1項(xiàng)目需求背景

根據(jù)《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》規(guī)定,中央空調(diào)是制藥企業(yè)各種運(yùn)行設(shè)備中的耗電大戶之一,中央空調(diào)主要由兩大部分組成:(1)冷水機(jī)組、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng):(2)通風(fēng)系統(tǒng)。

本方案是通過對中央空調(diào)中冷水機(jī)組的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)加裝閉環(huán)自動控制,使循環(huán)冷卻水泵根據(jù)冷水機(jī)組的排氣壓力自動調(diào)節(jié)需要的冷卻水流量:對冷卻塔風(fēng)扇加裝溫度控制裝置,使冷卻塔風(fēng)扇根據(jù)冷卻時的實(shí)時溫度變化自動控制啟停。通過上述方式,達(dá)到減少運(yùn)行電量消耗,節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用的目的。

中央空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中,受到凈化廠房內(nèi)部熱負(fù)荷變化和環(huán)境溫度的影響,為保證凈化廠房內(nèi)的制造室溫度穩(wěn)定,系統(tǒng)需要消耗的冷量也在不斷發(fā)生變化,運(yùn)行中的冷水機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷也隨之不斷發(fā)生著變化。冷水機(jī)組可以根據(jù)凈化廠房內(nèi)的熱負(fù)載變化和環(huán)境溫度變化加載或減載,但冷卻水泵卻不能隨著冷水機(jī)組排氣壓力的變化及時做出相應(yīng)調(diào)節(jié),這樣在運(yùn)行過程中就產(chǎn)生了無謂的電能浪費(fèi)。特別是在凈化廠房內(nèi)冷氣需求量較少的情況下,冷水機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷就更低了,但冷卻水泵卻不能及時通過降低運(yùn)行轉(zhuǎn)速而減少所需要的流量,這樣就使得冷卻水循環(huán)系統(tǒng)長期處于"大流量小溫差"的運(yùn)行工況,造成實(shí)際需要的冷卻水流量與冷卻水泵的最大輸出功率輸出之間的矛盾,導(dǎo)致使用單位大量電能的無謂消耗,增加了企業(yè)的運(yùn)營成本。所以,進(jìn)行凈化廠房空調(diào)冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)自動控制改造的方案是可行的也是必要的,可以節(jié)約大量的運(yùn)行費(fèi)用。

中央空調(diào)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的技術(shù)原理,就是通過自動控制系統(tǒng),利用信號反饋,使中央空調(diào)的三個組成系統(tǒng)一冷水機(jī)組、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、協(xié)調(diào)和聯(lián)動運(yùn)行。

(1)當(dāng)熱負(fù)荷發(fā)生變化時,通過安裝在冷卻水管道上的溫度變送器的反饋,自動調(diào)整冷卻水泵的轉(zhuǎn)速,節(jié)約冷卻水泵的能量消耗。

(2)根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的溫度自動啟停冷卻塔風(fēng)扇,達(dá)到節(jié)約風(fēng)扇運(yùn)行電耗的目的。

通過調(diào)整冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)扇,始終使冷水機(jī)組在額定工況下運(yùn)行,機(jī)組的運(yùn)行效率最高,運(yùn)行時間縮短,待機(jī)時間延長,可以節(jié)約冷水機(jī)組的運(yùn)行電力消耗。

2項(xiàng)目的主要意義

(1)利用閉環(huán)控制,可以節(jié)約大量的電力能源。

(2)可以有效延長水泵、閥門和管道的使用壽命。

(3)可以延長冷水機(jī)組的運(yùn)行壽命。

3考核指標(biāo)

2018年,結(jié)合一期活疫苗車間改造,公司直接為中央空調(diào)的冷水機(jī)組和循環(huán)冷卻水泵做了正反饋聯(lián)鎖裝置(冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行溫控沒有完成)。經(jīng)過將近一年的運(yùn)行,系統(tǒng)比較穩(wěn)定,不僅達(dá)到了節(jié)約用電的目標(biāo),同時也保證了冷水機(jī)組始終在額定最佳工況下運(yùn)行。

冷水機(jī)組在兩種運(yùn)行模式下耗電量的對比如表1所示。

4計(jì)劃目標(biāo)

采用人工不斷根據(jù)負(fù)載變化去調(diào)節(jié)變頻器頻率,費(fèi)工又費(fèi)時,所以對冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能改造,既可以為企業(yè)節(jié)省成本,又提高了維護(hù)人員工作效率。在一期活疫苗車間改造成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上,下一步公司將對二期動力站冷水機(jī)組的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造,將要改造的二期冷水機(jī)組設(shè)備情況如表2所示。

5具體設(shè)計(jì)

(1)采用西門子PLC,擴(kuò)展模擬量輸出模塊和模擬量采集模塊,HMI觸摸屏實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置。

(2)根據(jù)冷卻水設(shè)置的目標(biāo)溫度PV,PID運(yùn)算輸出0~20mA模擬量控制冷卻水泵變頻器運(yùn)行頻率,采集冷卻水出口溫度作為過程值sV。觸摸屏選擇開啟的冷水機(jī),自動對應(yīng)開幾臺冷卻水泵,可以實(shí)現(xiàn)開啟的冷水機(jī)自動采集該機(jī)組出水口冷卻水溫度進(jìn)行冷卻水泵頻率無極控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在此期間如果一臺冷卻水泵變頻器發(fā)出過載信號,則停運(yùn)該泵,啟動另外一臺沒有啟動的冷卻水泵實(shí)現(xiàn)無值班工作切換。

(3)冷卻塔風(fēng)機(jī)采用并聯(lián)式,根據(jù)冷卻水溫度分段實(shí)現(xiàn)冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停。

采用以上這種控制方式實(shí)現(xiàn)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能,改造后與改造前節(jié)能對比效果十分明顯,優(yōu)化改造方案可以節(jié)能10%~20%,這樣就大大降低了企業(yè)的成本支出,同時還可提高人員的工作效率。

6結(jié)語

通過把冷水機(jī)組和冷卻循環(huán)水泵組成正反饋聯(lián)鎖系統(tǒng),可以節(jié)約大量的電費(fèi),同時由于機(jī)組始終在額定工況下運(yùn)行,減少了機(jī)組發(fā)生故障的概率,有效延長了機(jī)組的使用壽命。在大力提倡節(jié)能降耗的今天,該改造方案具有一定的社會意義,值得大力推廣。