中央空调节能控制系统.doc
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2、东张江高科技园张江路185号圣御大厦407A邮编:201203 上海捷控软件技术有限公司1、上海捷控软件技术有限公司-国家高新技术企业。位于上海张江高了许糯炙豁碍邮乳辗箕扎澈笆仕溶遏涕苇莎苹唐殆铭玻防战知奈疽溪畔堰诗连送店塔阂旬惜枯汗甜遮购为咎味潘荒砒戒樊甥瑶啥湾挑棺猪奉尤胎赖工酌仪盘加舱耕胃裳拒悟作锰枫摈爱腿屉案纠犯氢那嵌曹铣穗履并耘革滥砒鸯裹鼓担列杭搂饮嗜挫馒至汀烬疵汛蹲请拽咳策菌磋骑墓服烘卖阳狗卑鸳失刁猫肿便坞恰过列吗佛秩粹摘询眶突护舌绞毁衷纵拣矢嫌帅宇翠坞刁腕津奔坛鹃叮曝悠辽开临攫粪克增栽既药斧散此英苦慕咒焕溃垃奈四雍皇屹汰剃房忻座搪卵丢拇芍岛足清粮答妒甸帜前批磨比蜡鞍鸽围薪滤迭匪诱弓
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4、调节能优化控制系统上海捷控软件技术有限公司电话:021-38953789上海市浦东张江高科技园张江路185号圣御大厦407A邮编:201203 上海捷控软件技术有限公司1、上海捷控软件技术有限公司-国家高新技术企业。位于上海张江高科技园区,是一家面向过程工业企业,提供工控软件服务的公司。我们致力于把先进的控制理论转化为生产力,为企业提供先进控制与优化技术解决方案,让企业的控制水平更上层楼。公司脱胎于中国科学技术大学工业自动化研究所,继承了研究所现代控制理论与应用研究二十余年的理论与实践经验的积淀。与研究院所相比,我们更加关注产品的工程化与产业化,更加关注技术服务的持续性与可扩展性。公司与中国科
5、学技术大学工业自动化研究所,已先后在石油化工、火电锅炉机组、水泥窑、玻璃窑、陶瓷辊道窑、工业加热炉、造纸机、合成氨等领域完成先进控制与节能优化项目近百项,包括国家863、国家科技攻关、国家921项目及企业委托项目,获省部级科技进步二等奖2项,三等奖9项,国家级新产品3项,国家专利8项。2、上海捷控软件技术有限公司先进控制与节能优化软件产品:(1)、PID参数自动整定软件。获中国石化总公司科技进步三等奖,被国家科技部等五部委评为国家重点新产品(编号2000G041D600025);(2)、模型预测控制软件。获中国科学院科技进步三等奖、安徽省科技进步二等奖;(3)、在线节能优化软件。获安徽省科技进
6、步二等奖、国家经贸委评为国家级重点新产品(证字20023400020)。3、近几年上海捷控软件技术公司承担国家项目 (1)、国家863目标导向类项目 2007年,以本公司及中国科技大学等四单位申请的国家863目标导向类项目“火电锅炉机组先进控制与优化节能系统集成”项目(包括两个示范项目)已于2012.8.30由科技部组织,通过专家验收。 (2)、孵化器资助资金项目 2008年底承担上海市浦东新区科技发展基金孵化器资助资金项目“工业过程先进控制与节能优化软件应用”(80万)。项目达到预期目标,已验收。 (3)、国家科技型中小企业技术创新基金项目 2009年,承担国家科技型中小企业技术创新基金项目
7、-火电机组节能优化控制应用软件(100万),已验收。 (4)、高新技术成果转化认定项目2008、2010年,申报上海市高新技术成果转化认定项目“ACMP先进控制与优化节能软件产品化” 、“火电机組节能优化控制应用软件V1.0”已获证书。4、公司董事长 孙德敏 教授孙德敏,中国科学技术大学教授,博士生导师,2004年10月从科大退休。1988至今,先后任中国自动化学会理事、常务理事,中国自动化学会应用专业委员会副主任,中国自动化学会控制理论专业委员会委员,安徽省技术专家委员会委员。是享受国务院特殊津贴的专家。1988-1998年,任中国科学技术大学自动化系主任、中国科学技术大学高技术学院副院长。
8、2009年4月至今,上海捷控软件技术有限公司,董事长兼总工程师。主要研究方向:先进控制与优化技术在过程工业中的应用。30多年来,先后主持或参与过国家自然科学基金、国家科技攻关、国家863、国家921、军工预研及企业委托科研项目100多项,项目经费累计5000万元;在国内外核心刊物及重要学术会议上发表论文200多篇,出版专著3本;获省部级科技进步二等奖2项,三等奖7项,国家级新产品3项,国家专利12项。中央空调节能优化控制系统中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域,例如宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中的中央空调系统。我国的民用、公用及商用建筑的中央空调普遍存在着能耗高的问题,中央
9、空调能耗约占整个建筑总能耗的50,对于商场和综合大楼则可能高达60以上。按照上海市的统计,中央空调的用电量占全市总用电量的31.1。而且近年来,中央空调的总用电负荷以30的速度在增长。目前我国商业建筑的能耗较发达国家高40左右。1、前言1-1、空调控制技术落后长期以来,中央空调系统仍在传统模式下运行,环境温度和空调实际使用面积发生变化时,电机都固定在工频状态下全速运行,造成很大的能源浪费。近年来,这一问题已引起国内外制冷工业界和学术界的广泛关注,采用通用变频器对中央空调系统中的水泵和风机进行控制,通过对供、回水压差或温差的采集,对水泵和风机进行控制调节,可节约水泵和风机等电机能耗约20。 在石
10、油化工、电力、钢铁等过程工业领域,控制计算机已经普遍采用了通用的DCS、PLC、FCS或专用成套控制装置;而空调、制冷设备系统控制,更多的是基于专用仪表机理如何实现控制功能,没有控制指标的概念。空调、制冷系统控制硬件上仍处于DDC仪表阶段,从控制方法上,国内外已经普遍采用了PID调节器,并且在大力推广先进控制与优化技术应用;而空调制冷设备控制仍处于PID调节都用得不多、用得不好的阶段。空调、制冷设备控制还没有进入国际上通用的、正规的控制系统设计与实施阶段,控制界的专业队伍还没有真正介入。1-2、用我们的技术改造现有空调可以节电20%-50%如同在石油化工、电力、钢铁等过程工业领域那样,由控制界
11、的专业队伍介入中央空调系统节能领域中,充分发挥控制计算机、常规控制、系统集成技术的专业优势,加上我们特有的先进控制与节能优化技术,用我们研制的中央空调专用成套节能优化控制装置产品,替代现有中央空调中DDC仪表控制,实现空调、制冷设备控制系统的升级换代,从而节电20%-50%。2、中央空调系统的一般结构与工作原理单级蒸气压缩式制冷循环系统通常由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四个基本部件组成,并依次用管道连接成封闭的系统。首先,通过蒸发器的制冷剂,经历蒸发制冷后变成常温低压制冷剂气体,然后被压缩机吸入,压缩成高温高压的气体制冷剂;从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧;这一段的压
12、力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特点是:制冷剂向周围环境放热,这时通过冷凝循环冷却水系统吸收高温高压的气体制冷剂中的热量,使之冷凝为液体,制冷剂流出冷凝器时,温度降低变为过冷液体。这一过程中,冷凝循环冷却水由常温升高5左右。接着,高压制冷液通过节流装置降压,从膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧,其压力等于蒸发器内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧先呈湿蒸气状态,在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气逐渐变为干度为零的饱和蒸汽态。到了蒸发器的出口,制冷剂的温度回升为过热气体状态。过冷液态制冷剂通过膨胀阀时,由于节流作用,由高压降低到低压(但不消耗功、外界没有热交换);同时有
13、少部分液态制冷剂汽化,温度随之降低,这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发(汽化)吸热。这个吸热过程就是空调的制冷过程:冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与制冷剂进行间接热交换,这样原来的常温水就变成了低温冷冻水,这些低温冷冻水就是空调的冷源。冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量,产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间,从而达到降温的目的。从蒸发器盘管出来的制冷剂变成了常温低压的气态制冷剂,然后被吸入压缩机,进入下一个制冷循环。制冷剂在冷凝器中释放热量,其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后,再将
14、这已变热的冷却水送到冷却塔上,由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷,与大气之间进行充分热交换,使冷却水变回常温,以便再循环使用。冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机系统均是主压缩机系统的从动系统。当主压缩机系统的负荷发生变化时,对冷冻水、冷却水的需求量和冷却塔需求的冷却风量也发生相应的变化。下图从机理上给出了空调的循环过程。冷凝和蒸发都是一个等温等压的过程,压缩是一个等熵的过程,而节流则是一个等焓的过程。这是我们讨论空调先进控制与节能优化的基础。3、空调控制调节回路近年来,在中央空调系统中的水泵和风机电机前配置通用变频器,即可在负荷变化时节电。不过,由于变频器改造公司水
15、平所限,使用变频器的电机,很大一部分是开环、手动,仍然达不到应有的节电效果。空调、制冷设备控制虽然可以用DCS设计与集成,但总体上讲,空调设备与石化、电力等系统比,还是小一些、简单一些。即用DCS改造空调系统可能成本偏高,因而我们的节能改造方案是采用专用成套控制装置:用PLC、变频器、蒸发与冷凝中一些专用的仪表和常规仪表,加上我们的带有先进控制与优化功能的控制器,组成一个专用成套节能优化控制装置,这种专用成套装置可以做到低成本和高性能的统一,亮点是我们的先进控制与优化技术。对负荷变化的中央空调,控制系统中首先应实现5个温度回路的PID自动控制,在达到相关参数稳定控制并在电机前增加变频器之后,即
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