全变频冷冻站技术在武汉音乐厅项目上的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇全变频冷冻站技术在武汉音乐厅项目上的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文详细介绍了武汉音乐厅全变频冷冻站系统从设计到施工到调试到交付的全过程，本工程采用变频离心机，变频冷冻水泵，变频冷冻水泵，变频冷却塔，采用先进的控制系统设备与控制算法，不但使整个冷冻站系统长期运行稳定可靠，而且很大程度上节省了能源。
关键词: LOOP算法，自然曲线，相等边际效能原理，按需控制
1项目概况
武汉音乐厅位于武汉市汉阳区江汉桥旁，毗邻著名的景点古琴台与月湖，为武汉市重点建设项目。工程总建筑面积3.69万平方米，项目总投资7.2亿元，内设一座1602座的交响音乐厅、一座415座的室内乐厅和公共大厅。工程于2009年9月竣工。
项目特点
本项目要求按照“百年工程”的要求，以精益求精、追求卓越的态度，把琴台音乐厅建设成经得起历史检验的精品工程。为了满足业主对建筑整体高品质高档次，对机电设备长期稳定运行并且节能降耗的定位要求，冷冻站系统采用了目前最为先进的全变频系统。系统的配置与设计达到性能与价格的优化目标，确保工程成为技术先进、可靠实用、经济合理的地标项目。
系统介绍
全变频冷冻站的数学模型为美国专利Hartman LOOP™。控制系统能够在满足系统舒适性的前提下，令整个冷冻站系统的年平均运行效率等于或高于0.6kW/ton（COP值5.86）。
冷冻站控制系统的冷却塔风扇和冷冻泵的速度调节采用按系统冷量需求控制，而且控制系统给冷冻机提供一个用以控制其运行的冷冻水温度设定点。冷冻机要定序加减机，无论是开或关在某种意义上都要让其运行尽量接近冷冻机自有的效率自然曲线。冷却塔风扇速度和泵速设置要根据相等边际性能原理来改变。
控制逻辑
自然曲线法则
自然曲线法则，是哈特曼算法的第一个专利控制算法。
哈特曼已开发了全新的冷冻机加机方法，称作“自然曲线”加减机方法。
“自然曲线”是个创造词汇，它描述了冷冻机在不同压力（冷凝和蒸发温度）条件下的最佳效率操作负荷点。一般定速冷冻机的自然曲线在所有压力条件下在或接近满负荷点，但变频冷冻机的最佳效率操作点在很低的负荷并随着压力条件变化而变化。于是，在不同压力条件下的最佳效率操作负荷点便可标绘成变频冷冻机的“自然曲线”。
在这个简单易用的自然曲线加减机方法中，LOOP冷冻站中的冷冻机组（冷却塔组）加减机令它们任何时候最接近自然曲线。通常，LOOP冷冻站相比常规操控的冷冻站是在低得多的负荷下才让冷冻机下线。当负荷从满载点下降，所有设备降速直到自然曲线算法计算得出如果一台冷冻机下线后冷冻站操控剩余在线冷冻机可更接近冷冻机的“自然曲线”。同样情况也在冷冻机上线是发生。加减机的确切操作点基于所采用的变频冷冻机和冷却塔的特性，现时负荷特性和冷冻机的压力条件。
相等边际效能原理
相等边际效能原理，是哈特曼算法的第二个专利控制算法。
相等边际效能原理控制最优化冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷冻机四个变频设备的运行速度，使每一个设备的功率曲线有所有设备共同的斜率。
按需控制原则
按需控制，是哈特曼算法的第三个专利控制算法。按需控制本质上是实时根据系统需求主动控制系统设备运行。更具体地说，我们从制造厂商数据库中得到设备的性能曲线，对于每一种负荷情景，我们能够利用技术预先确定四个变频设备之间理想的功率关系。借助现代科技和网络通信技术，我们能够控制数据，处理需要，并且内部外部通信使整个冷冻站到达理想的效果。
系统方案
此变频冷冻站由以下硬件组成：1套IPC11550控制系统，3台500冷吨麦克维尔变频离心机组，4台55kw阿姆斯壮冷冻水泵，4台75kw阿姆斯壮冷却水泵，3套变频冷却塔（每套冷却塔由3台变频风机组成），1台冷冻水流量计，1个冷冻水供水温度传感器，1个冷冻水回水温度传感器，1个冷却水供水温度传感器，1个冷却水回水温度传感器，3个末端水压差变送器，3台冷冻水侧电动隔离阀，3台冷却水侧电动隔离阀，6台冷却塔侧隔离阀。见图示2
图示2
图示工况，冷冻站系统运行在全自动模式下，系统按照控制逻辑开启相应的隔离阀、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，冷冻机，并调节系统中冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，冷冻机使其运行在最佳工况点。图示当前工况是16.0%的负荷，冷量需求是241冷吨，系统工作效率是0.44千瓦/冷吨，末端压差信号3号区域有效，负偏差是0.5PSI。随着负荷的变化，哈特曼算法会3分钟循环检测一次系统，并调节系统设备一直运行在最佳效率点，最大限度地发挥节能潜力。
控制逻辑控制冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷冻机轮换运行，操作者可以方便的设定冷冻机的主用、从用，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的主用、备用功能，自控系统均匀的开启相应设备，并使其运行累计时间较为均衡，从而延长了设备的使用寿命。
由于是全变频系统，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷冻机采用软启动方式，避免了工频方式下启动对电网的大电流攻击，使电网供电更加稳定。而且冷冻站大部分时间都运行在5-5%的负载区间，100%负载的时间仅有2%，所以部分负荷变频的意义更大，较低的设备转速减少了设备的有形磨损，从而在节省能源的同时延长了设备的使用寿命，提高了设备的运行效率。
项目实施要点
作为冷冻站难度最大的变频冷冻机组台数控制的关键环节，由以下几个关键点需要注意：
由于控制系统与变频器和强电系统距离较近，控制系统一定要求稳定高效，自身控制设备有较强抗干扰能力，IPC控制系统采用了工业级的PLC控制器、工控机、触摸屏，内部线路全部采用高抗干扰能力的beldon8762线缆内部连接，并且用钢管敷设进一步增强了抗干扰能力，使旁边的变频器强电运行丝毫对弱电系统没有影响。
整个系统采用工业级通讯方式MODBUS,PLC与ABB变频器，PLC与现场冷冻机，监控系统与楼宇集成系统之间集成系统之间全部采用MODBUS方式通讯，采集数据准确，控制稳定。
控制线路要求抗干扰能力强，此工程使用的控制线缆是beldon8762双层屏蔽电缆，采用单端接地方式，用钢管敷设方式，从而有效地屏蔽了强电的干扰。
温度传感器的选择时，尽量选择精度比较高的传感器，此工程上选用的工业级水管温度传感器外加套管保护，精度等级为0.02℃。
流量传感器的选择时，尽量选择精度高稳定性好灵敏度高的传感器，经过综合比较，从工程上选用了双涡轮型的流量传感器，不但精度高，稳定性好，而且安装更换方式简单，传感器上有校准功能，在现场调试时可以进行二次校准，进一步提高了测量的准确度。
本项工程意义
武汉音乐厅项目全变频冷冻站系统已经全自动运行了近两年，显示了系统的稳定可靠与便捷性。随着地球能源的日益减少，节能环保的意义越来越重要。如何更有效地利用能源是越来越受到重视的课题，武汉音乐厅全变频系统的实际效果验证了其在国内推广的意义是深远的。全变频系统必定会推动越来越多的优质项目更上一个档次，为项目的长远意义打下坚实的基础。