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冷庫新聞
冷庫節能與自動控制(制冷)
  • 發布人:恒飛制冷   發布時間:2014-05-30
  • 1 當前冷庫自控現狀

    冷庫自控雖然得到了全面普及,然而大多數冷庫的側重面只是安全保護,或者還增加了溫庫撿測和控制,對于全系統的自動調節和冷庫的節能控制還很少涉及。

    168体育另一方面,即便已得到全面普及的安全保護,在實際運行中的情況也不容樂觀,

    亇別冷庫的自控設施甚至成了“聾子的耳朵”只成了裝飾門面的擺設。

    隨著電子技術的發展,自控元件越來越先進、可變程序控制器(PLC)和微機的功能越來越強、自控程序越來越完善,系統優化和節能的意識也越來越強。冷庫的節能和自動控制的關系越來越緊密,要把冷庫的節能做好和做得更好,就必需把自動控制搞好和搞得更好。上述五座代表當今潮流和先進水平的冷庫所采用的以下幾項自控內容的實例對實現冷庫節能都起了相當重要的作用。

    168体育2 如何做好冷庫節能的自動控制上述內容的基本出發點是以氨為制冷工質的集中式制冷系統的冷庫,當今以鹵代烴為制冷工質的分散式、準集中式、集中式制冷系統的冷庫得到了很大的發展,其自控程度也往往高于以氨為制冷工質的集中式制冷系統冷庫。多工質不同系統各類冷庫的廣泛應用,極大地豐富了冷庫自動控制的內容,同時也為自動控制在冷庫節能中的應用提供了廣闊的用武之地。

    168体育2.1 冷庫節能的自動控制由誰來研究開發

    冷庫節能的自動控制主要涉及的內容是節能控制程序的編制和自控元器件的選用。

    作為

    168体育自控元器件的廠商、專業設計院或有能力的使用單位均可擔當冷庫節能自動控制的研究和開發。到目前為止廠商和設計院在該領域內均已有所建樹。

    冷庫節能的自動控制好能由廠商和設計院共同研制開發(可以廠商為主,設計院配合),在使用單位的實施過程中完善定型并不斷研發新產品。

    2.2 冷庫節能自動控制具體項目的設計和實施配合

    一個具體項目節能自動控制的實施過程往往是通過設計、安裝調試、試運行、效果考核並修正,直至符合設計要求達到節能目的為至。當項目要求內容有所變比時,可隨時修改並滿足要求。冷庫的節能往往需要通先進的制冷改備、合適的系統匹配、靈話的應變措施和嚴格的運行管理得以實施,這就需要制冷技術人員在優化制冷工藝設計的基礎上,熟悉節能需要、結合本項目特點,設計出完整的冷庫節能自動控制流程圖。根據自控流程圖,電氣自控技術人員才能完成其電氣自控設計,同時還能運用其專業知識,使自控流程更為簡化和優化。冷庫節能是冷庫自動控制重要組成部分,凡冷庫自動控制均由制冷和電氣兩部分內容組成,只有在兩方面技術人員的共同努力下才能使冷庫自動控制行之有效並使冷庫節能落到實處。冷庫節能自動控制的試運行也是十分重要的一環,在試運行中應和使用單位和專業廠商保持密切聯系,與使用單位探討運行效果,與專業廠商商討修正措施。

    168体育3 冷庫節能自動控制的若干做法和設想節能是冷庫自動控制的目的之一。

    3.1 關于庫房溫度和蒸發溫度調節

    168体育3.1.1 多點溫度參數的庫房溫度調節

    以往庫房溫度調節以位式調節為主,對蒸發溫度往往不作調節,很難達到好的節能效果。庫房溫度理想的控制方式是以庫房的平均溫度、冷風機的進風及其出風溫度為輸入參數,編制適當的控制程序,通過PLC進行調節。如此溫庫調節可以達到節能的要求,也能滿足某些庫房高精度溫度調節的需要,目前己可達到

    168体育0.250C的精度要求,節能約10%。

    3.1.2 減少不同蒸發溫度冷間的並聯運行由于同一系統的制冷壓縮機只能在同一個蒸發溫度下運行,所以不同蒸發溫度的冷間如果並聯運行,對于相對蒸發溫度較高的冷間就處于不節能的運行狀態,該冷間熱負荷越高就越不節能。應當盡量避免這種情況的出現。氟利昂制冷系統中一機雙溫冷庫的做法,在高溫庫回氣管上加背壓閥,在低溫庫回氣管上加單向閥,是不節能的典型做法,不應提倡而宜廢止。

    168体育3.1.3 變蒸發溫度調節

    在某一運行狀態下如果蒸發溫度能以庫房熱負荷以及制冷系統制冷量為參數進行調節,則既能達到節能的目的還能使能量調節更為合理。一般而言,制冷系統蒸發器和制冷壓縮機的配備基本都能滿足高負荷的需要。如果冷間熱負荷減少而制冷量不能及時作出相應調節,則制冷系統的蒸發溫度將會相應降低,使壓縮機的制冷量與熱負荷達到一個新的平衡點。而蒸發溫度的降低反過來卻增加了蒸發器的制冷量,面對己減少的熱負荷必然形成頻繁啟停的后果。蒸發溫度每變10C,相應增減的電能約3~5%。如果及時調高蒸發溫度,使系統在另一亇理想的平衡點上,則不但避免了浪弗、做到了節能,還減少了制冷壓縮機的頻繁起動,是一舉兩得的節能措施。

    3.1.4 變流量調節

    以往氨制冷系統蒸發器的制冷劑流量基本沒有變流量調節;氟利昂系統蒸發器的制冷劑流量,大多數只做到簡單的比例調節。空氣冷卻器的空氣流量大多數沒有調節或者只有雙速及風扇臺數調節。這兩種流量參數的調節都是與庫房冷分配設備制冷量以及庫房溫度直接相關的調節,也是冷庫節能自控應于重視的內容之一。

    168体育3.1.5 設定合適的控制精度和加設超限控制

    168体育不同的庫房、不同的庫存商品和不同的貯存期都有不同的庫房溫度及其控制精度要求。從節能的角度出發,只要不影響商品的品質,庫房溫度宜取高不取低、控制精度宜取低不取高,不必偏面追求過低的庫溫和高精度控制。對于多亇冷間的庫房溫度控制,除了原有的庫房溫度設定值之外,宜加設庫溫超限控制值。這種雙因素的庫房溫度調節能做到制冷系統需要投入運行時,不會因為亇別庫房溫度的偏離而過早投入運行;還可以根據當時的實際情況不使冷間或制冷系統過早地仃止運行,充分利用現有能量並避免設備或系統的頻繁啟仃。

    168体育3.1.6 設置避高峯運行控制

    168体育電力緊缺是當前全國各地存在的普遍現象,用電峯谷的巨差更加重了電力緊缺,

    168体育為此電費的峯谷差價在許多城市實行而且價差還在逐步拉大。在不影響商品質量的前提下,冷庫設置避高峯運行,有利于電網削峯補谷,宏觀上幫助全局節能;

    微觀而言也有利于降低冷庫的運行成本。

    168体育3.2 冷間相對濕度調節

    168体育冷間相對濕度的調節與溫度調節方法的相似之處不必重復敘述。一般冷間的相對濕度在85~95%之間,但也有一些冷間要求的相對濕度低于或高于該范圍,例如有些氣調庫要求的相對濕度是98%、而有些農作物種質庫的相對濕度要求是40~45%。在高相對濕度調節和低相對濕度調節時尤因注重節能措施。

    3.2.1 高相對濕度調節

    168体育對于高相對濕度要求冷間的調節,首先要盡量降低制冷劑溫度和庫房溫度之間的對數平均溫差(可取2K),有必要時還可采用載冷劑間接制冷系統;此外還可采用空氣融霜並把融霜水還原給庫房。這兩項措施通過自動控制予以實施,是行之有效的節能方法,國內貿易部沒計研究院設計的龍口二萬噸氣調庫就是一亇很好的例證。

    168体育3.2.2 低相對濕度調節

    168体育對于低相對濕度要求冷間的調節,主要也應做好兩方面的控制。其一是在選用盡量少帶熱量進冷間的去濕方法和去濕機的基礎上,控制好去濕程序,在達到相對濕度要求的同時減少冷間的熱負荷。其二是避免氣流組織控制時帶入不必要的室外熱濕負荷;曾經有一亇低溫低濕的農作物種質庫,由室外侵入庫內的熱濕負荷約占原計祘負荷的35%左右。

    168体育3.3 關于供液方式調節

    3.3.1 直接膨脹供液

    168体育直接膨脹供液是大多數鹵代烴(包括氟利昂)系統和亇別氨系統采用的供液方法。這種供液方法以往基本采用熱力膨脹閥供液,由于選型、調節以及產品本身的問題,無法實現節能的目的。電子膨脹閥的出現結合多點溫度參數的庫溫調節,可以較好地實現節能運行,一般可節能10%。鹵代烴制冷系統的熱力膨脹閥產品已相當成熟而且還有專用的PLC庫溫控制器,但由于種種原因在冷庫制冷系統中尚未普遍采用,有待加力推廣。氨制冷系統蒸發器運行的過熱度不大,控制難度相對較大,目前尚無成熟的氨用電子膨脹閥產品。

    3.3.2 重力供液

    重力供液系統在老的氨制冷系統中應用很廣泛,后來逐慚被氨泵供液系統取代。重力供液系統雖然操作麻煩但是不需要消耗電力輸送,只要配以合適的自動控制,無疑是一種節能的運行。廈門商業冷凍廠的流態化凍結裝置采用了R22重力供液系統,上海廿一世記冷庫采用氨制冷重力供液系統並實現了自動控制。如何做好重力供液系統自動控制的節能運行並進行定量分析和不斷提高,是值得我們關注的一亇方面。

    3.3.3 液泵供液

    液泵再循環系統在氨制冷系統中應用十分廣泛;上世記七十年代上海外貿冷凍五廠萬噸冷庫是R22液泵再循環制冷系統,一些船用制冷系統也采用了R22液泵供液。液泵再循環系統雖然能提高蒸發器的傳熱系數從而提高制冷量但同時也消耗了電力,如果沒有合理的配置和恰當的自控運行程序,很難做到節能運行。當前不少液泵再循環系統供液量過大但卻不能保證每路通子的小流量、揚程太高但卻還很難保證多層冷庫的均勻供液,流量基本無法根據制冷負荷的變化而變化,很難做到節能運行。對于液泵再循環系統,除了配置必需合理,還應加強自動控制運行程序的研究,例如分層供液和變流量控制等,只有這樣才能達到節能

    的目的。根據不同制冷對象采用不同供液方式,加強相應自控程序研究尤其是加強無電動力輸送的直接膨脹和重力供液系統研究,也是尋求冷庫節能的途徑之一。

    3.4 蒸發器雙流量調節

    168体育在熱氣融霜的自動控制中有一種雙回氣電磁閥(或主閥)的做法,其作用是保證安全和減少蒸發器恢復制冷時的熱負荷沖擊。這種做法可以引申到蒸發器的制冷運行狀態中並于以完善,達到合理運行和節能的目的。根據蒸發器熱負荷的變化情況,設置小負荷供液、回氣電磁閥和大負荷供液、回氣電磁(主)閥,

    由此根據實際負荷的變化而作相應的調節。這種做法不但可使本冷間蒸發器做

    168体育到節能運行,還能減小對本系統其他冷間和制冷系統的干擾,利于系統節能運行。

    3.5 關于空氣冷卻器(冷風機)融霜控制

    目前冷風機融霜基本采用半自動控制或者定時融霜控制,存在的問題是:

    168体育融霜指令可能不及時或滯后,融霜過程帶入熱量過多。為了節能,冷風機的融霜應當做到全自動控制。首先要有合適可靠的霜層傳感器或差壓變送器(在某些情況下也可采用電流變送器),感知佳的融霜時間;然后要有合理的融霜程序;還要有冷風機翅片感溫器,防止過多加熱。三管齊下肯定能做到冷風機融霜節能。在一些裝配式冷庫中應用很廣泛的電加熱融霜冷風機,可以采用PLC控制,把固定的定時加熱融霜改成按需融霜,亦即對每次實際融霜的情況通過記憶功能記憶並分析,從而確定佳的融霜周期。按需融霜較定時融霜節能約10%。

    3.6 冷庫門控制

    冷庫門要隨開即關,這是每個冷庫管理都有的規定,但是沒有一亇冷庫能完全做到,除了亇別野蠻操作之外也是有其實際客觀原因的。解決的好辦法也是自動控制,近研制的蝸桿電動門專設PLC控制,功能十分齊全,如果開門時間過長的話即自動關閉,開門損失的熱負荷是很大的,其節能效果也是可觀的。冷庫門的電加熱絲功率選擇有防結露和防凍結兩種選擇,不同使用溫度的冷庫門電加熱絲的配置功率也不同。注意選配合適的加熱功率可節能2%。

    3.7 庫房照明控制

    168体育庫房照明按冷庫制冷設計手冊的規定是1.8~5.8W/m2,但在實際工程中往往超過該數據,有的甚至在10W/m2左右。如果忘了關燈,不但浪費了照明電能,還增加了冷間和制冷系統的熱負荷。增加一亇簡單的控制就可避免出現浪費:當冷庫門關閉5~15分鐘后,如果照明燈還亮著,即自動關閉照明。延時的時間應超過工人在內一次作業的長時間,避免誤關燈;萬一有誤關燈的情況,借助庫房長明燈和冷庫門安全設置,人員的操作安全還是有保障的。

    168体育3.8 關于冷凝器和冷凝溫度調節

    168体育3.8.1 冷凝溫度的傳感元件和調節對象

    168体育根據冷凝溫度和冷凝壓力的對應關系,通常以冷凝壓力作為冷凝溫度的調節參數。以往常用高壓壓力控制器作為傳感器並發出控制伩號,調節效果一般。現在通常采用壓力變送器作傳感器並配PLC控制,簡化了變送裝置、提高了調節精度和增強了可靠性。調節的對象是冷凝器的運行狀態和設備的投入量。以蒸發式冷凝器為例,可以調節的冷凝器運行狀態有干運行、濕運行還有風機和水泵的變頻運行;冷凝器的投入量也將根據負荷的變化而變化。冷凝溫度每下降1K,其節能效果與蒸發溫度每上升1K的節能效果同樣可貴。

    168体育3.8.2 變冷凝溫度調節運用自控元件和PLC的功能,對冷凝壓力實行浮動控制,可以避免冷凝壓力偏高或偏低,在保證制冷系統運行正常的基礎上達到節能運行的效果。以準集中式制冷系統為例,其機組和風冷式冷凝器,采用專用可變程序器控制,可以節能10%。

    168体育3.9 關于制冷壓縮機節能運行(主要是能量調節)

    168体育能量調節使壓縮機的制冷量能隨熱負荷的變化而變化,是冷庫節能自動控制的重要內容之一。不同的制冷壓縮機或機組,實施節能運行和能量調節的側重點也有所不同。

    3.9.1 螺桿式制冷壓縮機

    設定壓縮機運行制冷量時,避免其低能效比的運行范圍;對運行工況變化范圍較大的制冷系統,實行內容積比自動調節;對于帶經濟器運行的螺桿機,

    探討實施經濟器運行工況的自動調節。

    168体育3.9.2 活塞式壓縮機

    減少以某臺壓縮機工作的氣缸數為能量調節單元的做法,避免活塞的無功運行,亦避免降低壓縮機C0P值的運行;采用變頻技術,實現能量無級調節,在改善運行工況中節能。

    3.9.3 多臺並聯機運行的調節

    盡量以壓縮機的臺數為能量調節單元;盡量使每臺壓縮機處于高能效比運行狀態;設計不同大小壓縮機頭的組合,針對負荷變化需要而投入相應的能量組合。

    3.10 關于變頻調節

    變頻技術用于壓縮機能量調節是目前較為流行的方法之一。變頻過低,會造成油壓差降低和油量減少的缺點;變頻過高,會增加油循環量和消耗量,還會使壓縮機閥門故障增加。變頻驅動還應注意其電機應按大功率選擇。

    3.11 實時計算控制,確保系統佳節能運行

    168体育制冷系統的優化設計和自動控制的佳運行是實現冷庫節能十分重要的內容。

    冷庫實行節能運行的實時控制任務,可由數據釆集、計算控制和監控系統來完成。數據采集計算控制系統的采集對象是制冷裝置、制冷系統和工作環境的所有相關參數,類別有溫度、壓力、壓差、液位、電流、運行狀態和故障情況等內容。

    168体育4 冷庫節能自控運行的成效

    4.1 節能運行的基本措施

    168体育電子膨脹閥的釆用,可節能10%;按需融霜功能,可節能5%;夜間回置的庫溫設定,可節能4%;冷風機風扇運行控制,可節能3%;冷庫門防結露絲控制,可節能2%;壓縮機組和冷凝風扇控制,可節能10%;以上6條措施的綜合節能效果,可達15~34%。

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