CN111256488A - 一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法 - Google Patents

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周学福
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/003—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus specially adapted for cooling towers

Abstract

一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是通过水轮机主设备、辅以动力补偿装置和旁通阀门来实现联动，以循环水的供水温度作为智能控制参数，当水温上升到工艺温度上限时启动动力补偿装置或逐渐关小旁通阀，当温度降低到工艺温度下限时关闭动力补偿装置或逐渐开启旁通阀，使水轮机驱动风机转速随着水温升高而提速或随着水温降低而降速；从而保证季节和环境温度变化而影响水温超出工艺条件。本发明能确保循环水温的稳定性，避免水温在短时间内的较大波动，提高运行精准性，避免误操作。

Description

一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法
技术领域
本发明涉及一种中央空调技术，尤其是一种利用循环水作功力驱动水轮机带动风机工作的节能技术，具体地说是一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法。
背景技术
目前，冷却塔风机由水轮机驱动是一种行炎有诳的节能，为了保证循环水的冷却效果，目前又开发了动力补偿装置，在夏季水轮机驱动动力不足的情况下，采用动力补偿装置来提高风机转速，改善冷却效果取得了较好的效果，而动力补偿装置是一种机电一体化装置，它以水轮机的主轴即为电机转子，电机转速由设置的变频装置控制，且与水轮机转轮转速同步，在夏季开启动力补偿装置来提高风机转速，以达到循环水温降要求。
但当水轮机运行在环境温度低时（如春秋冬季），水轮机的转速无法通过动和补偿装置来实现降速，必须通过设置旁通阀来控制水轮机转速，从而降低风机转速和风量来控制循环水温，使其达到工艺循环水温要求。
据申请人所知，现有空调水轮机因季节不同或同日昼夜不同（特别北方冬季昼夜温差较大），风机转速变化调节范围较大，这样就要频繁的人工操作旁通阀门，且阀门开度的大小很难保证，另夏季动力补偿装置的变频控制也需人工控制，因水温稳定有个时效性，就要不断地来回操作，增加操作难度。因此，必须加以改进，以确保循环水水温达到工艺条件要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的冷却塔水轮机需要人工频繁切换才能满足循环水温要求的问题，发明一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，以降低操作人员的劳动强度和避免误操作，确保循环水水温达到工艺条件要求。。
本发明的技术方案是：
一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是通过水轮机主设备、辅以动力补偿装置和旁通阀门来实现联动，以循环水的供水温度作为智能控制参数，当水温上升到工艺温度上限时启动动力补偿装置或逐渐关小旁通阀，当温度降低到工艺温度下限时关闭动力补偿装置或逐渐开启旁通阀，使水轮机驱动风机转速随着水温升高而提速或随着水温降低而降速；从而保证季节和环境温度变化而影响水温超出工艺条件。
所述的水轮机、动力补偿装置、旁通阀装置和循环水供水温度计联锁运行，并在DCS上实现由水温的变化来自动控制旁通阀的开度和自动控制动力补偿装置的开启和变速而实现水轮机的调速，使循环水温荼保持在设定温度范围内。
所述的智能控制分三个时段：冬季、春秋季、夏季，执行不同的控制策略：
冬季：因水温低，故动力补偿装置自动停止，通过旁通阀开度来控制水轮机的进水量来控制风机转速，从而保证循环水水温，此时段因环境温度低，风机转速低于设计的额定转速都可保证，因此此时段仅控制旁通阀门即可；
春秋季：因水温相较夏季低，故动力补偿装置自动停止，通过旁通阀开度来控制水轮机的进水量来控制风机转速，此时段循环水温介于夏季和冬季之间，风机转速基本接近设计的额定转速，因此此时段旁通阀门开度控制较小，接近夏季就要处于关闭状态；
夏季：因水温高，旁通阀门处于关闭状态，水轮机驱动风机转速在设计的额定转速状态，当水温超过工艺温度上限时动力补偿装置自动开启，通过变频装置来提高风机转速，从而保证循环水水温；
所述的旁通阀门的开度和动力补偿装置开启运行的依据是安装在水池中的水温计反馈至DCS中的水温。
所述的旁通阀门是电动阀门，它受控制于DCS（分布式控制系统）控制器获取的水池中水温计的水温。
本发明的有益效果：
a、智能控制，无需人员操作和监控；
b、确保循环水温的稳定性，避免水温在短时间内的较大波动，因人工操作是短时间完成，而智能控制是自动跟踪的。
c、提高运行精准性，避免误操作。
附图说明
图1是本发明的智能控制系统结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，它通过水轮机主设备1、动力补偿装置2和旁通阀门3（采用电控阀门）组成的控制系统来实现联动，以水温计4测得的循环水的供水温度作为智能控制参数，智能控制装置DCS控制模块5当水温上升到工艺温度上限时启动动力补偿装置2或逐渐关小旁通阀3，当温度降低到工艺温度下限时关闭动力补偿装置2或逐渐开启旁通阀3，使水轮机驱动风机6的转速随着水温升高而提速或随着水温降低而降速；从而保证季节和环境温度变化而影响水温超出工艺条件。具体实施时可将全年分为三种温度模式加以控制，冬季、春秋季、夏季，执行不同的控制策略：
冬季：因水温低，故动力补偿装置自动停止，通过旁通阀开度来控制水轮机的进水量来控制风机转速，从而保证循环水水温，此时段因环境温度低，风机转速低于设计的额定转速都可保证，因此此时段仅控制旁通阀门即可；
春秋季：因水温相较夏季低，故动力补偿装置自动停止，通过旁通阀开度来控制水轮机的进水量来控制风机转速，此时段循环水温介于夏季和冬季之间，风机转速基本接近设计的额定转速，因此此时段旁通阀门开度控制较小，接近夏季就要处于关闭状态；
夏季：因水温高，旁通阀门处于关闭状态，水轮机驱动风机转速在设计的额定转速状态，当水温超过工艺温度上限时动力补偿装置自动开启，通过变频装置来提高风机转速，从而保证循环水水温。
以风机直径9140mm的冷却塔为例，全年三季的控制参数如下表所示。
Figure 599941DEST_PATH_IMAGE001
本发明的工作原理是：
DCS控制模块5（可直接从市场订购或自行编制相关的软件进行控制）根据所处的季节设定循环水工作温度，并根据温度计4实际测量得到的温度值对旁通阀门3进行调节，如果是处于冬季或春秋季，则仅需要通过控制旁通阀门的开度来调节水温，如果水温超过所处季节设计的温度值，则需要减小旁通阀门的开度以降低水温，如要小于所处季节的最低水温，则需要加大旁通阀门的开度，使水温上升，如果水温处于所处季节温度范围内，则可保持旁通阀门3的开度不变。如果通过旁通阀门3开度的变化仍无法使水温控制在所处季节的最大值且风机6的转速达到最大值时，则应主动开启动力补偿装置2，提高风机的转速，使水温回到正常值范围内。当夏季来临，则应将旁通阀门3关闭，同时根据水温值启动变频控制器7的输出值，使动力补偿装置2中的变频电机工作在相应的速度，风机6的转速通过转速检测信号线反馈至DCS控制模块，通过水轮机1的正常驱动加上动力补偿装置2（动力补偿装置可参见中国专利2019103315241）的协同作用，提高风机叶片的转速，最终将水温控制在设定温度范围内。如果协同作用一段时间后，水温低于夏季温度值时，可通过变频控制器7降低变频电机的转速，降低辅助动力补偿，也可通过控制旁通阀门开度使水温回升到正常温度范围内。为了控制方便，一般不建议在夏季调节旁通阀门的开度。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是通过水轮机主设备、辅以动力补偿装置和旁通阀门来实现联动，以循环水的供水温度作为智能控制参数，当水温上升到工艺温度上限时启动动力补偿装置或逐渐关小旁通阀，当温度降低到工艺温度下限时关闭动力补偿装置或逐渐开启旁通阀，使水轮机驱动风机转速随着水温升高而提速或随着水温降低而降速；从而保证季节和环境温度变化而影响水温超出工艺条件。
2.根据权利要求1所述的动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是所述的水轮机、动力补偿装置、旁通阀装置和循环水供水温度计联锁运行，并在DCS上实现由水温的变化来自动控制旁通阀的开度和自动控制动力补偿装置的开启和变速而实现水轮机的调速，使循环水温荼保持在设定温度范围内。
3.根据权利要求1或2所述的动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是智能控制分三个时段：冬季、春秋季、夏季，执行不同的控制策略：
冬季：因水温低，故动力补偿装置自动停止，通过旁通阀开度来控制水轮机的进水量来控制风机转速，从而保证循环水水温，此时段因环境温度低，风机转速低于设计的额定转速都可保证，因此此时段仅控制旁通阀门即可；
春秋季：因水温相较夏季低，故动力补偿装置自动停止，通过旁通阀开度来控制水轮机的进水量来控制风机转速，此时段循环水温介于夏季和冬季之间，风机转速基本接近设计的额定转速，因此此时段旁通阀门开度控制较小，接近夏季就要处于关闭状态；
夏季：因水温高，旁通阀门处于关闭状态，水轮机驱动风机转速在设计的额定转速状态，当水温超过工艺温度上限时动力补偿装置自动开启，通过变频装置来提高风机转速，从而保证循环水水温；
所述的旁通阀门的开度和动力补偿装置开启运行的依据是安装在水池中的水温计反馈至DCS中的水温。
4.根据权利要求1或2所述的动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是旁通阀门是电动阀门，它受控制于DCS控制器获取的水池中水温计的水温。
5. 根据权利要求3所示的动力补偿式水动风机冷却塔智能控制方法，其特征是所述的风机叶片直径为9140毫米时，冬季通过控制旁通阀门开度使风机转速 n≤100 rpm，使水池中的水温介于在17-23℃；春秋季通过控制旁通阀门开度使风机转速 n≤127rpm，使水池中的水温介于在23-27℃，夏季通过关闭旁通阀门，开启动力补偿装置，使风机转速运行在127≤n≤150 rpm之间，使水池中的水温介于在27-32℃之间。
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