一种飞机地面空调系统、自动控制方法及系统与流程

1.本发明涉及空调领域，具体涉及一种飞机地面空调系统、自动控制方法及系统。


背景技术：

2.目前，民航业内现有技术是普遍使用桥载式空调机组，属于风冷式机组，整体装机容量大，能效偏低。空调机组在停机后延时大约3分钟左右才可以再一次开启各种保护装配和显示屏幕，具有故障报警、存储数据与告警提示等功能。控制系统具有某些特殊控制功能，如根据环境温度的变化选择制冷、送风和制热等不同运行模式。
3.现有空调机组自动控制系统的群控能力弱，供冷、供热运行保障能力低。空调系统一般需要在对接飞机后，开启运行，导致供冷、供热及时性差。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种飞机地面空调系统及其控制方法。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种飞机地面空调系统，包括环状管网系统、高压新风机组和制冷机组；
7.所述管网系统包括供水主管路、回水主管路、以及至少一组供水支管路和回水支管路；所述供水主管路和所述回水主管路的一端与制冷机组连通，所述供水主管路和所述回水主管路的另一端连通，形成环形管网，所述供水主管路上安装有用于测量供水温度的第一温度传感器，所述回水主管路上安装有用于测量回水温度的第二温度传感器；所述供水支管路的一端与所述供水主管路连通，另一端与所述高压新风机组的表冷器的进水口连接，所述回水主管路的一端与所述回水主管路连通，另一端与所述高压新风机组的表冷器的出水口连接；所述高压新风机组的出风口通过送风软管与飞机机舱连接。
8.进一步，该飞机地面空调系统还包括冷凝水回收系统，所述冷凝水回收系统包括接水盘和冷凝水收集提升装置，所述接水盘设置于所述高压新风机组的表冷器的下方，所述接水盘的底部的出水口通过管道与所述冷凝水收集提升装置的进水口连接，所述冷凝水收集提升装置的出水口与所述制冷机组的补水系统的进水口连接。
9.进一步，该飞机地面空调系统还包括地井设施，所述地井设施埋设在机坪地下，所述送风软管穿过所述地井设施后与所述飞机机舱连接。
10.进一步，该飞机地面空调系统还包括地井提升装置，所述地井提升装置安装于所述地井设施的出口，并与所述送风软管的一端连接，用于将所述送风软管从所述地井设施中提升起来。
11.进一步，所述地井设施内部设置有保温层。
12.进一步，所述制冷机组采用蒸发式制冷机组。
13.第二方面，本发明提供一种飞机地面空调自动控制方法，包括：
14.获取如上所述的一种飞机地面空调系统的第一温度传感器采集的供水温度参数
t1和第二温度传感器采集的回水温度参数t2；
15.根据供水温度参数t1和回水温度参数t2控制制冷机组的启闭。
16.进一步，根据供水温度参数t1和回水温度参数t2控制制冷机组的启闭，具体包括：
17.非航班保障期间，当t1大于第一预设温度时，控制制冷机组开启1台，使得乙二醇溶液降温；当t1小于所述第一预设温度时，控制制冷机组关闭。
18.进一步，该飞机地面空调系统，根据供水温度参数t1和回水温度参数t2控制制冷机组的启闭，具体包括：
19.在航班保障期间，当航班即将靠桥时间前预设时间时，如果t1值大于第二预设温度，控制制冷机组开启1台，使得乙二醇溶液降温至所述第二预设温度；当航班进入机位开始供冷时，判断t1、t2的变化率，当t1、t2变化率相同时，保持制冷机组开启台数不变；当t1增长率低于t2时，开启2台制冷机组，直至t1、t2变化率保持一致时，保持开启1台制冷机组；当t1增长率高于t2时，控制制冷机组降低负载率或暂停机组，当t1大于所述第二预设温度时，重新启动制冷机组。
20.第三方面，本发明提供一种飞机地面空调自动控制系统，包括：
21.温度采集模块，用于获取如上所述的一种飞机地面空调系统的第一温度传感器采集的供水温度参数t1和第二温度传感器采集的回水温度参数t2；
22.机组控制模块，用于根据供水温度参数t1和回水温度参数t2控制制冷机组的启闭。
23.本发明的有益效果是：采用系统管网设计，大大缩短了送风管路的长度，减少了冷量的浪费，并且，该系统可以根据安装在管路上的温度传感器来控制制冷机组的运行数量，进而控制送往外部的风的温度，在其中一个制冷机组发生故障或者制冷量不足时，其他制冷机组可进行补充，从而大大保证了冷量供给的稳定性。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的一种飞机地面空调系统的结构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的一种飞机地面空调系统的冷凝水回收系统的结构示意图；
26.图3为本发明实施例提供的飞机地面空调自动控制系统的控制策略示意图。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
28.实施例一：
29.图1为本发明实施例提供的一种飞机地面空调系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种飞机系统包括环状管网系统、高压新风机组和制冷机组。官网系统包括供水主管路11、回水主管路12、以及至少一组供水支管路13和回水支管路14；
30.所述供水主管路11和所述回水主管路12的一端与所述制冷机组连通，所述供水主管路11和所述回水主管路12的另一端连通，形成环形管网，所述供水主管路11上安装有用于测量供水温度的第一温度传感器15，所述回水主管路12上安装有用于测量回水温度的第
二温度传感器16。
31.所述供水支管路13的一端与所述供水主管路11连通，另一端与所述高压新风机组的表冷器进水口连接，所述回水支管路14的一端与所述回水主管路12连通，另一端与所述高压新风机组的表冷器的出水口连接；
32.所述高压新风机组的出风口通过送风软管与飞机机舱连接。
33.具体的，如图1所示，该飞机地面空调系统中多个制冷机组分别通过供水支管路和回水支管路接入环形管网，环形管网连接高压新风机组的表冷器，高压新风机组吸入的新风在表冷器中与环形管网中的循环水进行换热，降低新风温度，达到制冷目的。
34.该飞机地面空调系统所采用的环形管网设计将会大大保证冷量供给的稳定性，当局部飞机空调制冷机组出现异常或供冷能力不足时，仍能够保证整个末端高压新风机组冷风的输出。同时，通过采集供水和回水温度，能够实现根据季节性变化导致的冷量需求变化，还可采用部分机组开启，部分机组停机的方式来对水系统提供冷量。控制策略如下：
35.室外气温降低时，飞机舱内冷负荷需求下降，通过减少机组开启数量，降低供冷量，以适应飞机实际冷负荷需求。
36.室外气温升高时，飞机舱内冷负荷需求增加，通过加大机组开启数量，增加供冷量，以适应飞机实际冷负荷需求。
37.可选地，在该实施例中，如图2所示，该飞机地面空调系统还包括冷凝水回收系统，所述冷凝水回收系统包括接水盘21和冷凝水收集提升装置22，所述接水盘21设置于所述高压新风机组的表冷器的下方，所述接水盘21的底部的出水口通过管道与所述冷凝水收集提升装置22的进水口连接，所述冷凝水收集提升装置22的出水口与所述制冷机组的补水系统的进水口连接。
38.本实施例中，通过冷凝水收集提升装置将表冷器产生的冷凝水重新输入制冷机组，使得冷凝水能够被循环利用，减少了水资源的浪费。
39.可选地，在该实施例中，该飞机地面空调系统还包括地井设施，所述地井设施埋设在机坪地下，所述送风软管穿过所述地井设施后与所述飞机机舱连接。所述地井设施内部设置有保温层。
40.可选地，在该实施例中，该飞机地面空调系统还包括地井提升装置，所述地井提升装置安装于所述地井设施的出口，并与所述送风软管的一端连接，用于将所述送风软管从所述地井设施中提升起来。
41.该实施例中，将送风软管与地井设施结合，改善了飞机空调送风软管空间布置，一方面，改变了原来送风软管直接铺设于机坪表面的情况，节约了机坪地面运行资源，一定程度上提高机坪使用效率，另一方面，减少了冷风输送行程，同时利用地下良好的保温性，降低冷量沿途损耗，提高机舱送风品质。
42.本发明将市政供热环状管网系统敷设方式创造性的引入到飞机空调水系统中，在民航机场飞机地面空调系统领域尚属首次，不仅保证了冷量供给的稳定性、安全可靠性，同时提高了夏季供冷的灵活性，丰富了供冷策略，进一步提升了空调系统节能的空间。
43.本发明的技术方案已应用于北京大兴国际机场，结合北京大兴国际机场五个指廊放射构造的建筑布局特点，在每个指廊布局三到五台飞机制冷机组，通过环形管网末端连接高压新风机组。
44.实施例二：
45.本发明实施例提供一种上述飞机地面空调系统的自动控制系统，通过采集乙二醇系统的供水回水温度、高压新风机组的送风温度、环境温度、流量传感器、压差传感器、液位传感器等实时参数，用以实时计算制冷机组出力与机舱冷负荷的匹配关系；结合机场航班信息系统，提前采集各工作日的航班计划信息，通过提前预判分析空调系统冷负荷变化趋势，科学制定制冷机组启停工作计划(工作台数、启停时间等)，开展飞机地面空调系统的时间预设和程序预设工作，使系统安全可靠运行，并保持运行费用最低。
46.按照航站楼指廊分布特点，分别建成多套相对独立的供冷系统，每套系统设置一定台数的制冷机组和若干高压新风机组，用以保障对应指廊廊桥停机位附近的用能需求。为最大程度降低飞机地面空调系统乙二醇系统的远距离输送能耗，飞机地面空调系统通过采集、分析航班信息和航班进港离港以及靠桥信息，保证距离工作机位最近的制冷机组和空调机组开启，可以迅速满足机舱的供冷需求，同时保证空调系统的节能运行。总体目的为确保冷水管道的整体系统温度处于一个合适的低温度，确保当新风机组启动时可立即满足对冷需求，即开即用。具体的群控策略如下：
47.1、加载机组：当新风机组的冷盘出水温度高于加载制冷机组设定温度，并时间满足加载判定满足时间，根据当前新风机组的制冷机组对应关系(就近原则)，优先启动对应关系高并尽量无重要报警信息的制冷机组，启动后在机组启动缓冲内不在进行制冷机组加减载。
48.2、减载机组：当新风机组的冷盘出水温度低于减载制冷机组设定温度，并时间满足减载判定满足时间，根据当前新风机组的制冷机组对应关系(就近原则)，优先停止存在重要报警并尽量对应关系高信息的制冷机组，停止后在机组停止缓冲内不在进行制冷机组加减载。
49.本发明实施例提供的飞机空调自动控制系统，可以实现对飞机空调水系统的节能控制，具体来说，传统桥载式空调设备利用制冷剂作为冷媒通过换热器与外界换热，而本发明实施例中的飞机地面空调系统利用乙二醇溶液作为冷媒通过换热器与外界换热。相比较传统桥载式空调设备较大的整体装机容量和低效率，飞机地面空调系统整体装机容量小；而且飞机地面空调具有更好的操作性：如冷冻(热)水变流量运行控制和冷(热)量动态分配控制，具体如下：
50.冷冻(热)水变流量运行控制。群控系统应能根据飞机客舱负荷的变化动态调整冷冻(热)水流量，保持冷冻(热)水系统始终处于经济运行状态。水冷空调系统常见的是定流量运行，由于存在与实际运行负荷不匹配的情况，会存在较大的输送损耗，而通过改变空调系统供水管路的阀门开度，实现对乙二醇的变流量运行控制，达到有效的冷(热)输送，有效降低不必要的输送损耗。
51.冷(热)量动态分配控制。群控系统能够通过采集航班信息、温差等数据，实现对冷(热)水各个环路负荷的实时检测，动态分配和控制各个环路的冷(热)水流量，使各个环路实现冷(热)量供需平衡和空调效果均衡。传统桥载式空调设备相对独立且分散，服务对象为单独或有限的机舱，而飞机地面空调系统以指廊对应的所有机舱为服务对象，以整体最优运行为目的，整体运行性能可以实现更优。
52.本发明实施例中，每个环路的冷热水流量按照如下基本原则确定：设定环路的供、
回水温度为t1、t2，指廊正常运行情况下的供冷需求量为a，则冷热水流量q＝a/(t2-t1)，其中供冷量a受到航班量、航班机型以及指廊同时使用系数等多种因素影响。具体控制方法为：
53.步骤1.采集高压新风机组的冷盘乙二醇溶液出水温度参数t1、进水温度；
54.步骤2.非航班保障期间，自动控制系统通过判断温度参数t1值，当t1大于-2℃时，控制制冷机组开启1台，使得乙二醇溶液降温；当t1小于-2℃时，控制制冷机组关闭；此控制逻辑目的是确保冷水管道的整体系统温度处于一个合适的低温度，确保当新风机组启动时可立即满足对冷需求，即开即用。
55.步骤3.在航班保障期间，当航班即将靠桥时间前5分钟，自控系统结合航班抵离港信息，通过判断温度参数t1值，当t值大于-5℃时，控制制冷机组开启1台，使得乙二醇溶液降温至-5℃。当航班进去机位开始供冷时，判断t1、t2的变化率，当t1、t2变化率相同时，保持机组开启台数不变；当t1增长率低于t2时，开启2台制冷机组，直至t1、t2变化率保持一致时，保持开启1台制冷机组；当t1增长率高于t2时，系统控制制冷机组可以降低负载率或暂停机组，当t1大于-5℃时，重新启动制冷机组，使得制冷机组处于较高工作效率，控制策略如图3所示。
56.例如，当a380航班计划12:00停靠港湾，自动控制系统将于11:55前，通过判断温度参数t1值，当t1值大于-5℃时，控制制冷机组逐台开启，保证12:00时乙二醇溶液维持在-5℃；当t1、t2变化率相同时，保持机组开启台数不变；当t1增长率低于t2时，开启2台制冷机组，直至t1、t2变化率保持一致时，保持开启1台制冷机组；当t1增长率高于t2时，系统控制制冷机组可以降低负载率或暂停机组，当t1大于-5℃时，重新启动制冷机组。
57.综上，本发明实施例提供的飞机空调自动控制系统，具有以下优点：
58.一、飞机空调自动控制系统的点控与群控技术
59.采用基于实时负荷需求的自动控制系统，实现对低温制冷系统、高压新风机组、循环水泵等的设备启动、停机控制及状态、信号的监视，各设备之间的联动、连锁保护，实现对冷源系统的
″
一键启停
″
功能，并实现无人值守。同时能点对点对单台设备进行启停操作以及运行参数的设定。
60.二、节能运行
61.直接采集乙二醇系统、热水系统的供水温度、回水温度、高压新风机组的送风温度、环境温度、流量传感器、压差传感器、液位传感器等实时参数，按时间预设和程序预设控制飞机空调系统的设备的启动、停止，使系统安全可靠运行并保持运行费用最低。
62.在群控中实现以就近原则开启飞机空调系统的低温制冷系统和高压新风机组，自动调节供、回水温度、循环流量、送风温度和送风量等，实现节能运行。
63.根据低温制冷系统、高压新风机组提供的相应控制点表及循环水泵、水路阀门、定压补液或补水液位等控制点进行整体群控。
64.飞机空调自动控制系统的控制软件应能根据飞机空调系统设备的配置，以组态方式灵活添加或修改受控设备对象，并设置其属性，确保控制系统的通用性和可扩展性。
65.冷冻(热)水变流量运行控制。群控系统应能根据飞机客舱负荷的变化动态调整冷冻(热)水流量，保持冷冻(热)水系统始终处于经济运行状态。
66.冷(热)量动态分配控制。群控系统能够通过对冷(热)水各个环路负荷的实时检
测，动态分配和控制各个环路的冷(热)水流量，使各个环路实现冷(热)量供需平衡和空调效果均衡。
67.预冷模式：若飞机靠桥前飞机空调制冷机组均未启动，则在飞机靠桥前一定时间飞机空调制冷机组须先启动运行，使在飞机靠桥时，冷冻水系统供、回水温度已达到高压新风机组设计工况的供回水温度。
68.预热模式：若飞机靠桥前热水循环泵均未启动，则在飞机靠桥前一定时间热水循环泵须先启动运行，使在飞机靠桥时，热水系统供、回水温度已达到高压新风机组设计工况的供回水温度。
69.自适应控制系统安全可靠，有效应对飞机空调制冷机组运行中潜在的风险。
70.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。