CN114234669A - 干湿联合冷却塔控制系统及工作方法 - Google Patents

干湿联合冷却塔控制系统及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种干湿联合冷却塔控制系统，包括中央控制器和多个干湿联合冷却塔，所述中央控制器连接各干湿联合冷却塔，每个干湿联合冷却塔包括风机控制子组、喷淋控制子组和百叶窗控制子组，所述干湿联合冷却塔按风机类型分为变频风机冷却塔和工频风机冷却塔，所述变频风机冷却塔和工频风机冷却塔数量按比例分配，百叶窗控制子组包括干冷段百叶窗控制器和湿冷段百叶窗控制器。本发明能够调节冷却塔的运行系统，满足冷却塔出水温度的需求，降低喷淋水损耗、减少风机耗电，同时可在数据库积累足够工况参数后缩短系统调节时间。

Description

干湿联合冷却塔控制系统及工作方法
技术领域
本发明涉及干湿式冷却塔技术领域，具体涉及一种干湿联合冷却塔控制系统及工作方法。
背景技术
工业领域生产过程中会产生大量的热量，需要通过循环水冷却系统吸收热量并传递到大气中，不断的循环重复这一过程，以维持工业生产设备的正常运行。干湿联合冷却塔因其消雾除白、环保节水等优点成为目前工业循环水冷却系统的首选。
当前干、湿冷散热器共塔、并联进风的干湿联合冷却塔控制系统未有较为完善的控制方案，一般采用人工参与控制，控制方法较为粗糙，也存在人工误操作影响机组安全运行的隐患。同时，风机开启数量、变频风机频率调节以及干冷段和湿冷段风量分配无法根据实际情况变化准确控制运行状态，当干、湿冷段同时运行时不能充分利用干冷段散热，造成喷淋水损耗增加，而风机开启数量和变频风机频率设置不当也会造成用电浪费，增加运行成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种干湿联合冷却塔控制系统及工作方法，对干湿联合冷却塔进行精确控制，节约喷淋水和用电消耗。
本发明的目的是这样实现的：
一种干湿联合冷却塔控制系统，包括中央控制器和多个干湿联合冷却塔，所述中央控制器连接各干湿联合冷却塔，每个干湿联合冷却塔包括风机控制子组、喷淋控制子组和百叶窗控制子组，所述干湿联合冷却塔按风机类型分为变频风机冷却塔和工频风机冷却塔，所述变频风机冷却塔和工频风机冷却塔数量按比例分配，所述百叶窗控制子组包括干冷段百叶窗控制器和湿冷段百叶窗控制器。
优选的，所述风机控制子组对应变频风机冷却塔设有变频风机控制柜，所述风机控制子组对应工频风机冷却塔设有工频风机控制柜，变频风机控制柜和工频风机控制柜均与中央控制器相连，所述变频风机控制柜控制变频风机启停和工作频率v，所述变频风机的频率调节范围为v2-v1，工频风机控制柜可控制冷却塔工频风机启停。
进水总管温度传感器采集冷却塔进水总管的进水温度信息，出水总管温度传感器采集出水总管的出水温度信息，冷却塔附近的开阔地带设有气象温度测点，采集当前的环境温度，将进水温度、出水温度和环境温度信息上传至中央控制器。
一种干湿联合冷却塔控制系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一、中央控制器设定出塔水温度T1（℃）、延时判定时间t（min）；
步骤二、所有冷却塔湿冷段百叶窗、风机和喷淋泵全部关闭，仅开启一座冷却塔干冷段百叶窗为步序1，按先变频风机冷却塔，后工频风机冷却塔，以打开干冷段百叶窗，启动冷却塔风机，启动冷却塔喷淋泵，开启湿冷段百叶窗，关闭干冷段百叶窗的顺序进行步序升序排列；
步骤三、中央控制器接收冷却塔出水总管温度信号，每隔延时判定时间t采集探头传递的实际出水温度T2（℃），并对比实际出水温度T2和设定出塔水温T1；
步骤四、若|T2-T1|<0.5，则暂停当前步序，维持系统稳定运行，记录当前环境温度信息T0、进水总管温度T3和当前步序，导入数据库，并连续监测实际出水温度T2；若|T2-T1|>0.5，立即运行步序调节程序。
优选的，当启动循环水系统或环境温度和进水温度变化过大时，控制系统可将当前测得的环境干球温度T0和总管进水温度T3与数据库中稳定运行导入的数据进行比对，选取相关参数相近工况，并读取该工况运行时所在步序，跳至该步序并按上述步序设置对冷却塔进行调节；若没有相近工况参数，则可按上述步序从低到高按顺序调节。
优选的，所述步序调节程序如下：
步骤五、随着步序上升先逐个开启变频风机冷却塔干冷段百叶窗，再逐个开启工频风机冷却塔干冷段百叶窗，若T2>T1，增大干冷段百叶窗开度，当百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，减小干冷段百叶窗开度，当百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降；
步骤六、随着步序上升逐个增加变频风机运行数量，变频风机全部运行后，再逐个开启工频风机，每个步序选择一座开启变频风机冷却塔调节该冷却塔变频风机频率，其他已启动的变频风机以最大频率v1运行；
若T2>T1，则所调节的变频风机从最低频率v2向上调节，若T2<T1，则所调节的变频风机从最大频率v1向下调节；
若变频风机频率高于最大风机频率v1时，实际出水温度T2仍大于设定出水温度T1，且不满足|T2-T1|<0.5，则升入下一步序；
若变频风机频率低于于设定最低风机频率v2时，实际出水温度T2仍小于设定出水温度T1，且不满足|T2-T1|<0.5，则降入下一步序；
步骤七、随步序上升逐台开启变频风机冷却塔喷淋泵，变频风机冷却塔喷淋泵全开后逐个开启工频风机冷却塔的喷淋泵；
步骤八、随步序上升逐个开启变频风机冷却塔湿冷段百叶窗后逐个开启工频风机冷却塔湿冷段百叶窗；所有风机均为最大频率v1运行，若T2>T1，增大湿冷段百叶窗开度，如百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，减小湿冷段百叶窗开度，如百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降；
步骤九、随步序上升变频风机冷却塔干冷段百叶窗关闭数量逐个增加，进一步地，逐个增加关闭干冷段百叶窗的工频风机冷却塔数量，所有风机均为最大频率v1运行，若T2>T1，减小干冷段百叶窗开度，如干冷段百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，增大干冷段百叶窗开度，如干冷段百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降。
本发明的有益效果是：
本发明能够调节冷却塔的运行系统，满足冷却塔出水温度的需求，降低喷淋水损耗、减少风机耗电，同时可在数据库积累足够工况参数后缩短系统调节时间。
附图说明
图1为本发明一种干湿联合冷却塔控制系统的结构示意图。
图2为本发明一种干湿联合冷却塔控制方法的设计流程图。
图3为一种单个干湿联合冷却塔的结构示意图。
其中，冷却塔1，风机2，干冷段散热器3，干冷段百叶窗4，湿冷段散热器5，湿冷段百叶窗6，喷淋装置7，喷淋泵8，喷淋水池9，进水总管10，出水总管11，进水支管12，出水支管13，进水总管温度传感器14，出水总管温度传感器15。
具体实施方式
参见图1，本发明涉及一种干湿联合冷却塔控制系统，包括中央控制器和多个干湿联合冷却塔，所述中央控制器连接各干湿联合冷却塔，每个干湿联合冷却塔包括风机控制子组、喷淋控制子组和百叶窗控制子组，所述干湿联合冷却塔按风机类型分为变频风机冷却塔和工频风机冷却塔，所述变频风机冷却塔和工频风机冷却塔数量按比例分配，所述变频风机冷却塔设有N1个和工频风机冷却塔设有N2个。
所述风机控制子组对应变频风机冷却塔设有变频风机控制柜，所述风机控制子组对应工频风机冷却塔设有工频风机控制柜，变频风机控制柜和工频风机控制柜均与中央控制器相连，所述变频风机控制柜控制变频风机启停和工作频率v，所述变频风机的频率调节范围为v2-v1，工频风机控制柜可控制冷却塔工频风机启停。
喷淋控制子组包括喷淋水泵控制柜，所述喷淋水泵控制柜与中央控制器相连，可控制各冷却塔喷淋水泵的启停。
百叶窗控制子组，包括干冷段百叶窗控制器、湿冷段百叶窗控制器，干冷段百叶窗控制器、湿冷段百叶窗控制器与中央控制器连接，可分别控制干冷段和湿冷段百叶窗开合。
如图3，循环水进水总管10中的高温循环水，经各个干湿联合冷却塔1的进水支管12进入各个冷却塔单元的干冷段散热器3，经干冷段散热器3冷却后的循环水进入湿冷段散热器5，最终经各个冷却塔1的出水分管13汇集至循环水出水总管11接入工艺设备，如此往复循环。冷却塔1通过风机2强迫冷却空气掠过干冷段散热器3和湿冷段散热器5完成冷却，湿冷段散热器5可通过开启喷淋泵8从喷淋水池9中抽取喷淋水，经喷淋装置7喷淋到湿冷段散热器5表面完成湿式冷却。
干冷段百叶窗4和湿冷段百叶窗6分开控制，干冷段百叶窗4由干冷段百叶窗控制柜控制，湿冷段百叶窗6由湿冷段百叶窗控制柜控制，喷淋泵8由喷淋水泵控制柜控制，风机2为变频风机时，风机2由变频风机控制柜控制，风机2为工频风机时，风机2由工频风机控制柜控制。
通过调节干冷段百叶窗4和湿冷段百叶窗6开合调整干冷段散热器3和是冷段散热器5的进风量占比，最大程度利用干冷段散热器3的换热能力，减少湿冷段热负荷，降低喷淋水蒸发量，节约用水消耗。
进水总管温度传感器14采集冷却塔进水总管10的进水温度信息，出水总管温度传感器15采集出水总管11的出水温度信息，冷却塔附近的开阔地带设有气象温度测点，采集当前的环境温度，将进水温度、出水温度和环境温度信息上传至中央控制器。
如图1所示，所述控制系统可将系统稳定运行时的环境温度T0、出水总管温度T2、进水总管温度T3和所在步序进行采集和记录，并导入至系统建立的大数据库，能够对运行的数据进行排序和分析，可根据生产工况的变化，选择相近环境温度、进出水总管温度系统运行时所在步序，并从此步序进行控制调节，优化缩短冷却塔控制时间。
如图2所示，一种干湿联合冷却塔运行的控制系统的实现方法，包括如下步骤：
步骤一、冷却塔充水前，保持干冷段百叶窗和湿冷段百叶窗关闭，风机停止，喷淋泵停止状态。冷却塔充水完毕后，控制系统进入冷却塔出水温度调节环节，中央控制器设定出塔水温度T1（℃）、延时判定时间t（min）；
步骤二、所有冷却塔湿冷段百叶窗、风机和喷淋泵全部关闭，仅开启一座冷却塔干冷段百叶窗为步序1，按先变频风机冷却塔，后工频风机冷却塔，以打开干冷段百叶窗，启动冷却塔风机，启动冷却塔喷淋泵，开启湿冷段百叶窗，关闭干冷段百叶窗的顺序进行步序升序排列；
步骤三、中央控制器接收冷却塔出水总管温度信号，每次步序调节后间隔延时判定时间t采集探头传递的实际出水温度T2（℃），并对比实际出水温度T2和设定出塔水温T1。
步骤四、若|T2-T1|<0.5，则暂停当前步序，维持系统稳定运行，记录当前环境温度信息T0、进水总管温度T3和当前步序，导入数据库，并连续监测实际出水温度T2；若|T2-T1|>0.5，立即运行步序调节程序；
步骤五、将开启1个变频风机冷却塔干冷段百叶窗作为步序1，随着步序上升先逐个开启变频风机冷却塔干冷段百叶窗，再逐个开启工频风机冷却塔干冷段百叶窗，则N1个变频风机冷却塔和N2个工频风机冷却塔干冷段百叶窗全开时为步序（N1+N2）；
步序1至步序（N1+N2）中所有冷却塔均保持湿冷段百叶窗、风机和喷淋泵关闭；
此段步序中，若T2>T1，增大干冷段百叶窗开度，当百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，减小干冷段百叶窗开度，当百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降。
步骤六、开启一台变频风机作为步序（N1+N2+1），随着步序上升逐个增加变频风机运行数量，变频风机全部运行后，再逐个开启工频风机，则所有变频风机全部运行时步序为（2N1+N2），所有风机全部开始运行时的步序为（2N1+2N2）；
在步序（N1+N2+1）至步序（2N1+2N2）中，各步序中所有冷却塔湿冷段百叶窗、喷淋泵关闭，干冷段百叶窗开启。
在步序（N1+N2+1）至步序（2N1+2N2）中，每个步序中选择当前步序中已运行的一座开启变频风机冷却塔并调节该冷却塔变频风机频率，其他已启动的变频风机以最大频率v1运行；
若T2>T1，则所调节的变频风机从最低频率v2向上调节，若T2<T1，则所调节的变频风机从最大频率v1向下调节；
若变频风机频率高于最大风机频率v1时，实际出水温度T2仍大于设定出水温度T1，且不满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；
若变频风机频率低于于设定最低风机频率v2时，实际出水温度T2仍小于设定出水温度T1，且不满足|T2-T1|<0.5，则步序下降；
步骤七、开启一台变频风机冷却塔的喷淋泵，所在步序为（2N1+2N2+1），随步序上升逐台开启变频风机冷却塔喷淋泵，变频风机冷却塔喷淋泵全开后逐个开启工频风机冷却塔的喷淋泵，变频风机冷却塔喷淋泵全开步序为（3N1+2N2），所有冷却塔喷淋泵全开步序为（3N1+3N2）；
在步序（2N1+2N2+1）至步序（3N1+3N2）中，各步序中所有冷却塔湿冷段百叶窗关闭，风机和干冷段百叶窗为开启状态，其中变频风机均以最大频率运行。
若T2>T1，则步序上升；若T2<T1，则步序下降。
步骤八、打开一座变频风机冷却塔的湿冷段百叶窗作为步序（3N1+3N2+1），随步序上升逐个开启变频风机冷却塔湿冷段百叶窗后逐个开启工频风机冷却塔湿冷段百叶窗。同样的，所有冷却塔湿冷段百叶窗全部开启时，所在步序为（4N1+4N2）；
在步序（3N1+3N2+1）至步序（4N1+4N2）中，各步序中所有冷却塔喷淋泵、风机和干冷段百叶窗均为全开状态。
此段步序中，所有风机均为最大频率v1运行，若T2>T1，增大湿冷段百叶窗开度，如百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，减小湿冷段百叶窗开度，如百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降。
步骤九、关闭一座变频风机冷却塔的干冷段百叶窗作为步序（4N1+4N2+1），随步序上升变频风机冷却塔干冷段百叶窗关闭数量逐个增加，进一步地，逐个增加关闭干冷段百叶窗的工频风机冷却塔数量。同样的，所有变频风机冷却塔干冷段百叶窗全部关闭时，所在步序为（5N1+4N2），所有冷却塔干冷段百叶窗全部关闭时所在步序为步序（5N1+5N2），此时冷却塔冷却能力达到最大，接近完全湿式运行，耗水量也最大；
在步序（4N1+4N2+1）至步序（5N1+5N2）中，各步序中所有冷却塔喷淋泵、风机和湿冷段百叶窗均为开启状态。
此段步序中，所有风机均为最大频率v1运行，若T2>T1，减小干冷段百叶窗开度，如干冷段百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，增大干冷段百叶窗开度，如干冷段百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降。
另外，当启动循环水系统或环境温度和进水温度变化过大时，控制系统可将当前测得的环境干球温度T0和总管进水温度T3与数据库中稳定运行导入的数据进行比对，选取相关参数相近工况，并读取该工况运行时所在步序，跳至该步序并按上述步序设置对冷却塔进行调节。若没有相近工况参数，则可按上述步序从低到高按顺序调节。可减少操作步骤，缩短系统调节时间。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种干湿联合冷却塔控制系统，其特征在于：包括中央控制器和多个干湿联合冷却塔，所述中央控制器连接各干湿联合冷却塔，每个干湿联合冷却塔包括风机控制子组、喷淋控制子组和百叶窗控制子组，所述干湿联合冷却塔按风机类型分为变频风机冷却塔和工频风机冷却塔，所述变频风机冷却塔和工频风机冷却塔数量按比例分配，百叶窗控制子组包括干冷段百叶窗控制器和湿冷段百叶窗控制器。
2.根据权利要求1所述的一种干湿联合冷却塔控制系统，其特征在于：所述风机控制子组对应变频风机冷却塔设有变频风机控制柜，所述风机控制子组对应工频风机冷却塔设有工频风机控制柜，变频风机控制柜和工频风机控制柜均与中央控制器相连，所述变频风机控制柜控制变频风机启停和工作频率v，所述变频风机的频率调节范围为v2-v1，工频风机控制柜可控制冷却塔工频风机启停。
3.根据权利要求1所述的一种干湿联合冷却塔控制系统，其特征在于：进水总管温度传感器采集冷却塔进水总管的进水温度信息，出水总管温度传感器采集出水总管的出水温度信息，冷却塔附近的开阔地带设有气象温度测点，采集当前的环境温度，将进水温度、出水温度和环境温度信息上传至中央控制器。
4.一种干湿联合冷却塔控制系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、中央控制器设定出塔水温度T1、延时判定时间t；
步骤二、所有冷却塔湿冷段百叶窗、风机和喷淋泵全部关闭，仅开启一座冷却塔干冷段百叶窗为步序1，按先变频风机冷却塔，后工频风机冷却塔，以打开干冷段百叶窗，启动冷却塔风机，启动冷却塔喷淋泵，开启湿冷段百叶窗，关闭干冷段百叶窗的顺序进行步序升序排列；
步骤三、中央控制器接收冷却塔出水总管温度信号，每隔延时判定时间t采集探头传递的实际出水温度T2，并对比实际出水温度T2和设定出塔水温T1；
步骤四、若|T2-T1|<0.5，则暂停当前步序，维持系统稳定运行，记录当前环境温度信息T0、进水总管温度T3和当前步序，导入数据库，并连续监测实际出水温度T2；若|T2-T1|>0.5，立即运行步序调节程序。
5.根据权利要求4所述的一种干湿联合冷却塔控制系统的工作方法，其特征在于：所述步序调节程序如下：
步骤五、随着步序上升先逐个开启变频风机冷却塔干冷段百叶窗，再逐个开启工频风机冷却塔干冷段百叶窗，若T2>T1，增大干冷段百叶窗开度，当百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，减小干冷段百叶窗开度，当百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降；
步骤六、随着步序上升逐个增加变频风机运行数量，变频风机全部运行后，再逐个开启工频风机，每个步序选择一座开启变频风机冷却塔调节该冷却塔变频风机频率，其他已启动的变频风机以最大频率v1运行；
若T2>T1，则所调节的变频风机从最低频率v2向上调节，若T2<T1，则所调节的变频风机从最大频率v1向下调节；
若变频风机频率高于最大风机频率v1时，实际出水温度T2仍大于设定出水温度T1，且不满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；
若变频风机频率低于于设定最低风机频率v2时，实际出水温度T2仍小于设定出水温度T1，且不满足|T2-T1|<0.5，则步序下降；
步骤七、随步序上升逐台开启变频风机冷却塔喷淋泵，变频风机冷却塔喷淋泵全开后逐个开启工频风机冷却塔的喷淋泵；
步骤八、随步序上升逐个开启变频风机冷却塔湿冷段百叶窗后逐个开启工频风机冷却塔湿冷段百叶窗；所有风机均为最大频率v1运行，若T2>T1，增大湿冷段百叶窗开度，如百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，减小湿冷段百叶窗开度，如百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降；
步骤九、随步序上升变频风机冷却塔干冷段百叶窗关闭数量逐个增加，进一步地，逐个增加关闭干冷段百叶窗的工频风机冷却塔数量，所有风机均为最大频率v1运行，若T2>T1，减小干冷段百叶窗开度，如干冷段百叶窗全开仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序上升；若T2<T1，增大干冷段百叶窗开度，如干冷段百叶窗全关仍不能满足|T2-T1|<0.5，则步序下降。
6.根据权利要求5所述的一种干湿联合冷却塔控制系统的工作方法，其特征在于：当启动循环水系统或环境温度和进水温度变化过大时，控制系统可将当前测得的环境干球温度T0和总管进水温度T3与数据库中稳定运行导入的数据进行比对，选取相关参数相近工况，并读取该工况运行时所在步序，跳至该步序并按上述步序设置对冷却塔进行调节；若没有相近工况参数，则可按上述步序从低到高按顺序调节。
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