CN108168170A - 一种基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法，其主要包括基于气象参数、冷库围护结构、进出货物、库门开关运行状态等条件下，通过冷库内部温度实时变化记录，辨识确定冷库内部总负荷的变化趋势并预测库温的变化趋势，控制制冷系统的冷机台数、压缩机台数/转速、冷凝器风机台数/转速、蒸发式冷凝器的喷淋/喷雾流量、循环泵台数/转速、冷风机台数/转速等制冷系统相关设备和运行参数，避免基于冷库温度实测值的被动调节方式，降低冷库内部温度的波动，提高制冷系统的运行效率，降低冷库的总体能耗。

Description

一种基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法
技术领域
本发明涉及冷冻冷藏设备领域，更具体冷冻冷藏用冷库制冷系统控制。
背景技术
冷库是一种通过人工制冷的方法获得稳定的低温环境的建筑，广泛应用于食品的贮藏、保鲜等，是保证食品安全和食品品质重要基础设施。随着人民生活水平的提高，国家和人们对食品安全和食品品质日益关注，冷库在近年来得到了快速发展；同时，冷库的能耗也迅猛增长。
冷库的能耗主要为了保持冷库内低温环境的制冷系统的运行能耗，当前冷库制冷系统主要是根据冷库的实际运行温度(干球温度Ta,i,湿球温度Ts,i)和冷库的设定温度(Tset)的差值来控制制冷系统的运行参数(冷机/压缩机台数、压缩机转速、冷凝风机台数等)。图1是常见冷库及制冷系统形式及得热示意图，其的得热主要有以下几种方式：(1)室外空气(干球温度Ta,o,湿球温度Ts,o)、太阳辐射(R)通过墙体、屋顶及地面等维护结构传入室内(Qw)；(2)在进出货等开关门情况下，由于室内外温差驱动的渗风，也使得室外的高温高湿空气(干球温度Ta,o,湿球温度Ts,o)进入冷库内部(Qd)；(3)货物在进入冷库前的温度可能与库温并不一致，为了使这些货物的温度达到冷库的温度，也需要耗费一定的冷量(Qh)；(4)照明、车辆、电梯等冷库内的一些设备在运行时也会产生一定的热量(Qq)。为了维持冷库内部温度稳定，上述得热量都需要靠制冷系统中制冷剂蒸发吸热(即制冷系统的制冷量Qe)带走，并通过制冷系统冷凝器(Qc)排到室外环境中去。当制冷系统的制冷量(Qe)与冷库的得热量(Qw+Qd+Qh+Qq)不匹配时，冷库的温度就会升高或者降低。由于冷库库容较大，里面存放有较多的货物，货物和维护结构的蓄冷能力也很强。因此，冷库内部温度与冷库得热量(即冷负荷)并不同步，具有较强的滞后性，而货物温度的变化与库内温度的变化之间也有较大的时间偏差。这样的滞后和偏差一方面使得冷库的温度波动较大，不利于食品的品质保证；另一方面，也会造成制冷系统控制的滞后和偏差，使得制冷系统能耗增加。
另一方面，分别计算每种来源的得热量时，需要较大的数据处理量，对控制器的软硬件要求增加，成本也相应增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何简化模型并改进冷库制冷系统的控制以降低冷库温度波动并降低冷库制冷系统能耗。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法，其主要包括基于气象参数、冷库围护结构、进出货物、库门开关运行状态等条件下，通过冷库内部温度实时变化记录，辨识确定冷库内部总负荷的变化趋势并预测库温的变化趋势，控制制冷系统的冷机台数、压缩机台数/转速、冷凝器风机台数/转速、蒸发式冷凝器的喷淋/喷雾流量、循环泵台数/转速、冷风机台数/转速等制冷系统相关设备和运行参数，避免基于冷库温度实测值的被动调节方式，降低冷库内部温度的波动，提高制冷系统的运行效率，降低冷库的总体能耗。
本方法的实现过程如下，
(1)基于气象参数、冷库围护结构、进出货物、库门开关使用及制冷系统运行状态条件下，通过冷库内部温度实时变化记录，辨识确定冷库内部总负荷的变化趋势并预测库温的变化趋势。
(2)当冷库制冷系统控制是基于在线辨识的冷冻负荷与库温的变化趋势和制冷系统的运行状态优化控制制冷系统的运行参数冷机台数、压缩机、冷凝器、蒸发器及循环泵部件和设备的运行参数。
(3)当冷库制冷系统选用多台冷机系统时，通过调节冷机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(4)当冷库制冷系统中选用多台压缩机时，通过控制压缩机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(5)当冷库制冷系统中选用变转速压缩机时，通过控制压缩机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(6)当冷库制冷系统中选用风冷式冷凝器时，通过控制风冷式冷凝器的台数、风机台数和风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(7)当冷库制冷系统中选用蒸发式冷凝器时，通过控制蒸发式冷凝器的台数、风机台数、风机转速、喷淋/喷雾流量实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(8)当冷库制冷系统中选用冷风机作为蒸发器时，通过控冷风机台数、风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(9)当冷库制冷系统中选用桶泵循环即液氨桶加循环泵时，通过循环泵的台数和转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述在线辨识方法是基于冷库内部空气热平衡方程，即根据室外环境参数(空气干球温度、湿球温度、风速、太阳辐射等)、围护结构(屋顶、墙、地面等)的结构参数(长、宽、厚等)与材料特性(导热系数、比热、密度等)、冷库进出货物参数(温度、种类/比热、重量)、库门开关时间、照明等设备的运行时间、冷库制冷系统运行状态等，根据所记录的冷库温度变化，辨识出实时条件下的冷库负荷变化规律，并预测冷库温度的变化趋势。
本发明的一种基于模型预测的冷库制冷系统智能控制方法，通过模型预测冷库内部负荷及冷库内部温度的变化趋势，控制制冷系统相关设备和运行参数，避免了基于冷库温度实测值的被动调节方式，可降低冷库内部温度的波动，并提高制冷系统的运行效率，降低冷库的总体能耗。
附图说明
图1是冷库及制冷系统负荷示意图；
图2是本发明的一种基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法工作示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1所示冷库及制冷系统，采用如图2所示的基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法，具体实施方法如下：
(1)基于气象参数、冷库围护结构、进出货物、库门开关、其他设备使用及制冷系统运行状态等条件下，通过冷库内部温度实时变化记录，辨识确定冷库内部总负荷的变化趋势并预测库温的变化趋势。
(2)当冷库制冷系统控制是基于在线辨识的冷冻负荷与库温的变化趋势和制冷系统的运行状态优化控制制冷系统的运行参数冷机台数、压缩机、冷凝器、蒸发器及循环泵等部件和设备的运行参数。
(3)当冷库制冷系统选用多台冷机系统时，所述控制方法通过调节冷机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(4)当冷库制冷系统中选用多台压缩机时，所述控制方法通过控制压缩机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(5)当冷库制冷系统中选用变转速压缩机时，所述控制方法通过控制压缩机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(6)当冷库制冷系统中选用风冷式冷凝器时，所述控制方法通过控制风冷式冷凝器的台数、风机台数和风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(7)当冷库制冷系统中选用蒸发式冷凝器时，所述控制方法通过控制蒸发式冷凝器的台数、风机台数、风机转速、喷淋/喷雾流量实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(8)当冷库制冷系统中选用冷风机作为蒸发器时，所述控制方法通过控冷风机台数、风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
(9)当冷库制冷系统中选用桶泵循环即液氨桶+循环泵时，所述控制方法通过循环泵的台数和转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统控制是辨识和预测出的冷库负荷和温度变化趋势和制冷系统的运行状态优化控制制冷系统的运行参数冷机台数、压缩机、冷凝器、蒸发器及循环泵等部件和设备的运行参数。
所述冷库制冷系统选用多台冷机系统时，所述控制方法通过调节冷机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统中选用多台压缩机时，所述控制方法通过控制压缩机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统中选用变转速压缩机时，所述控制方法通过控制压缩机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统中选用风冷式冷凝器时，所述控制方法通过控制风冷式冷凝器的台数、风机台数和风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统中选用蒸发式冷凝器时，所述控制方法通过控制蒸发式冷凝器的台数、风机台数、风机转速、喷淋/喷雾流量实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统中选用冷风机作为蒸发器时，所述控制方法通过控冷风机台数、风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述冷库制冷系统中选用桶泵循环即液氨桶+循环泵时，所述控制方法通过循环泵的台数和转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
所述制冷系统冷机台数、压缩机、冷凝器、蒸发器及桶泵系统为其中一种或几种的组合。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种基于在线辨识的冷库制冷系统智能控制方法，主要包括基于气象参数、冷库围护结构、进出货物、库门开关运行状态条件下，通过冷库内部温度实时变化记录，辨识确定冷库内部总负荷的变化趋势并预测库温的变化趋势，控制制冷系统的冷机台数、压缩机台数/转速、冷凝器风机台数/转速、蒸发式冷凝器的喷淋/喷雾流量、循环泵台数/转速、冷风机台数/转速等制冷系统相关设备和运行参数，避免基于冷库温度实测值的被动调节方式，降低冷库内部温度的波动，提高制冷系统的运行效率，降低冷库的总体能耗；
其特征在于：本方法的实现过程如下，
(1)基于气象参数、冷库围护结构、进出货物、库门开关使用及制冷系统运行状态条件下，通过冷库内部温度实时变化记录，辨识确定冷库内部总负荷的变化趋势并预测库温的变化趋势；
(2)当冷库制冷系统控制是基于在线辨识的冷冻负荷与库温的变化趋势和制冷系统的运行状态优化控制制冷系统的运行参数冷机台数、压缩机、冷凝器、蒸发器及循环泵部件和设备的运行参数；
(3)当冷库制冷系统选用多台冷机系统时，通过调节冷机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化；
(4)当冷库制冷系统中选用多台压缩机时，通过控制压缩机台数实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化；
(5)当冷库制冷系统中选用变转速压缩机时，通过控制压缩机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化；
(6)当冷库制冷系统中选用风冷式冷凝器时，通过控制风冷式冷凝器的台数、风机台数和风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化；
(7)当冷库制冷系统中选用蒸发式冷凝器时，通过控制蒸发式冷凝器的台数、风机台数、风机转速、喷淋/喷雾流量实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化；
(8)当冷库制冷系统中选用冷风机作为蒸发器时，通过控冷风机台数、风机转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化；
(9)当冷库制冷系统中选用桶泵循环即液氨桶加循环泵时，通过循环泵的台数和转速实现制冷量和制冷系统运行状态的调节和优化。
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