CN110553369B - 多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器 - Google Patents

多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器，多风机冷却塔控制方法包括：检测冷却塔的实际出水温度tc并获取当前环境湿球温度tw，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间，比较实际出水温度与中间温度区间；当实际出水温度高于中间温度区间时，判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速升高，否则增加风机的运行数量；和/或当实际出水温度低于中间温度区间时，判断是否所有风机均处于最低风速，若是则减少风机的运行数量，否则将风机的风速降低。本发明具有调节效果精准、控制简单、节能性突出、生产成本低等优点。

Description

多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器。
背景技术
冷却塔是为冷却液或载冷剂直接降温冷却的一种装置，在暖通空调、化工、电力等领域有着广泛的应用。冷却塔通过风机形成强制流动空气与冷却液或载冷剂进行换热，使冷却液或载冷剂降低到目标温度，热量则被空气带走。冷却塔运行的冷却能力与节能性对整个冷却系统的性能有着显著影响。
现有的冷却塔有多种冷却塔风机控制方式，常见的控制方式是调节风机的风速，控制方式比较单一，不能灵活适应于各种工况，能耗较高。另外，由于定频风机的风速无法进行连续调节，应用在这种风速控制方式中时，对于冷却液或载冷剂冷却出塔目标温度无法有效控制，变频风机虽然能较好的应用风速控制方式中，但变频风机需要变频器等更贵的设备投资，生产成本高昂。
因此，如何设计可以精准控制出水温度的多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有控制方式调节效果差、能耗高的缺陷，本发明提出多风机冷却塔控制方法、冷却塔及空调器。
本发明采用的技术方案是，设计多风机冷却塔控制方法，包括：检测冷却塔的实际出水温度tc并获取当前环境湿球温度tw，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间，比较实际出水温度与中间温度区间；当实际出水温度高于中间温度区间时，判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速升高，否则增加风机的运行数量；和/或当实际出水温度低于中间温度区间时，判断是否所有风机均处于最低风速，若是则减少风机的运行数量，否则将风机的风速降低。
优选的，当实际出水温度处于所述中间温度区间时，维持当前风机的运行数量和风速。
优选的，所有开启的风机同时调节风速。
优选的，风机采用定频风机且具有多档风速。
优选的，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间的同时计算高位温度区间，高位温度区间高于中间温度区间；当实际出水温度高于中间温度区间时，若实际出水温度处于高位温度区间，则判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速上调一个档位，否则增加1台风机的运行数量。
优选的，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间的同时计算高温阈值，高温阈值高于中间温度区间；当实际出水温度高于所述中间温度区间时，若实际出水温度超过高温阈值，则判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速上调至最高档位，否则增加1台风机的运行数量。
优选的，当实际出水温度低于中间温度区间时，判断是否所有风机的风速均处于最低档位，若是则减少1台风机的运行数量，否则将风机的风速下调一个档位。
优选的，中间温度区间的左端点为目标温度减预设余量μ，中间温度区间的右端点为目标温度，目标温度=当前环境湿球温度tw+预设逼近温差Δtw，中间温度区间为（tw+Δtw-μ，tw+Δtw]。
优选的，（tw+Δtw，tw+Δtw+μ]为高位温度区间，tw+Δtw+μ为高温阈值。
优选的，每次间隔预设采样时间T1检测冷却塔的实际出水温度tc并获取当前环境湿球温度tw。
优选的，冷却塔开机运行预设初始时间T2后，检测冷却塔的实际出水温度tc，并计算前后两次检测到的实际出水温度的温差绝对值，若温差绝对值小于预设差值，则比较实际出水温度与中间温度区间。
优选的，冷却塔开机时，所有风机以最高风速开启运行。
本发明还提出了冷却塔，包括：至少两个风机、检测环境温湿度的温湿度传感器、检测冷却塔的实际出水温度tc的温度传感器、与温湿度传感器和温度传感器连接的控制器；控制器按照上述控制方法控制风机的运行状态。
优选的，冷却塔还包括数据存储器，数据存储器中储存有不同出水温度及风机运行状态对应的调节策略，控制器根据接收到的实际出水温度和当前风机的运行状态从数据存储器中获取对应的调节策略，以调节风机的运行状态。
本发明还提出了空调器，该空调器使用上述的多风机冷却塔控制方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、控制过程中根据实际情况对风机的运行数量和风速进行调节，在调节过程中优选保证冷却塔风机的运行数量，以确保冷却塔有足够的换热面积，在此基础上再调节冷却塔风机的风速，达到快速精准调节冷却塔出水温度的效果；
2、风机采用定频风机，可做高、中、低多档风速控制，相比变频控制风机无需配置变频器，生产成本更低；
3、判断前后两次采用的出水温度有无明显变化，确保出水温度稳定后，再判断出水温度的区间，避免控制频繁震荡变化。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中控制方法的流程示意图；
图2是本发明中冷却塔的数据流向示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的多风机冷却塔控制方法，包括以下步骤：
步骤1、检测冷却塔的实际出水温度tc，获取当前环境湿球温度tw；
在优选实施例中，每次间隔预设采样时间T1检测冷却塔的实际出水温度tc并获取当前环境湿球温度tw，预设采样时间T1为采样周期，其数值可按照实际情况设定，例如5min、10min等。实际出水温度tc通过温度传感器检测得到，当前环境湿球温度tw通过温湿度传感器实时监测室外相对湿度和干球温度，根据室外相对湿度和干球温度计算得出当前环境湿球温度tw，或者根据室外相对湿度和干球温度从三者对照表中获取当前环境湿球温度tw。
步骤2、根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间，比较实际出水温度与中间温度区间；
中间温度区间的左端点为目标温度减预设余量μ，中间温度区间的右端点为目标温度，目标温度=当前环境湿球温度tw+预设逼近温差Δtw，中间温度区间为（tw+Δtw-μ，tw+Δtw]，预设裕量μ和预设逼近温差Δtw可分别通过人为手动设置，其取值按照实际情况设定，例如0.5℃、1℃等。
步骤3、当实际出水温度高于中间温度区间时，判断是否所有风机均处于开启状态，如果有风机处于关闭状态，则优先保证风机的运行数量，增加风机的运行数量，确保冷却塔有足够的换热面积，如果所有风机都处于开启状态，则将风机的风速升高，达到快速精准调节冷却塔出水温度的效果；在所有风机都处于开启状态且处于最高风速的情况下，检测到的实际出水温度仍然高于中间温度区间，则继续维持所有风机全开且以最高风速运行；
当实际出水温度处于中间温度区间时，维持当前风机的运行数量和风速；
当实际出水温度低于中间温度区间时，判断是否所有风机均处于最低风速，如果风机不是以最低风速运行，则优选保证风机的运行数量，降低风机的风速，确保冷却塔有足够的换热面积，如果风机处于最低风速运行，则减少风机的运行数量，达到节能环保的效果。
需要说明的是，在整个控制方式中，所有开启的风机以同样的风速运行，且同时调节风速。
较优的，风机采用定频风机且具有多档风速，不需要另外配置变频器，明显在降低成本。为了更灵活的调节风机以精确控制冷却塔出水温度，在优选实施例中，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间的同时计算高位温度区间，高位温度区间高于中间温度区间，高位温度区间为（tw+Δtw，tw+Δtw+μ]。
当实际出水温度低于中间温度区间时，判断是否所有风机的风速均处于最低档位，若是则减少1台风机的运行数量，否则将风机的风速下调一个档位。
当实际出水温度高于中间温度区间时，判断实际出水温度是否处于高位温度区间，若是则判断是否所有风机均处于开启状态，如果有风机处于关闭状态，则增加1台风机开启运行，如果所有风机都处于开启状态，则将风机的风速上调一个档位。一个采样周期后，出水温度仍然高于中间温度区间且所有风机都处于开启状态的条件，则风机的风速再上调一档，如果风机的风速已经处于最高档，则维持当前运行状态。
更优的，在优选实施例中，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间的同时计算高温阈值，高温阈值高于中间温度区间，高温阈值为tw+Δtw+μ，在实际出水温度高于中间温度区间的情况下，判断实际出水温度是否超过高温阈值，若是则判断是否所有风机均处于开启状态，如果有风机处于关闭状态，则增加1台风机开启运行，如果所有风机都处于开启状态，则将风机的风速上调至最高档位，以快速调节冷却水的出水温度。
进一步的，为了避免风机控制频繁震荡变化，步骤2中的比较动作需要在冷却水的出水温度稳定后再进行，具体实现方式如下：冷却塔开机运行预设初始时间T2后，检测冷却塔的实际出水温度tc，计算前后两次检测到的实际出水温度的温差绝对值，此处的前后两次间隔的时间为一个采样周期，后一次的实际出水温度为tc，n，前一次的实际出水温度为tc，n-1，温差绝对值=|tc，n-tc，n-1|，预设差值为ᵋ，若|tc，n-tc，n-1|＜ᵋ，则比较实际出水温度与中间温度区间，预设初始时间T2可按照实际情况设定，预设差值ᵋ取某一极小值，例如0.2、0.1等。
需要说明的是，为了使冷却塔能快速控制冷却水的出水温度，冷却塔开机时，所有风机以最高风速开启运行。
如图2所示，本发明还提出了冷却塔，包括：至少两个风机、检测环境温湿度的温湿度传感器、检测冷却塔的实际出水温度tc的温度传感器、与温湿度传感器和温度传感器连接的控制器；控制器按照上述控制方法控制风机的运行状态，操作人员可手动向控制器输入或修改上述的预设采样时间T1、预设裕量μ、预设逼近温差Δtw、预设初始时间T2和预设差值ᵋ等，
较优的，冷却塔还包括数据存储器，数据存储器中预先储存有不同出水温度及风机运行状态对应的调节策略形成专家库，在优选实施例中，以风机的风速有高速挡、中速档和低速档为例，数据存储器中储存的专家库如下：
Figure 950848DEST_PATH_IMAGE001
控制器根据接收到的实际出水温度和当前风机的运行状态从专家库中获取对应的调节策略，以调节风机的运行状态，采用这种事先预设的专家库形式，可以有效减少控制器的运算量，对控制器的运算要求低，控制过程更简单，降低硬件成本。
本发明还提出了空调器，该空调器使用上述的多风机冷却塔控制方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.多风机冷却塔控制方法，其特征在于，包括：检测所述冷却塔的实际出水温度tc并获取当前环境湿球温度tw，根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间，比较所述实际出水温度与中间温度区间；
当所述实际出水温度高于所述中间温度区间时，判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速升高，否则增加风机的运行数量；
和/或当所述实际出水温度低于所述中间温度区间时，判断是否所有风机均处于最低风速，若是则减少风机的运行数量，否则将风机的风速降低；
所述风机采用定频风机且具有多档风速；所述根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间的同时计算高位温度区间，所述高位温度区间高于所述中间温度区间；
当所述实际出水温度高于所述中间温度区间时，若所述实际出水温度处于高位温度区间，则判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速上调一个档位，否则增加1台风机的运行数量。
2.如权利要求1所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，当所述实际出水温度处于所述中间温度区间时，维持当前风机的运行数量和风速。
3.如权利要求1所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，所有开启的风机同时调节风速。
4.如权利要求1所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，所述根据当前环境湿球温度tw计算中间温度区间的同时计算高温阈值，所述高温阈值高于所述中间温度区间；
当所述实际出水温度高于所述中间温度区间时，若所述实际出水温度超过高温阈值，则判断是否所有风机均处于开启状态，若是则将风机的风速上调至最高档位，否则增加1台风机的运行数量。
5.如权利要求1所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，当所述实际出水温度低于所述中间温度区间时，判断是否所有风机的风速均处于最低档位，若是则减少1台风机的运行数量，否则将风机的风速下调一个档位。
6.如权利要求1至5任一项所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，所述中间温度区间的左端点为目标温度减预设余量μ，所述中间温度区间的右端点为目标温度，所述目标温度=当前环境湿球温度tw+预设逼近温差Δtw，所述中间温度区间为（tw+Δtw-μ，tw+Δtw]。
7.如权利要求6所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，（tw+Δtw，tw+Δtw+μ]为高位温度区间，tw+Δtw+μ为高温阈值。
8.如权利要求1至5任一项所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，每次间隔预设采样时间T1检测所述冷却塔的实际出水温度tc并获取当前环境湿球温度tw。
9.如权利要求8所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，冷却塔开机运行预设初始时间T2后，检测所述冷却塔的实际出水温度tc，并计算前后两次检测到的实际出水温度的温差绝对值，若所述温差绝对值小于预设差值，则比较所述实际出水温度与中间温度区间。
10.如权利要求9所述的多风机冷却塔控制方法，其特征在于，所述冷却塔开机时，所有风机以最高风速开启运行。
11.冷却塔，包括：至少两个风机、检测环境温湿度的温湿度传感器、检测冷却塔的实际出水温度tc的温度传感器、与所述温湿度传感器和所述温度传感器连接的控制器；其特征在于，所述控制器按照权利要求1至10任一项所述多风机冷却塔控制方法控制所述风机的运行状态。
12.如权利要求11所述的冷却塔，其特征在于，还包括数据存储器，所述数据存储器中储存有不同出水温度及风机运行状态对应的调节策略，所述控制器根据接收到的实际出水温度和当前风机的运行状态从所述数据存储器中获取对应的调节策略，以调节所述风机的运行状态。
13.空调器，其特征在于，该空调器使用如权利要求1至10任一项所述的多风机冷却塔控制方法。
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