一种闭式冷却循环系统节能控制装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冷却技术领域，特别涉及一种安装在闭式冷却循环系统中的节能控制装置。本发明还涉及了该装置的节能控制方法。
【背景技术】
[0002]冷却水循环系统是一项常见且非常重要的生产配套系统，包括通过管道相互连接的闭式冷却塔、冷却水泵和末端换热器，其具有系统复杂、用户多等特点。在某些缺水地区，其汽轮机冷却、轴瓦冷却、水冷发电机冷却通常均采用闭式冷却水循环系统，实现设备冷却和节省水资源的双重目的。
[0003]目前，闭式冷却水循环系统的操作控制仍基本通过人工手动操作来完成。人工手动操作冷却循环系统已表现出诸多的技术缺陷，比如，在运行冷却水循环系统时，不能根据机组的生产负荷进行动态调整，而是按照最不利工况需求运行。这势必造成冷却循环系统的冷却水泵和冷却塔风机能耗过高，冷却水供水温度控制不稳定，末端换热设备散热量不稳定，带来不必要的能耗浪费，进而影响机组散热及稳定运行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种闭式冷却循环系统节能控制装置，并介绍了实现节能控制的方法，以解决闭式冷却循环系统能耗高，冷却水温度控制不稳定，末端换热设备散热量不稳定的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0006]一种闭式冷却循环系统节能控制装置，包括控制器以及与控制器连接的变频器、供水管温度传感器、回水管温度传感器、室外空气温湿度传感器、供水管压力传感器、回水管压力传感器、水泵流量计。
[0007]所述变频器分为冷却水泵变频器和闭式冷却塔风机变频器，冷却水泵变频器与水泵流量计分别与冷却水泵相连接，闭式冷却塔风机变频器与闭式冷却塔风机相连接。
[0008]所述供水管温度传感器、供水管压力传感器安装在冷却水泵与末端换热器之间的管道上，回水管温度传感器、回水管压力传感器安装在末端换热器与闭式冷却塔之间的管道上。
[0009]所述室外空气温湿度传感器安装于室外避免阳光直接照射的位置。
[0010]作为技术方案的优选，所述供水管温度传感器、回水管温度传感器、供水管压力传感器、回水管压力传感器、室外空气温湿度传感器，水泵流量计和变频器的信号类型均为RS-485通信数字信号，通讯协议均为modbus协议。
[0011]进一步地，一种闭式冷却循环系统节能控制方法，包括如下的步骤:
[0012]步骤一，计算回水管温度传感器与供水管温度传感器输出的数值差值，根据该数值差值和冷却水泵的总流量计算出闭式冷却循环系统的换热量，并与设定的换热量值进行比较，PID调节维持冷却水泵的流量，在调节过程中，检测冷却水供水压力，维持最小供水压力值；
[0013]步骤二，根据流量计的水泵实时效率动态调节冷却水泵的运行台数，以实现冷却水栗在尚效率区运tx ;
[0014]步骤三，根据室外空调温湿度传感器的读值，计算室外空气湿球温度，动态调节冷却水供水温度设定值，控制闭式冷却塔风机转速。
[0015]与现有闭式冷却循环系统相比，本发明的有益效果主要体现在:
[0016]本发明在原有闭式冷却循环系统的基础上，安装了多种传感器和变频器，实现了对冷却水流量、供水温度和散热效率等运行参数的实时动态控制。相对于传统的人工手动操作，本发明所述节能控制装置可以节省冷却水泵和冷却塔风机的电耗、减少冷却水系统的管路阻力损失，降低冷却水泵的能耗消耗、精确冷却水供水温度控制，提高了机组运行可靠性及稳定性，综合年节电率可达30%?40%。
【附图说明】
[0017]图1是闭式冷却循环系统节能控制装置安装关系示意图。
[0018]附图标记说明:1、控制器；2、冷却水泵变频器；3、闭式冷却塔风机变频器；4、供水管温度传感器；5、回水管温度传感器；6、室外空气温湿度传感器；7、供水管压力传感器；8、回水管压力传感器；9、水泵流量计；10、闭式冷却塔；11、冷却水泵；12、末端换热器。
【具体实施方式】
[0019]为了便于理解本发明的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。
[0020]闭式冷却循环系统主要包括闭式冷却塔10、冷却水泵11和末端换热器12。其工作原理可以简单描述为:经由末端换热器12输入的冷却水通过闭式冷却塔10进行冷却换热，把冷却水温度降低，然后经由冷却水泵11输送到末端换热器12进行换热，带走末端机组所散发的热量后回到闭式冷却塔10进行冷却降温，然后进入下个循环。
[0021]现有闭式冷却循环系统多为人工手动操作，存在闭式冷却循环系统能耗高，冷却水温度控制不稳定，末端换热设备散热量不稳定的技术问题。本实施例在原有闭式冷却循环系统的基础上，提供了一种闭式冷却循环系统节能控制装置，如图1所示。
[0022]所述节能控制装置包括控制器I以及与控制器I连接的冷却水泵变频器2、闭式冷却塔风机变频器3、供水管温度传感器4、回水管温度传感器5、室外空气温湿度传感器6、供水管压力传感器7、回水管压力传感器8、水泵流量计9。
[0023]其中，每台冷却水泵11各连接一个冷却水泵变频器2与水泵流量计9，闭式冷却塔风机变频器3与闭式冷却塔风机相连接。供水管温度传感器4、供水管压力传感器7安装在冷却水泵11与末端换热器12之间的管道上，回水管温度传感器5、回水管压力传感器7安装在末端换热器12与闭式冷却塔10之间的管道上。室外空气温湿度传感器6安装于室外避免阳光直接照射的位置。
[0024]作为优选的实施例，所述供水管温度传感器4、回水管温度传感器5、供水管压力传感器7、回水管压力传感器8、室外空气温湿度传感器6，水泵流量计9的信号类型均为RS-485通信数字信号，通讯协议均为modbus协议。
[0025]所述节能控制装置可以实现对冷却水泵11和闭式冷却塔风机的同时变频调速。所述的水泵流量计9根据冷却水泵11运行电信号，如电流、转速、转矩、功率等参数，结合水泵性能曲线，输出冷却水泵11实时流量和实时效率。特别地，冷却水泵变频器2、闭式冷却塔风机变频器3的信号类型均为RS-485通信数字信号，通讯协议均为modbus协议。通过利用冷却水泵变频器2、闭式冷却塔风机变频器3调节冷却水流量和供水温度，满足设备散热需求。同时，降低冷却水泵11和闭式冷却塔风机的能耗。利用冷却水泵变频器2、闭式冷却塔风机变频器3调节冷却水流量和供水温度的依据为供水管温度传感器数值、回水管温度传感器数值、压力传感器数值、室外空气温湿度传感器数值。
[0026]实现闭式冷却循环系统节能控制方法，主要包括如下的步骤:
[0027]步骤一，计算回水管温度传感器5与供水管温度传感器4输出的数值差值，根据该数值差值和冷却水泵11的总流量计算出闭式冷却循环系统的换热量，并与设定的换热量值进行比较，PID调节维持冷却水泵11的流量，在调节过程中，检测冷却水供水压力，维持最小供水压力值；
[0028]步骤二，根据水泵流量计9的水泵实时效率动态调节冷却水泵11的运行台数，以实现冷却水泵在高效率区运行；
[0029]步骤三，根据室外空调温湿度传感器6的读值，计算室外空气湿球温度，动态调节冷却水供水温度设定值，控制闭式冷却塔风机转速。
[0030]上述方法可以进一步描述为，控制器I采集冷却水供水管温度传感器4、回水管温度传感器5、供水管压力传感器7、水泵流量计9的信号，控制器I内置节能控制策略的程序对上述参数进行分析计算，对冷却水泵变频器2频率进行调节控制，并自动调节冷冻水泵11运行台数，节约水泵运行能耗。
[0031]控制器I采集冷却水供水管温度传感器4、室外空气温湿度传感器6的信号，控制器I内置节能控制策略的程序对上述参数进行分析计算，计算出室外湿球温度，动态调节冷却水供水温度设定值，控制器I根据新的冷却水供水温度设定值对闭式冷却塔风机变频器3进行调节控制，节约风机运行能耗。
[0032]上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种闭式冷却循环系统节能控制装置，其特征在于，包括控制器以及与控制器连接的变频器、供水管温度传感器、回水管温度传感器、室外空气温湿度传感器、供水管压力传感器、回水管压力传感器、水泵流量计； 所述变频器分为冷却水泵变频器和闭式冷却塔风机变频器，冷却水泵变频器与水泵流量计分别与冷却水泵相连接，闭式冷却塔风机变频器与闭式冷却塔风机相连接； 所述供水管温度传感器、供水管压力传感器安装在冷却水泵与末端换热器之间的管道上，回水管温度传感器、回水管压力传感器安装在末端换热器与闭式冷却塔之间的管道上; 所述室外空气温湿度传感器安装于室外避免阳光直接照射的位置。
2.根据权利要求1所述的闭式冷却循环系统节能控制装置，其特征在于，所述供水管温度传感器、回水管温度传感器、供水管压力传感器、回水管压力传感器、室外空气温湿度传感器，水泵流量计和变频器的信号类型均为RS-485通信数字信号，通讯协议均为modbus协议。
3.一种闭式冷却循环系统节能控制方法，其特征在于，包括如下的步骤: 步骤一，计算回水管温度传感器与供水管温度传感器输出的数值差值，根据该数值差值和冷却水泵的总流量计算出闭式冷却循环系统的换热量，并与设定的换热量值进行比较，PID调节维持冷却水泵的流量，在调节过程中，检测冷却水供水压力，维持最小供水压力值； 步骤二，根据流量计的水泵实时效率动态调节冷却水泵的运行台数，以实现冷却水泵在尚效率区运行; 步骤三，根据室外空调温湿度传感器的读值，计算室外空气湿球温度，动态调节冷却水供水温度设定值，控制闭式冷却塔风机转速。
【专利摘要】本发明公开了一种闭式冷却循环系统节能控制装置及其方法，该节能控制装置包括控制器以及与控制器连接的变频器、供水管温度传感器、回水管温度传感器、室外空气温湿度传感器、供水管压力传感器、回水管压力传感器、水泵流量计。其节能控制方法步骤包括：1)PID调节维持冷却水泵的流量；2)动态调节冷却水泵的运行台数；3)动态调节冷却水供水温度设定值，控制闭式冷却塔风机转速。本发明实现了闭式冷却循环系统运行参数的动态信息采集，可以稳定控制冷却水温度，末端换热设备散热量稳定，有效降低了闭式冷却循环系统能耗。
【IPC分类】F28F27-00
【公开号】CN104534917
【申请号】CN201410817907
【发明人】谭薇薇, 刘明生
【申请人】深圳孚沃德斯科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月24日