一、冷冻水系统实验设计与结果分析

在进行冷冻水系统二级泵定压差控制前有一个关键的问题就是压差设定值的确定及压差位置的选择。一般而言压差设定值必须能满足 不利末端的负荷需求,因此就必须确定 不利末端。本系统中使风系统全新风运行，风机、华全水泵定频运行情况下观察送风温度的变化来确定 不利末端。如下图所示：

图1：风系统送风温度效果比较

通过比较可知，AHU1与AHU2送风温度在相同时间段内下降的幅度并不相同。当AHU1送风温度下降到10.8°C时，AHU2送风温度下降到14.6°C左右，由此可以判断AHU2为系统的不利末端。对于压差控制中压差传感器安装位置的选择有干管压差和末端压差，华全水泵厂选择干管压差作为控制变量。压差设定值的取值必须满足AHU2末端的要求，通过不断改变压差设定值观察AHU1、AHU2送风温度的变化 后确定压差设定值在0.15MPa时水系统的流量能满足AHU2的需求。确定设定值以后，通过LABVIEW和MATLAB脚本编写增量PID控制程序对冷冻水系统的压差进行控制，如下图所示：

图2：二级泵压差增量PID控制程序

从图中可以看出控制器设计的较为理想与仿真结果想对应，能够满足系统稳定运行需求。

二、风系统实验设计与结果分析

对于送风温度控制执行器为冷冻水阀，由于冷冻水阀可能存在流量与阀门开度不匹配的问题。产生这个问题的原因是由于阀门和管道的流通能力不同，一般而言同等管径条件下阀门的流通能力大于管道的流通能力，这就会导致阀门开度达到某一值后，继续增大阀门开度对流量的影响己经很小，因此在对送风温度进行控制前必须确定冷冻水阀的流量特性，来确定阀门开度范围以免调节送风温度的时候出现阀门开度在增加而送风温度却没有降低的情况。可以看出当阀门开度达到40%左右的时候流量的变化以及很小，因此在控制送风温度的过程中必须限制阀门开度在40%以下。

对于送风温度设定值得选择，华全水泵厂需要模拟不同负荷率下的冷却水系统运行情况因此采用了全新风运行形式来模拟系统负荷，而且送风温度设定值给的较低,本实验中给定的设定值为12°C。

三、冷却水系统实验设计及单变量运行分析

1、冷却塔出水温度控制

当冷却塔风机变流量运行时，为使冷却水系统稳定运行在能耗 优点处，必须对冷却塔出水温度进行控制。通过仿真和实际调整当PID控制器的三个参数为Kp=860，Ti=0.Ollmin，Td=0.0000056min时其控制效果较好。使用PID控制器可以将冷却塔出水温度控制稳定，当外界条件变化时可以使冷却塔出水温度稳定在 优工况下。

2、冷却水系统水流量控制

当冷却水变流量运行时，为了维持 优点处流量的稳定必须对冷却水流量进行控制，冷却水流量控制较为理想其超调很小，过渡过程时间也很快能满足控制要求。当系统运行在能耗 优点时找到流量所对应设定值，使用此PID制器将流量控制在稳定状态。

由分析可知，冷却水系统的优化实际上是寻找 优的冷却塔出水温度的过程，而且这个温度是随着负荷和湿球温度的变化而变化的。在确定湿球温度及负荷单一设备（冷却塔风机或冷却水泵）变流量的情况下，可以通过调节风量或水量使冷却水温度达到 优点。但是在双变量情况下，同一个冷却塔出水温度可能对应着不同的华全管道泵和冷却塔风机的匹配情况，这个时候就要用冷却水系统的总能耗 小来确定各个设备的运行情况了。

为了研究不同负荷率下的冷却水系统 优运行情况，本文采集了系统负荷率为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8时湿球温度在21°C情况下，冷却水系统双调节变量在允许变化范围内的全部数据，来分析系统 优运行状态点。为了研究双调节变量下冷却水系统 优运行状态，必须对单一变量情况有充分的了解。基于此给出了双调节变量下的 优运行策略。

3、冷却塔变风量冷却水系统运行分析

当只有冷却塔风机变流量运行时，在负荷率为40%，湿球温度为21°C时采集冷却水系统在各个冷却塔风机频率值下对应的数据。

当冷却塔风机转速增加（冷却塔出水温度降低）时冷却塔风机的能耗增加，冷机的能耗下降。当冷却塔风机转速增加到某一点后冷却塔风机能耗的增加量等于冷机能耗的减少量，此时出现了冷却水系统总能耗 小点（冷却塔风机相对转速为076，冷却塔出水温度为25.65°C。总能耗为7.287KW)。如果转速继续增加，由于转速的增加会导致风机能耗呈现出三次方的增加总能耗将会增加。

当冷却塔风机转速增加（冷却塔出水温度降低）时，冷水机组COP值一直在增加，当冷却塔风机转速达到（冷却塔出水温度）时，冷机的COP。

在冷却塔风机变流量的情况下，系统运行 优点处冷却水系统的COPs，但COP不是。在负荷率为40%，湿球温度为21°C时， 优点处运行状态下的总能耗为7.287KW，相对于定频运行是的总能耗7.688KW， 优点运行将节能5.22%(节约的电量/定频运行时的电量）。

4、冷却水泵变流量冷却水系统运行分析

当只有冷却水泵变流量运行时，在负荷率为40%，湿球温度为21°C时。随着冷却水泵转速增加（冷却水流量增加使得冷却水进冷却塔温度下降使得冷却塔出水温度下降）冷却水泵的能耗增加了，冷机的能耗下降。当冷却水泵相对转速为0.48的时候，冷却水泵能耗增加量等于冷机能耗减少量，此时出现了冷却水系统总能耗 小点（冷却水泵相对转速为0.48，冷却水流量为2.4m^3/h，总能耗为5.634KW)。此后随着华全管道泵转速(冷却水流量)继续增加总能耗将会增加。

在冷却水变流量情况下，系统运行 优点处冷却水系统COPs，但COP不是。负荷率为0.4,湿球温度为21°C时， 优点处运行状态下的总能耗为5.634KW,相对于定频运行是的总能耗7.688KW, 优点运行将节能26.72%(节约的电量/定频运行时的电量）。

根据上面冷却水泵或冷却塔风机变流量时的情况可以知道，在某一个确定的负荷率和湿球温度条件下 优点总是出现在单变量调节下（设备相对转速或冷却水温度）确定的某一个点。但不同设备的调节有着不同的节能效果，出现这种情况是因为泵或风机与压缩机的功率比不同，本系统中冷却水泵与压缩机的功率比为1:1,冷却塔风机功率与压缩机功率比为0.23:1。当其比值越大时电机类设备的节能潜力就越大。应用变流量时冷却水系统节能量就越多。

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