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开式冷却塔与冷水机组如何实现耗能最优?

2022/3/31 11:36:13 / 作者:循环冷却水处理设备公司厂家 / 来源:山艺环保

首先要解决的一个问题,冷却系统(冷却水泵+风机)的能耗与主机能耗的比例关系。

冷却系统能耗占比较大时,以保证冷却塔的节能运行为主;冷却系统占比较小时,以保证主机的节能运行为主。

所以问题第一步是确认占比多少是分界面

确认之后开始实施控制策略:冷却塔节能运行为主、主机节能运行为主。

冷却系统的节能控制运行又可以分为冷却水泵的变速运行(题主简化为工频)与冷却风机的变速运行,具体的控制方案就有很多了。想补充一点,冷却塔风机的运行调节和冷却水泵的运行调节也具有耦合关系,两者的控制跟冷却塔是单塔运行还是全塔运行也有关,全塔运行会影响到冷却塔设备的使用寿命。

冷却塔1.jpg

问题比刚刚分析得要复杂得多,表现在:

1以上是非此即彼的一个控制逻辑,事实上,控制的分界面应该是个域。

2 外界气象条件的变化会影响冷却系统,也会影响负荷率,进而影响的能耗占比,也就是说能耗占比是一直变化的,所以我们刚刚的分界面也是一直变化的,time-variant

3 互相耦合的参数越来越多,相对某一种系统形式所得的答案并不具备普适性。

刚刚是从hard control的角度一点点推理,似乎不能解决题主的终极疑惑,接下来要换个思路

题主问的就是怎样的冷却塔出水温度(冷凝器进水温度),能让冷却塔风机能耗+冷却水泵能耗+主机能耗最小化。这个问题其实就是一个最优化控制问题,我们是可以采用一种基于模型的控制方法,首先建立一个预测模型来预测在不同设定值下的能耗特性和响应速度,再利用一种寻优算法(e.g. GA算法)来高效地找到最优值。预测模型有很多,黑箱、白箱、灰箱,最重要的是要有validation。

从控制角度理解:

1.找到冷机能接受的最低冷却水进水温度,比如15度,在冷却水冷却能力富裕的季节/时段就让冷却系统马力全开吧,制造别低于15度。

2.如果低于15度,也就是冷却能力实在富余太多的时候,先调节风扇(变频,双速,开关等),还富余的话,依次关闭冷却塔水阀,减少台数,最后的调节手段是旁通。

3.总之,冷却塔尽量全开,冷却水泵根据冷机开,最大可能的利用冷却能力。

补充:

冷却塔的效率=Tout-Tin/Tout-Ts,Tin是冷凝器进水温度,Tout是冷凝器出水温度,Ts是室外湿球温度,一般来说效率不会大于80%,再进一步提高风量,效率也不会有所提高 。当然还看具体厂牌。当效率已经达到最大值,冷却塔出水温度高于Tin min,冷却塔风机转速不变,当未达到最大值,风机可提高转速,进一步降低冷凝器进水温度,提高主机能耗。

 

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