個PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，與實際操作給定的各具體支管壓差ΔPg進行比較，通過PID調(diào)節(jié)來消除實際管路壓差與給定壓差ΔPg的偏差，實現(xiàn)對管路壓差的精確控制。
將實際壓差與給定壓差ΔPg的變化趨勢DΔP(或變化率)作為第一個PID調(diào)節(jié)器的輸出。當變化趨勢DΔP為正時，確定變頻泵的頻率向小的方向調(diào)整，反之則向大的方向調(diào)整。另外，根據(jù)變化率的值確定每次調(diào)整的步長和調(diào)整周期，據(jù)此確定變頻泵運行頻率的動態(tài)修正值，將給定運行頻率Fg修正后的值作用于第二個PID調(diào)節(jié)器，與實際運行頻率進行比較，通過PID調(diào)節(jié)器消除給定運行頻率Fg與實際運行頻率的偏差，實現(xiàn)對變頻泵的穩(wěn)定控制。
本發(fā)明應用于廣州地鐵二號線的集中供冷站系統(tǒng)中，全線四個集中冷站，各管路壓差控制與變頻泵運行頻率控制均能按照實際工況的要求進行正常調(diào)節(jié)時，在滿足末端壓差控制的條件下，較定速泵綜合節(jié)能為48.26％。
具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下表

4、冷水機組的控制正常運行時整個冷凍水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個大的貯能系統(tǒng)，對末端冷負荷需求變化時有較好的緩沖作用，但從長時間運行來分析，系統(tǒng)的貯能應盡可能與末端冷負荷的需求同步，最好是實現(xiàn)對末端冷負荷需求的跟蹤控制。即系統(tǒng)開機時貯能要適當，使冷負荷跟蹤控制的響應時間盡可能短；在正常運行時，當末端冷負荷需求發(fā)生較大變化時，應對冷水機的冷凍水輸出溫度進行修正，使冷負荷跟蹤控制的響應速度快，提前對系統(tǒng)的冷負荷產(chǎn)出量進行控制。即系統(tǒng)在開機時利用室外環(huán)境溫度預測當天的冷負荷變化范圍，確定當天冷負荷的基準點，使系統(tǒng)開機的過渡過程中系統(tǒng)貯冷量適當。正常運行時，利用調(diào)節(jié)閥開度變化和管網(wǎng)壓差變化，預測冷負荷的變化趨勢，對冷水機的冷凍水輸出溫度進行修正。
根據(jù)冷負荷的預測值大小，結(jié)合冷水機組的運行效率曲線對冷水機組進行群控，確定冷水機的運行臺數(shù)和冷凍水的輸出溫度值，提前對系統(tǒng)的冷負荷產(chǎn)出量進行控制，使冷負荷跟蹤控制的響應速度明顯加快，解決冷凍水傳輸大慣性與長延時控制問題。
如圖4所示，本發(fā)明所述集中供冷系統(tǒng)的冷水機群控方法，首先在開機時利用室外環(huán)境溫度T外預測當天的冷負荷變化范圍，確定當天冷負荷的基準點，將實時采集的車站末端管網(wǎng)系統(tǒng)的車站流量FQ、供水溫度T供以及回水溫度T回作為末端冷負荷的反饋Qf，與實際操作給定的冷負荷Qg進行比較。調(diào)節(jié)閥開度變化率、管網(wǎng)壓差變化率等與室外環(huán)境溫度T外也進行比較。然后，將上述兩項的比較結(jié)果輸出至負荷預測單元，由負荷預測單元預測冷負荷的變化趨勢，并通過冷水機控制器對冷水機的冷凍水輸出溫度提前進行修正，使冷負荷跟蹤控制的響應速度快，提前對系統(tǒng)的冷負荷產(chǎn)出量進行控制，解決了冷凍水傳輸慣性大與延時長的控制問題。
權(quán)利要求
1.一種集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，包括由冷水機組、變頻泵、冷凍水管網(wǎng)、以及末端空調(diào)機組組成的循環(huán)供冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制方法是指將循環(huán)供冷系統(tǒng)分解為多個獨立的控制環(huán)路，每一控制環(huán)路內(nèi)設(shè)定一個主要的控制變量和調(diào)整變量，通過調(diào)整變量調(diào)節(jié)控制變量的變化，不同環(huán)路之間的控制變量和調(diào)整變量互為擾動變量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，按照控制對象與過程控制參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)性，將所述循環(huán)供冷系統(tǒng)分解為如下三個控制環(huán)路a)內(nèi)環(huán)——以末端空調(diào)機組及其調(diào)節(jié)閥作為最內(nèi)環(huán)，環(huán)境溫度作為控制變量，調(diào)節(jié)閥開度作為調(diào)整變量；b)中環(huán)——以變頻泵和冷凍水管網(wǎng)作為中間環(huán)，冷凍水管網(wǎng)壓差作為控制變量，變頻泵的運行頻率作為調(diào)整變量；c)外環(huán)——以冷水機組作為最外環(huán)，冷水機的輸出冷負荷作為控制變量，結(jié)合冷水機的運行效率曲線進行冷水機群控，實現(xiàn)冷水機運行臺數(shù)的控制和冷凍水出水溫度的再設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述冷水機為冷負荷Q的提供者，變頻泵和冷凍水管網(wǎng)為冷負荷Q的傳遞者，末端空調(diào)機為冷負荷Q的消耗者，其中流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的冷負荷Q與調(diào)節(jié)閥的開度ψ、介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的壓差ΔP、溫差ΔT三者的乘積成正比，即Q＝K*ψ*ΔP*ΔT其中Q為流經(jīng)末端調(diào)節(jié)閥的冷負荷，K為常數(shù)，ψ為調(diào)節(jié)閥的開度，ΔT為冷凍水流經(jīng)風機盤管或組合空調(diào)時的進/出口溫差，ΔP為冷凍水流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的壓差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，將冷凍水溫差ΔT的影響作為擾動變量，將冷凍水管網(wǎng)的壓差ΔP穩(wěn)定控制在工藝要求的某個值，使末端調(diào)節(jié)閥的冷負荷線性跟蹤調(diào)節(jié)閥的開度ψ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述集中供冷系統(tǒng)中冷凍水管網(wǎng)的末端設(shè)有旁通調(diào)節(jié)閥，當所有末端空調(diào)機所需冷凍水總流量小于冷水機組的輸出總量時，開啟旁通調(diào)節(jié)閥進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，實現(xiàn)小流量的泄流，使各環(huán)路的流量匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)中的調(diào)節(jié)閥開度ψ采用雙PID抗擾動調(diào)節(jié)方式，包括以下步驟a)實時采集車站環(huán)境溫度作為第一PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，與實際控制要求的車站環(huán)境溫度值進行比較，通過第一PID調(diào)節(jié)器消除對車站環(huán)境溫度控制的偏差；b)按照實際環(huán)境溫度與給定環(huán)境溫度的變化趨勢預測分析調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)整方向，對調(diào)節(jié)閥的開度值進行動態(tài)修正；c)將修正后的開度值作用于第二PID調(diào)節(jié)器，與調(diào)節(jié)閥的反饋開度進行比較，通過第二PID調(diào)節(jié)器消除給定開度與實際運行開度的偏差，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥開度ψ的穩(wěn)定控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥開度的調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)步驟a)對調(diào)節(jié)閥開度及室外環(huán)境溫度擾動變量對冷負荷的調(diào)節(jié)，獲得符合工藝要求的車站環(huán)境溫度；根據(jù)步驟b)中實際溫度與給定溫度的變化趨勢修正調(diào)節(jié)閥的動態(tài)給定開度；根據(jù)步驟c)對給定開度自適應調(diào)整后，使調(diào)節(jié)閥實際開度既變化，又能有規(guī)律地穩(wěn)定在某個值附近，獲得調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定運行。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述中環(huán)中的冷凍水管網(wǎng)壓差ΔP采用雙PID抗擾動調(diào)節(jié)方式，包括以下步驟a)實時收集變頻泵出口和末端冷凍水管網(wǎng)的供/回水壓差，作為第一PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，與實際操作給定的各具體支管壓差進行比較，通過第一PID調(diào)節(jié)器消除實際管路壓差與給定壓差的偏差；b)按照實際壓差相對于給定壓差的變化趨勢預測分析變頻泵的運行頻率調(diào)整方向，對變頻泵的運行頻率進行動態(tài)修正；c)將修正后的給定頻率作用于第二PID調(diào)節(jié)器，與變頻泵的反饋頻率進行比較，通過第二PID調(diào)節(jié)器消除給定頻率與實際運行頻率的偏差，實現(xiàn)對變頻泵運行頻率的穩(wěn)定控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述變頻泵的變頻調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)步驟a)對變頻泵的運行頻率及調(diào)節(jié)閥開度擾動變量對變頻泵流量進行調(diào)節(jié)，獲得符合工藝要求的壓差；根據(jù)步驟b)中實際壓差與給定壓差的變化趨勢修正變頻泵的動態(tài)給定運行頻率；根據(jù)步驟c)對結(jié)合實際給定運行頻率自適應調(diào)整后，使變頻泵的運行頻率既變化，又能有規(guī)律地穩(wěn)定在某個值附近，獲得變頻泵的穩(wěn)定運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述外環(huán)中冷水機輸出冷負荷的調(diào)節(jié)方法包括以下步驟a)在系統(tǒng)開機時利用室外環(huán)境溫度預測當天的冷負荷變化范圍，確定當天冷負荷的基準點，使系統(tǒng)開機的過渡過程中系統(tǒng)貯冷量適當；b)系統(tǒng)正常運行時，利用調(diào)節(jié)閥開度的變化和冷凍水管網(wǎng)壓差的變化，預測冷負荷的變化趨勢，對冷水機的冷凍水輸出溫度進行修正；c)提前控制系統(tǒng)的冷負荷產(chǎn)出量，使冷負荷跟蹤控制的響應速度明顯加快，解決冷凍水傳輸大慣性與長延時控制難題
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，其特征在于，所述外環(huán)中冷水機輸出冷負荷的調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)步驟a)預測當天冷負荷控制的基準點；根據(jù)步驟b)預測正常運行時冷負荷控制的變化趨勢；根據(jù)步驟c)利用對冷負荷的預測值提前對冷水機的制冷量輸出進行調(diào)節(jié)，獲得較好的系統(tǒng)響應速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集中供冷系統(tǒng)的自動化控制方法，包括由冷水機組、變頻泵、冷凍水管網(wǎng)、以及末端空調(diào)機組組成的循環(huán)供冷系統(tǒng)，所述控制方法是指將循環(huán)供冷系統(tǒng)分解為多個獨立的控制環(huán)路，每一控制環(huán)路內(nèi)設(shè)定一個主要的控制變量和調(diào)整變量，通過調(diào)整變量調(diào)節(jié)控制變量的變化，不同環(huán)路之間的控制變量和調(diào)整變量互為擾動變量。該自動化控制方法為集中供冷站的全自動化控制提供了系統(tǒng)地解決方案，可通過本發(fā)明將冷水機、變頻泵、調(diào)節(jié)閥等關(guān)鍵設(shè)備的控制相對獨立開來，將彼此之間的影響當作擾動量處理，使控制目標明確，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，進而達到節(jié)能和降低運營成本的目的。
文檔編號F24F11/00GK1869532SQ20061003519
公開日2006年11月29日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者陳韶章, 賀利工, 陳迪泉, 俞軍燕, 耿望陽, 高俊霞, 陳建榮, 韓瑤 申請人:廣州市地下鐵道總公司, 廣州復旦奧特科技股份有限公司