中央控制系统

中央控制系统（精选十篇）

中央控制系统篇1

神华黄骅港务公司一期煤码头中央控制系统 (以下简称中控系统) 是采用集成架构器件及总线结构构成的控制网络, 控制和管理现场多条皮带机和大型装卸机械, 对于港口安全高效生产起着至关重要的作用。按职能划分, 中控系统主要由两部分组成: (1) 卸车堆料系统, 包括翻车机 (CD) 、堆料机 (ST) 及相应皮带机系统; (2) 取料装船系统, 包括取料机 (RC) 、装船机 (SL) 及相关皮带机系统。共有23条皮带机, 大型翻车机、堆料机、取料机、装船机等17台单机, 因配煤工艺需要, 设计了86个作业流程, 点多线长。整个控制系统为中央控制的总线型构架, 采用罗克韦尔自动化公司全套自动化产品和系统, 硬件系统主要包括1756-L1 LOGIX5550处理器, 1756-CNB通信模块, 1756-IB/16输入和1756-OB/16I输出模块, PLC-5/40C处理器, PLC-5/80C处理器, 1756-A10机架, 1756-A17机架, 1786-RPA、1786-RPFM光纤通信模块, 1784-PCIC控制网模块及电源模块等, 网络结构见图1。软件系统包括RSLinx通信软件, ControlNet组网软件, RSLogix5000编程软件和RSView32人机界面软件。中央控制器Logix5550通过光纤和中继器设备, 连接分布到现场的17台单机的PLC 5系统;通过背板机架和同轴电缆, 连接由1756-CNB网络通信模块组成的12个节点机架, 形成共计29个非确定性和确定性节点设备的大型控制网络。Logix5550通过背板及同轴电缆实时和1756-CNB通信模块所组态的机架进行数据交换, 通过光纤适配器和光电转换模块与17台单机实时传送数据。从而确定各单机行走位置、俯仰角度、回转角度、单机故障状态、两单机防碰撞报警及皮带秤数据采集与传输等。ControlNet网络的网络带宽为5Mb/s, 基本能满足数据传输的需要。网络结构主干网为控制网, 网络结构采用总线式, 结构比较简单、单一。中央处理器Logix5550安放在1#变电所中央控制室, 通过2个1756-CNB通信模块组成主节点, 每个主节点下面挂靠若干机架模块和单机。3#变电所控制室距离1#变电所控制室距离为2000多米, 安装了6个1756-A10机架及相应的I/O模块, 通过光纤和通信模块与1#变电所控制室处理器及网络相连, 实时传送数据。中控室安放4台工程师监控站, 通过4块1784-PCIC控制网卡连入控制网络, 主要用做启停皮带机、单机、监控故障状态及报文传送等调度管理, 也可以监控网络, 上传和下载网络数据。

二、存在的问题

煤一期控制系统自建港运营以来, 单机跟中控系统的通信始终不太正常。单机与中控系统通信不能稳定的联通运行。单机及机架偶尔出现原因不明的掉线, 有时两台单机同时掉线, 出现过堵料等现象, 影响生产。机架模块有时也出现掉线情况, 对生产影响更大。为降低风险, 尽最大可能保障设备正常稳定运行, 利用生产间隙在不停产的情况下, 对煤一期控制系统进行了分阶段的技术改造, 将原来控制网络的总线型结构改造成目前的分段式星型结构, 控制皮带机的机架模块单独成段, 卸车及翻车机单独成为一段, 装船机和堆取料机单独成为一段, 将处理器升级为1756-L63。改造后, 整个网络控制系统由原来单一的总线型架构变成了目前的部分总线、部分星型结构, 将较重要的机架系统从整个总线型结构中分离出来, 使机架模块能够稳定运行, 有效地降低了整体风险。图2、图3是控制网分段图, 翻堆系统图基本与之类似 (从略) 。

由于单机均为较老旧的PLC 5/C, 改造后虽然能保障机架模块的良好稳定运行, 但整体网络结构仍为控制网形式, 所有单机均以控制网的方式跟中控系统设备通信。单机仍偶尔出现双机乃至多机同时掉线情况, 判断原因可能是控制网络结构比较大, 单机节点众多, 控制网网络带宽较窄及数据瞬间拥挤。利用罗克韦尔自动化提供的处理器监控软件Logix5000 Task Monitor Tool分析处理器运行情况, 结果显示处理器的各项工作指标已处于非常高的负荷状态, 有的已经达临界状态。随着港口吞吐量的增加, 对中央控制网络的稳定性要求越来越高, 不允许有大量的停机更新参数时间 (数据优化) 。为此在少投入和利用现有PLC 5系统情况下, 对黄骅港煤一期控制系统进行升级和网络结构改造, 以更好适应生产的要求。

三、改造措施

1. 改造方案

(1) 分层设计。根据罗克韦尔自动化经典三层网络结构, 将网络结构规划为三层: (1) 最上层为信息交互层。中控监控站作为管理层和控制终端通过中控交换机挂靠在1#变电所控制室工业交换机, 同时, 也为管控一体化系统的管理系统留有接口。通过以太网传输数据。 (2) 中间层为控制网络层。中控系统处理器通过赫斯曼工业交换机与现场各单机进行组网, 网络结构形式为以太网。传输介质为光纤及网线, 各介质之间用光电转换模块连接。中控系统处理器与各机架之间仍设计成控制网连接, 各机架之间为同轴缆连接, 1#、3#变电所控制室之间为光纤直连。为提高安全性, 不进入工业交换机组成的网路传输。由于各单机采用PLC5 C, 为实现以太网通信, 必须增加一块以太网卡 (1785-ENET模块) , 该模块必须紧邻PLC 5安插 (须与处理器直连) , 故各单机PLC程序需要进行必要的重新组态和更改。中控系统也需要重新组态和编程。上述内容均可在不影响生产的情况下离线进行, 因网络之间为以太网设计, 可逐台实施。 (3) 最下层为继电器和变频器等设备及开关组成的设备网结构。黄骅港现场保护开关等每个设备作为一个独立点通过继电器隔离后进入I/O模块及PLC系统。

(2) 分段组网。将整个网络结构分成三段式结构, 1#变电所控制室的1#~6#机架和3#变电所控制室的1#~5#机架独立成两段, 但相对于整个网络结构来说是一段, 中间靠终端电阻终结。为分解风险, 增加可操作性和可维护性 (如3#变电所控制室停电检修, 不会影响1#变电所控制室的取装作业) , 取料装船线的所有单机 (R0、1、2、3、4、10、SR) 独立成为一段;翻车及堆料线单机 (CD1、2、3、S1、2、3) 独立成为一段。

(3) 合理规划, 远程控制。由于整个网络结构基本为工业以太网结构, 故结合一、二、三期控制系统以及一、二期和二、三期控制系统互通的特点, 合理规划各节点的IP地址, 使网络及单机的远程维护和管理成为可能, 从而能够实现远程接入和控制。

2. 改造实施

(1) 硬件及网络改造与连接。在1#变电所控制室主机架增加两块1756-ENBT以太网模块, 一块用于和工业交换机通信, 另一块用于和管控一体化管理网通信, 实时上传和下载管理系统数据。在现场各单机PLC5处理器旁, 加装1785-ENET模块, 用于和中控控制网络进行以太网通信。架设两台赫斯曼网络交换机连接现场17台单机, 架设中控交换机, 用于连接中控监控站。改造后的控制系统网络结构见图4。

(2) 程序更改及下载。更改中控相关部分程序, 尤其是正确组态网络和通信结构, 规划合理的IP地址, 将程序下载至中控ControlLogix L63处理器及各单机PLC5处理器。

(3) 运行组网软件RsNetWorx对机架模块进行组网。规划完网络组态规划配置和控制网后, 配置1756-ENBT以太网模块, 并对模块网关及其相关参数进行必要配置, 以便从中控监控站运行Logix5000软件, 将程序上线运行, 可监控到中控系统处理器Logix5563与现场各单机PLC之间数据有序、稳定、可靠的传输 (图5) 。

四、改造效果

(1) 改造后的中控系统经过近1年的使用, 网络运行稳定, 未出现断网现象。以前单一的控制网网络数据每优化一次, 均要求所有单机全部停机接受新数据更新, 对生产影响较大, 现在单机维护简便。

(2) 为实现管控一体化奠定坚实网络基础。根据公司数字化建设的整体部署, 今年实施管控工作, 管控系统上线后, 中央控制系统和管理系统需要实时从各单机及机架获取大量生产及控制数据, 要求各单机与中控通信必须实时保持畅通, 单机不能长时间掉线, 否则, 多项数据无法采集, 管控系统将失灵。

(3) 为远程无人自动堆料提供稳定的网络支持。公司数字化建设的重点项目之一是实现6台堆料机的无人自动堆料作业, 为此需要稳定的网络结构, 单机不允许出现掉线失控情况。此次改造完全满足无人自动堆料对网络稳定性的要求。

(4) 日常维护更加便捷。改造前控制网网络结构复杂, 可变性及灵活性差, 接入和退出节点比较繁琐, 变换和更新数据对全局影响大, 故障指示不清晰, 排查困难。改造后只要设定好IP地址, 可随时随地连入网络, 极大方便了维护和维修。

摘要：分析神华黄骅港务公司一期煤码头中央控制系统存在的问题。结合实际生产需要, 在现有设备基础上, 对原有网络结构重新规划设计, 使之更为合理、安全和运行稳定。

关键词：煤码头,中央控制系统,改造

参考文献

中央空调系统篇2

节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供所需热量，以抵消室内环境的热负荷。

制冷系统是中央空调至关重要的部分，用采用种类、运行方式、结构

形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。

使用家用中央空调使室内装修更灵活，更容易实现各种装修效果。要想选择一款合适的中央空调系统，首先要了解家用中央空调选购步

骤：

第一步：确定主机型号

第二步：确定室内机与风口

第三步：确定空调布局

第四步：选择适合价格的产品

第五步：选择服务

民用飞机中央维护系统研究篇3

关键词：中央维护系统（CMS）?中央维护系统应用软件（CMSA）?航线可更换单元/模块（LRU/LRM）

中图分类号：V212 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0110-01

随着民用航空机载电子技术领域的发展，系统的复杂度不断提高。高集成度和小型化造成了潜在故障源的增加，而可设置的故障监测点减少，降低了故障的诊断测试能力，从而对系统的制造、使用、安全和维护带来了巨大的挑战。实际上，很多系统的使用和维护费用远超过制造费用。最大化系统维护的方便性和最优化系统的性能往往是两个矛盾的目标。

目前，在航空公司的竞争中，维修工程得到越来越高的重视。机载维护使得飞机在航线服务中的维修更加方便快捷，故障隔离的功能可以帮助地面维修人员更加快速有效的对飞机进行日常维护和故障检测，从而提高飞机服务效率，降低维修成本。

中央维护系统（CMS）作为机载维护功能的一种工具，采用统一的人机接口，为地面维修人员提供自动的故障和维修信息的显示，简化了维修程序，节省了飞机和设备的维修成本，从而减少了飞机的运营成本。

1　中央维护系统概述

中央维护系统（CMS）从航电和非航电系统指定的部件中采集数据。这些指定部件包括航线可更换单元（LRU），航线可更换模块（LRM）或功能模块，这些指定部件向维护系统提供该部件有关工作状态、故障或构型方面的数据信息。这些数据信息可通过多功能显示器显示，也可通过机载打印机打印、通信数据链路下传、便携式维护计算机下载数据。这些指定部件直接或间接地向中央维护系统发送数据信息。

中央维护系统能够简化维护过程，提高维护人员的工作效率，主要表现以下几个方面。

1）提高维护效率；

2）降低总的维护费用；

3）简化维护步骤和系统维护人员的培训。

2　中央维护系统功能描述

中央维护系统能够提供一个控制和显示飞机的各个系统的维护数据的方式。此外，为了确认并隔离由LRU报告的故障，中央维护系统可以通过运行LRU的测试和调整的功能确认并隔离故障，而不需要安装专有的测试设备到飞机上。中央维护系统可以存储发动机趋势、超限和生命周期数据，也可以访问构型信息数据库，或把LRU上记载的故障信息下载非易失性存储器中。中央维护系统能够提供分析故障的帮助页面，并且能够进入存储维护数据的数据库。

1）中央维护系统功能主要有：

2）监测飞机系统的状态和故障；

3）LRU诊断信息和系统参数显示；

4）LRU故障数据和LRU构型信息；

提供辅助维护信息。

3　ARINC604规范介绍

ARINC 604规范“机内测试设备的设计和使用指导”是一个工业设计标准，常常被作为飞机维护系统设计的一个规范。它具体描述了BIT/BITE的定义，提供设计LRU的BIT/BITE时的基准，也描述了中央维护系统（CMS）的概念，定义了中央维护系统和提供维护信息的LRU接口之间的协议。

中央维护系统（CMS）是一个基于分布式概念的系统。带有BIT/BITE的LRU探测到硬、软件故障状态和影响正常运行性能的通信丢失的故障。这些故障指示存储在LRU内部的存储器上，用来协助进行车间维修，也可以通过飞机的常用接口报告给中央维护系统，以便于进行航线维修。中央维护系统可以通过使用诊断方程确认故障，并将故障发生的起因隔离到单个的LRU或接口。中央维护系統可以将储存故障和维护数据在机载数据库中，以便于帮助维护人员诊断飞机系统的故障。

中央维护系统（CMS）提供一个从驾驶舱到单个LRU的BITE的存取通道。中央维护系统的作用就是存储故障数据，将故障数据显示给维护人员，同时通过运行诊断测试来协助维护人员解决故障问题。

ARINC 604 规范通常用于中央维护系统和LRU之间，以下是此协议的一些普遍用法：

1）运行LRU 自测试或调整

中央维护系统（CMS）具有启动LRU的自测试或调整的功能，并能通过多功能显示器（MFD）显示此信息给操作人员。此页面能够显示格式化文本、选项和一个空的纯文本区域。当选择了一个在CMS显示页上的选项，CMS将发出一个有关此选项（由LRU供应商定义）的相关命令给LRU，那么LRU将响应此命令并在一个新的页面上给出回复信息，同时以LRU的状态信息将更新在空的纯文本区域。

2）LRU构型数据库

3）LRU维护数据

中央维护系统支持ARINC 604规范的两种不同模式：交互模式和自动模式。

3.1 交互模式

为提供信息和执行操作试验，操作者通过ARINC 429命令/应答协议提供故障显示系统查询和命令的模式。交互模式可以在LRU运行测试和调试、进入LRU构型数据库、下载LRU数据的情况时使用。

交互模式信息组成：

1）来自CMSA包括设备代号和目标LRU的SDI以及7位命令代码的命令字（标签227）（菜单请求，上/下页，返回，等等）；

2）LRU到故障显示系统使用自动数据信息格式的故障响应；

3.2　自动模式

为提供运行状态和总线操作再确认功能，LRU在没有收到请求时通过ARINC 429广播协议传送故障数据到故障显示系统的模式（默认模式）。自动模式只能在LRU运行测试和调试时使用。

自动模式数据信息由一组使用包括以下信息的ARINC 356标签故障报告组成：

1）包含STX的起始字，块字数；

2）包含任何故障记录的中间字；

3）包含ETX的结束字。

4 结语

中央维护系统已经逐渐成为飞机系统的一个重要组成部分。该系统可以帮助机组人员和维护人员进行故障诊断，监控机上设备的状态，提高飞机的可靠性和维护性。

参考文献

[1]　 ARINC CHARACTERISTIC 624-1 DESIGN GUIDANCE FOR ONBOARD MAINTENANCE SYSTEM.AUGUST 30，1993.

中央空调系统安装质量控制篇4

1 安装施工中常见的质量问题

中央空调系统的安装施工中往往会出现空间位置与设计图纸的偏差, 进而造成局部设备、管道重叠或交叉等问题;因建设方、设计方与各施工方之间沟通不及时、协调不通畅, 进而引起安装不合理、空调效果差。

部分中央空调系统会散发特殊气味, 这是因为形成了负压区或排风不畅, 进而产生“串味”现象。

中央空调系统的新风系统因风道三通、四通和弯头等阻力件夹角不合理, 可能造成气流不通畅或管道阻力不平衡, 进而引起新风量不足或无风量现象。

中央空调系统的主要设备在进场验收时, 未测试检验其噪声是否超标, 未将现场实际噪声测试值对比厂家提供的参数, 未对设备进行消声、除噪处理;机组与管道间的连接不良, 进而引起大风量空调或通风机组等空调系统的噪声超标。

由于管道安装过程中操作不规范、空调水系统管道未清洁, 甚至在正式通水前未进行管道冲洗工序, 导致管道被杂物堵塞、管网多处出现气囊, 最终使管道流通不畅。

2 安装施工前的质量控制

2.1 设计质量控制

在进行中央空调系统的安装施工前, 要针对施工图纸的设计构思、方案和影响施工质量的主要因素等进行全方位会审。一旦发现问题, 则必须及时与设计单位沟通, 提出合理化建议, 积极改进设计中的不足, 以保证施工图纸设计和施工方案规划的科学性、可行性, 从而提高整个工程施工的质量。

风管系统的消声设计是中央空调系统设计不可缺少的环节, 有些设计往往只在空调设备出风口上设置了消声器, 实际降噪效果很差。因此, 空调设备出风口端与回风口端均应设置消声器、新风机进口处应设置消声百叶。

2.2 材料质量控制

应对设备规格、型号和数量等进行检查, 查看其是否满足设计要求, 对于管材, 还要查看其外壁是否有锈蚀、裂纹等质量问题, 所有材料必须具有出厂合格证和质量证明文件;充分考虑工程造价、材料属性和施工难度等, 严格筛选材料设备, 以求质量和效益的最优, 这是确保工程质量的根本。

3 安装施工质量控制

3.1 设备安装质量控制

中央空调系统安装设备的种类和数量众多, 有冷水机组、新风机、风机盘管、冷却塔、水泵和风机等, 关系着中央空调系统的使用性能和寿命, 必须加强对设备安装过程的质量控制。

3.1.1 主机安装

应确保机组安装的周边环境和空间不影响机组的日常维护, 注意机组基础与机组吻合、设备接地垫片位置正确, 设备布置方位应尽量与管道走向相对应, 且出水口应在中央空调整体系统凝结水管道之上。

3.1.2 末端设备的安装

末端设备主要包括新风机、风机盘管和送风口。虽然新风机和风机盘管的安装比较简单, 但因数量、生产厂家和型号众多, 会产生差异, 要仔细核对安装要求, 并要注意安装的高度、稳定性和牢固性。风机盘管的安装要考虑装修顶棚的高度、确保送回风口位置正确、积水盘方位与排水方向一致, 且必须确保为空调机组凝结水出水口留出足够的高差, 使凝结水管有足够的坡度, 便于空调凝结水的排放。在吊顶施工完成时, 应对风机盘管滴水盘进行清理。安装空调末端设备时要设置减振隔垫或减振吊杆, 以防止设备振动时将喘振传递给楼板, 进而产生噪声。

3.1.3 其他设备

主要包括冷却塔、水泵等, 均应严格按照设计图纸安装。

3.2 管道安装

3.2.1 风管

安装前, 要检查风管壁厚, 达不到要求会影响使用寿命;对风管内部进行必要的清洁, 并进行真空干燥处理;需要穿墙时应设置套管, 穿楼板部位应埋设钢套管, 相应的管道焊缝不可直接置于套管内;采用隔热或其他不可燃性材料将管道与套管之间的空隙区域填塞密实, 不可将套管直接用作管道的支承构件;防火阀熔断片应安装在迎风一侧, 否则起不到应有的防火切断作用。

风管系统安装完毕后, 应按系统类别进行严密性检验, 风管强度应能满足在1.5倍工作压力下接缝处无开裂。矩形风管的允许漏风量应符合规范要求。低压系统风管的严密性检验在加工工艺得到保证的前提下, 可采用漏光法检测, 检测不合格时, 应按规定的抽检率进行漏风量测试。

3.2.2 水管

要区分冷 (热) 水管形式为同程式还是异程式, 如果为异程式, 则需在管路上设置流量平衡阀, 以调节系统流量;区分膨胀水箱是开式还是闭式, 前者要安装在系统的最高点, 且膨胀水箱液位应高出水系统管路最高点1.5 m, 后者一般安装在水泵出口附近;在系统运行过程中, 最高处应安装放空阀, 最低处应安装排污泄水阀, 禁止在膨胀管路上安装任何切断阀门;冷凝水管安装完成后应进行灌水试验, 即将冷凝盘中注满水, 使水顺利排放, 并检查冷凝水管接口是否有渗水现象。

4 竣工后调试过程的质量控制

暖通工程进入竣工验收阶段调试时, 可从系统的末端开始, 即由距风机最远的分支管开始, 逐步调整直至风机, 使各分支管的实际风量达到或接近设计风量, 即风口的风量、新风量、排风量和回风量的实测值与设计风量的偏差≤10%.

一般可采用下述方法进行现场调试。如图1所示, 系统有3条支干管, 其中, 支干管Ⅰ有1~4号风口, 支干管Ⅱ有5~8号风口, 支干管Ⅳ有9~12号风口。

现场调试分为以下7步:1用风速仪测量全部风口的送风量, 并计算每个风口的实测风量与设计风量的比值;2选择每条支干管实测风量与设计风量的比值最小的风口, 作为调整各支干管风口风量的基准风口;3从最远支干管Ⅰ开始调整, 测量1, 2号风口、1, 3号风口、1, 4号风口, 调节三通阀分别使2, 3, 4号风口的实测风量与设计风量的比值与1号风口的比值近似相等;4按相同方法对支干管Ⅱ和Ⅳ上的风口进行测量和调整, 使每条支干管上的风口风量达到与各自基准, 使7, 9号风口的风量平衡;5选择4, 8号风口为支干管Ⅰ和Ⅱ的代表风口, 调节B处的三通阀, 使4, 8号风口的实测风量与设计风量的比值数相等, 支干管Ⅰ与Ⅱ的总风量平衡;6选取12号风口作为支干管Ⅳ的代表风口, 选取4, 8号风口中的任一风口, 调节A处的三通阀, 使12号、8号风口的实测风量与设计风量的比值近似相等, 支干管与管段总风量平衡;7调整总干管的的风量调节阀, 使之达到设计风量, 各支干管和各风口将按比例自动调整到设计风量。

5 结束语

综上所述, 中央空调系统的结构十分复杂, 在安装施工时应考虑到各方面的影响因素, 并结合实际情况, 熟练掌握施工技术, 严格执行暖通安装标准, 做好施工组织设计, 把握项目要点, 落实施工全过程的质量控制和管理。只有这样, 才能提高中央空调系统的安装质量, 使中央空调系统的功能发挥到极致。

参考文献

[1]屈志宏.探讨中央空调系统安装施工技术问题[J].建筑界, 2012 (6) :70-71.

中央空调系统维护管理篇5

1、空调机房管理

（1）、空调机房当班人员必须持证上岗，无关人员不得进入空调机房内。

（2）、当班人员开机前应严格按操作规程进行检查，机组、水泵等正常，方可按正常程序开机。

（3）、空调主机运行如有异常情况应采取应急措施，并及时向部门经理汇报。（4）、当班人员负责机房及机组的清洁卫生工作。

2、空调组操作程序

（1）、准备工作

1）、开启冷却水塔，观察水和风机两部分是否正常。2）、检查各阀门的位置。3）、检查电压是否正常。

4）、检查油压、水泵、油温、水温情况，要符合规定要求。5）、检查上一班的运行记录。6）、检查主机显示代码状态。（2）、开机运行检查观察代码是否正常： 1）、正常开机。

2）、出现故障，排除后3分钟开机。3）、检查主机各部分运转情况。4）、检查油泵的冷却水流出。（3）、停机 1）、将负载减到最小，以免主机负载停车，影响压缩机寿命。

2）、按下开关。如主机未能停下来，应采取手动减负荷，然后停电源保护开关，严禁直接用闸刀开关。

3）、检查故障，并设法排除，才能再次开机。

3、空调设备维修保养

（1）、日常保养 1）、空调主机

①、每小时按操作规程中运行检查所列项目对主机进行检查。②、每班检查集中总管压差装置的工作状况，记录压力表读数。③、每周清理机组外表及主机环境。（2）空调水泵每两小时做下列检查：

①、水泵、电机轴承温度及运转有否异响及振动。②、压力表读数是否正常。③、联轴器有否异响、跳动及漏油。④、阀门开关位置是否正常。⑤、排除不正常漏水现象。⑥、每周清理泵组外表及机房环境。3）、冷却水塔

①、运转时是否有异响和振动。②、塔内水流及水位是否正常。

③、每周检查皮带张紧度，当标尺头距弹簧平面达!"&毫米，应调整到尺头与弹簧头平齐。

4）、空气压缩机

①、经常检查压缩机、电机运转响声、温度和动转情况。②、观察储气瓶及减压阀气压是否正常。③、检查除湿装置的工作情况。

④、每天早晨检查油位、排放储气瓶积水。⑤、每周清理机组外表。5）、风机

①、每天检查电机及风机各轴承温度及机组运转是否有异响及振动。②、每周检查离心风机的皮带张紧度及是否漏水漏气。③、每周检查冷凝水排泄情况及相对湿度调节器的位置。④、每周检查盘管有否堵塞及分风阀是否在正常位置。（2）、月度保养 1）、空调主机 ①、更换不正常仪表。

②、检查冷冻剂是否有泄漏或漏水、漏油现象。③、分析机组运行情况。2）、空调水泵 ①、轴承加油。

②、检查联轴器是否滑润，地脚螺丝及主要联接螺丝是否有松动。3）、冷却水塔

①检查皮带及皮带轮磨损及松动情况。②、轴承加油。

③、检查主要部件连接螺旋的紧固情况。④、清理减速箱、疏水滤网及塔的内外表面。4）、空气压缩机 ①、清洁所有空气滤网。②、手动检查安全阀的性能。

③、检查各接头、皮带轮及皮带的泄漏、磨损及松动情况。5）、盘管风机

①、检查室内空调效果、各风机盘管动转、皮带紧张度及磨损情况。②、清洁盘管风机滤网。

③、检查冷凝水管及冷冻管畅通情况。（3）、季度保养 1）、空调水泵

①、电机轴承、联轴器的清洁、加油、换油。②、检查清洁泵前水过滤网。2）、空气压缩机

①、检查机油质量，必要时换油。②、清洁空气过滤器。3）、水系统

①、检查水质，必要时换水。②、清理阀门丝杆，并加油。

③、检查、调整集水总管压差装置的工作性能。（4）、保养 1）、空调主机

①、检验各仪表的正确可靠性。

②、全面检查冷冻剂系统、润滑系统、水系统的密封性能。③、检查保养安全阀及附属阀件。

④、清洗机油过滤器，每两年更换一次冷冻机油。⑤、检查管道有否腐蚀，测试电路动作的可靠性。⑥、模拟试验各安全装置的性能及保养电机。2）、空调水泵

①、检查所有运动部件损耗情况，整个系统的密封情况，风管的完好情况。②、做好叶轮、风机壳、所有附属件的防锈保养工作。

③、起动前对叶轮、轴承座、电机等主要连接螺丝做全面固紧，运转48小时后重新检查一次，清洁消音器。3）、风机盘管

①、全面检查各风机盘管运转情况。②、对轴承加油或更换。

③、检查电机设备绝缘性能、附属阀件。④、检查皮带轮的磨损情况。

⑤、检查管系、盘管有否漏水、漏气、堵塞。⑥、清洁风机及散热翅片。4）、水系统

①、检查保湿层、管道、阀门防锈保护层，必要时做大保养。②、更换老化的密封件及管道。

阐述商场中央空调系统设计篇6

【关键词】设计；研究

一、商场中央空调系统的相关概念

商场和休息场所为了更好的满足消费者的需要和整体环境要求多采用中央空调系统。在商场的空调设计中需要和必须考虑的首要问题是冷热源组合。其中冷热源是为了帮助整个商场室内环境给热和排除热的动力设备，为了更好的控制整体环境的舒适度，利用空气调节系统维持室内环境参数（风速、温度、湿度、空气质量），从而达到符合人们舒适的程度。空气调节是对于整体的空气的温度、湿度、风速等进行调节，从而保证整个环境的空气质量控制在人们可以接受的、有利于健康的范围之内。总之它的每个组成部分都有着自己的功能和特点，所以要做好商场空调系统，达到节能目标，就必须配合室内参数、室外参数、人员流量来控制机组负荷计算和机组的运行搭配方式；实现空调各部分之间的配合和各自的功能的发挥，这样才能保证可靠运行和保证舒适、降低能源消耗的双重目的。

商场中央空调系统特点；空调系统分区：商场建筑通常采用玻璃幕墙等轻质外墙体系，故建筑物的热容量小、外区对外界冷热环境变化较敏感，在不同朝向、不同高度的空调负荷差别也很大。所以在设计空调系统之前就要对建筑中应用的材料做好调查和考虑的，看这种材料是否可以降低空调能耗消耗，所以在方案设计前，就要围绕降低空调消耗这方方面努力。

空调建筑冷却塔、新风口、排风口对建筑立面的影响无可避免，看怎么设计，从什么方向引入新风，可以降低空调处理能耗，空调设备专业在建筑方案阶段就要进行配合，不能等方案好了才进行设备专业设计，这样做这部分节能潜力就尚失，所以在实际的设计中要根据建筑周边室外风向、日照、建筑阴影区、场地噪音等级进行空调设备的设计，尽量做到最好的设置位置。

大型空调设备的位置：高层建筑的制冷机组、空调机组等大型设备通常布置在地下层、设备层、屋顶等处。只有适合的位置，才能保证功能的发挥和空间的节省，才能更好的保证整体建筑的美观。当空调的实际需要的管道大小变大的时候，其实际建筑空调面积也就不断的增大，那么好的设计师在规定建筑层高的时候要结合实际的空调的具体的特殊性来进行分析，如果房间高度定的很高，不但空调能耗增加，而且建筑成本也会增加；如果建筑层高定的低了，会给室内人员感到压抑，所以怎么处理这个矛盾，需要设备专业和建筑专业配合，争取达到不浪费、也不影响建筑使用功能。

商場空调能耗体现在如果进行空调冷热源设备搭配和空调季节、过度季节空调设备运行的管理；能源搭配为：1、风冷热泵+冷水机组；按热源选择风冷热泵机型，冷水机组选型按商场空调冷负荷扣掉风冷热泵冷负荷；2、多联机+冷水机组；按热源选择风冷热泵机型，冷水机组选型按商场空调冷负荷扣掉风冷热泵冷负荷；

热泵空调冬季耗能分析

新风只有显热负荷；热泵机组可以无级调节，即当部分负荷率在0.9以上时，热泵按满负荷输出；当部分负荷率在0.25以下时，均按热泵在0.25输出量下的COP值计算其耗电量；当部分负荷率在0.25-0.9之间时，按热泵在该部分输出量下的COP值计算其耗电量。具体计算时查图1。风冷热泵的出水温度均按45摄氏度计。风冷热泵的性能曲线按国外某一典型产品的样本数据绘制，假定该样本数据与实际运行状况是相符合的。辅助加热用电热，假定电热的效率为1.0。

计算过程如下：

首先按照夏季工况计算风冷热泵所要提供的冷量。根据这一冷量选择风冷热泵的型号。如果宾馆、办公楼的建筑面积同为3000m2，则需要一台名义制冷量为350kW（100USrt）的机组。负荷计算的结果与设计人员平时所用的估算值（宾馆、办公楼为0.117kW/m2）相符。

再用BIN参数中各温度频段的代表温度计算同一宾馆、办公楼的冬季负荷，从-6℃开始，以1℃间隔直到15℃为止，凡高于15℃的气温均按15℃计。

将宾馆、办公楼的负荷曲线绘制在350kW机组性能曲线图（图2）中，它们与机组性能曲线的交点即为平衡点。可以发现该交点对应的气温分别为-6℃和-5℃。图3：

根据式（1）和各频段的小时数可以计算得到供热季节性能系数HSPF1，（宾馆）和HSPF2（办公楼）分别为：HSPF1=3.284，HSPF2=3.26

设想改变办公楼空调运行方式为台数调节。即将其夏季的350kW冷量分摊给4台88kW的机组。其中3台是风冷热泵，1台是冷水机组。其供热运行曲线可按单台88kW的运行曲线叠加（见图3）。从图中可见，三台88kW机组冬季供热的平衡点对应温度为0℃。说明当室外气温在0℃以下时，必须用辅助加热补充风冷热泵供热量之不足。当气温在0到4℃之间两台风冷热泵以满负荷运行，一台风冷热泵以部分负荷运行至4℃时停开。当气温在5-9℃之间，一台风冷热泵满负荷，另一台部分负荷到9℃时停开。由此可计算出整个供暖季的耗电量（包括辅助加热的耗电量）。从而得到办公楼用风冷热泵台数调节供热的HSPF3为：HSPF3=3.379

中央空调DDC控制系统的应用篇7

管理建筑设备使其管理现代化, 包括管理功能、显示功能、设备操作功能、实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能, 并使这些功能自动化, 从而实现物业管理现代化, 降低人工成本。利用楼宇自控系统的软件功能, 自动累计各种机电设备的运行时间, 在可以利用备用设备的情况下, 自动循环使用, 平衡常用设备和备用设备使用时间, 延长设备的使用寿命。

DDC系统利用硬件和软件来调整控制变数或依据操作人员的需要来控制制造程序, 其中控制变数包括温度、压力、相对湿度、流量等。现场采集的数据经过计算机处理, 处理完以后根据需要反过来再对现场的设备进行控制。

根据建筑物设备分布特点选择分布式系统, 实现就地控制, 集中管理, 提高系统的稳定性, 减少系统管线的投资, 最大限度降低投资。同时为了维护需要要求采用标准协议的控制器, 使用标准化的程序。

1 系统控制原理

根据实际情况将暖通系统分二大部分, 冷热源部分及空调末端部分。制冷监控系统是整个空调系统的核心, 系统监控对象:冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔、补水泵、膨胀水箱等及相关温度、压力、流量参数。由于制冷系统是建筑物内的用电大户, 也是直接决定办公环境好坏的重要系统, 并且该系统设备价格昂贵、日常保养和维护工作所需的人力和物力也很大。因此, 对冷热源系统实施有效的监控和管理是至关重要的。由于该系统监控点较多, 需用多个不同型号的模块组合实现相关监测控制功能。水流量恒定时, 冷/热水的供、回水温差将随着空调末端负荷的变化而变化。用安装在冷/热水供、回水总管内的电阻式温度传感器实时检测供、回水温度并将之送至智能控制器的模拟量输入模块, 作A/D变换和滤波处理;智能控制器的CPU单元采集供、回水温度, 按控制器内建的节能控制算法计算出当前水泵的最佳工作频率, 经模拟量输出模块送至冷/热水泵变频器;变频器控制电动机, 即冷/热水泵组件变频调速运行改变冷/热水流量, 进而实现设定供、回水温差下变流量节能运行。

冷却水流量和冷却塔散热量都恒定时, 冷却水的进、出水温差将随着制冷机组排热需求量的变化而变化。用安装在冷却水进、出水总管内的电阻式温度传感器实时检测进、出水温度并将之送至智能控制器的模拟量输入模块, 作A/D变换和滤波处理;智能控制器的CPU单元采集进、出水温度, 按控制器内建的节能控制算法计算出当前水泵的最佳工作频率, 经模拟量输出模块送至冷却水泵变频器;变频器控制电动机, 冷却水泵组件变频调速运行改变冷却水流量, 进而实现设定进、出水温差下变流量节能运行。

2 中央站监控功能

中央计算机系统采用一台计算机作为中央管理级的处理主机, 完成对中央空调系统内的弱电系统的集中管理。同时中央计算机管理系统配置打印机, 用于系统的报警或过限实时打印, 以及统计文件或专业资料的打印。另外配置相应的网络连接器、网络卡, 以及系统管理软件、监控软件和网络管理软件。

中央计算机管理系统具有很强的扩展能力, 在不需要增加中央计算机管理系统的硬件和软件的基础上, 监控点可增至496000点, 系统的管理与并行处理终端可增至20台以上, 并预留与其它楼宇管理子系统 (如SMS, FAS, CPS……) 以及其他计算机网络联网的通讯接口界面。

装设在送风管内的温度传感器所检测到的送风温度和回风温度与控制器设定的温度比较, 控制器经PID计算后, 输出相应的电压信号, 以控制电动调节阀的动作, 使送风温度保持在所需要的温度范围。湿度传感器同理来控制电动调节阀的动作, 使送风湿度保持在所需要的湿度范围。防冻开关在低于设定值时, 切断风机, 关闭新风门, 打开热水阀。压差开关是检测当过滤网两侧压差超过设定值时, 中控电脑显示阻塞报警。中央站用彩色图形显示上述各参数, 记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数, 且可通过打印机输出。风机运行状态和手自动状态进行监测。同时对机组进行时间设定的定时启停控制。同时累计风机的运行时间。

3 结语

系统采用采用分散控制、集中管理的结构, 即使系统网络某一部分的控制器或线路受到损坏, 也不会影响整个系统的动作, 系统亦会即时对故障区或发出报警指示。即使中央控制站出现故障, 现场的各个控制器也能正常工作, 系统还能够继续运行。系统通过对风机盘管的控制, 控制出风量及温度设定值:根据实际施用情况起动风机, 可以大大节省电量、水量、蒸气量, 达到了较高的经济效益。

系统充分体现对大厦管理者和使用各方面的安全、先进、可靠、舒适、方便、节能、和高效等。系统基于Web方式, IE风格的全中文监控的界面, 直观形象, 便于操作员的学习和掌握。系统内嵌实时数据库, 支持强大的规则和事件处理能力, 在管理系统和控制系统一体化中, 使用户能方便地使用有关数据。

参考文献

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[2]曹立学.基于智能采集模块的DDC系统设计与实现[J].自动化技术与应用, 2008, 6.

[3]黄强.楼宇自动化在中央空调冷却水系统中的节能应用[J].节能与环保, 2002, 7.

中央空调变频节能控制系统的设计篇8

随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高, 中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑域, 如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所, 用于保持整栋大厦温度恒定。对中央空调控制系统运行效果的优劣评价标准也随着时代发生了很大的变化。早期的中央空调系统的运行效果好坏取决于是否够“冷”。如今, 人们对中央空调系统提出新的要求就是舒适节能, 要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度, 让使用者感觉最舒适。新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计, 而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的[1]。

传统的设计中, 中央空调的制冷机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的, 且留有充足余量[2]。无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化, 各电机都长期固定在工频状态下全速运行, 虽然可满足最大的用户负荷, 但不具备随用户负荷动态调节系统功率的特性, 而在大多数时间里, 用户负荷是较低的, 这样就造成很大的能源浪费。近年来节能降耗被国家摆到空前重要的位置。而国家供电紧张形势依然没有根本缓解, 电价不断上调, 造成中央空调系统运行费用上升, 如何控制空调系统的电能费用已经成为越来越多空调的经营管理者所关注的问题[2,3]。

故采用变频调速技术节约低负荷时主压缩机系统和水泵、风机系统的电能消耗, 具有极其重要的经济意义。寻找一种节能效果明显, 性能稳定可靠的控制系统成为当务之急[4,5]。

本文所研究的基于Profibus网络的中央空调变频节能控制系统即是在这样的背景下进行的。其对冷冻和冷却水系统实施变频调速技术, 可以根据负荷变化情况适时降速或增速, 提高了系统自动化控制水平, 避免长期固定在工频运行。这样不仅可以节能增效, 而且利于营造恒温舒适的环境, 减轻设备机械磨损, 易于维护, 降低生产成木。Profibus现场控制网络的引入, 实现了变频器、P L C等设备之间的可靠通讯, 并为工业网络与企业网络的无缝链接做准备, 管理者不必亲临现场就可对机房运行情况实施监控。

2 变频控制系统的硬件构成

由于本控制系统是在原系统基础上的变频节能改造, 考虑到原控制系统的具体情况和工程成本等因素, 将控制系统设计为通过PROFIBUS总线协议通讯的主从式控制结构。系统中各设备由现场控制器实行本地直接自动控制。系统的控制参数的显示及修改通过触摸屏操作。预留以太网通讯接口, 便于以后的升级, 与监控计算机互连, 实现远程集中监控。温度压力信号的采集由传感器采集出的模拟量信号通过远程I/O站转换并通过PROFIBUS发送到PLC。选用西门子的PLC及变频器系统[6]。控制系统由主控制柜和从控制柜组成, 网络结构如图1所示。

主控制柜中采用西门子紧凑型P L C313C-2 DP作为主PLC, 该PLC上集成了PROFIBUS DP通讯口, 并且集成了16DI/16DO。主控制柜上配置MP277触摸屏, 通过PROFIBUS与PLC相连, 可以用来显示现场状态和报警信息等。

6台驱动柜对应驱动6台水泵, 编为一二三号冷冻驱动柜和冷却驱动柜。驱动柜中安装西门子专用于驱动风机泵类的变频器MM430[6]及ET200M远程I/O站。每台变频器进线端子连到原单机柜的启动按钮控制的继电器下端, 出线接回原柜。变频器配置有PROFIBUS通讯选件, 可以与PLC进行PROFIBUS通信。

为了增加通讯线路的抗干扰性同时保证通讯质量, 采用西门子标准PROFIBUS通讯电缆。通过设定P R O F I B U S网络两端的终端电阻, 可以减少由于不匹配而引起的反射, 并能吸收噪声, 有效地抑制噪声干扰。根据现场实际情况, PROFIBUS通讯速率设定为500kbps。

3 对变频器的控制

变频器的输入输出连接见图2。从原控制柜星三角启动接触器引出的380V电源被送入驱动柜, 连到空气开关, 从空气开关下端输出, 一端连到变频器的电源输入端, 一端连到接触器K 2。变频器的输出端连到接触器K1。接触器K1和K2的输出连到共同的输出端子送到水泵电源输入端。

在合上空气开关时, 通过接触器K 1和K2的选择接通就可实现工频与变频的转换。

工频输出有两种情况:一种是手动工频输出。通过触摸屏选择手动模式, 再在驱动柜的工频与变频的切换开关选择工频输出。

另一种情况是故障工频输出。当变频器出现故障, 将故障信号通过PROFIBUS输出给主P L C, P L C判断确为变频器故障, 非水泵故障, 则通过P R O F I B U S控制ET200M远程I/O站, 输出信号释放接触器K 1, 吸合接触器K 2, 工频输出;如判断确为水泵故障, 通过PROFIBUS停止变频器输出, 开启备用泵。

4 PLC对变频器的控制

传统的对变频器的输出频率控制是通过向变频器的模拟量端子输入4~20mA电流信号, 实现输出频率0~5 0 H z之间调节。这种方法实现简单, 设备投资较少。但控制精度相对较差, 无法将自身运行状态向主控系统反馈。在设计的系统中PLC对变频器的控制是通过PROFIBUS网络进行。通过P R O F I B U S通讯 (最大速率可达1 2 M b p s) , 变频器中众多的参数变量都可经由网络被PLC调用和修改。

MM430变频器通讯的报文有效数据块可以分为两个区域, 即P K W区 (参数识别ID-数值区) 和PZD区 (过程数据) 。P K W区共有4个字, 通过P K W区, 用户可以读取或修改M M 4 3 0变频器的参数。PZD区是为控制和监测变频器而设计的, 在对于主站发送给变频器的P Z D任务报文, 其第一个字是变频器的控制字 (S T W) , 控制字1 6位的每一位都具有已定义的意义, 包括启动、停止、故障确认等, 如表1所示。报文的第二个字是主设定值 (H S W) , 即频率设定值, 由P L C给定。对于变频器发送给主站的P Z D应答报文, 其第一个字是变频器的控制字 (Z S W) , 反映了变频器当时的运行状态, 如故障、报警、过载等, 如表1所示。报文的第二个字是主要的运行参数实际值, 通常将其定义为变频器的实际输出频图3系统操作界面率。此外, P Z D报文的长度通常可以被定义为0~4个字, 可以通过BiCo互联读取变频器当前的一些状态, 如输出电压、直流母线电压、输出电流等。

5 人机界面设计

在工艺过程日趋复杂、对机器和设备功能的要求不断增加的环境中, 获得最大的透明性对操作员来说至关重要。人机界面 (H M I) 提供了这种透明性。

触摸屏是基于PLC的软硬一体人机界面, 能以图形界面形式实现各种工作状态的显示, 并具有使用方便、人机对话界面友好、组态方便、可以与P L C进行良好通讯以及能适应车间工作环境等特点。通过触摸屏可以实现对中央空调水系统变频控制系统的状态显示和操作控制。

MP277触摸屏是西门子公司一款基于Microsoft Windows CE 5.0操作系统的6 4 K色多功能T F T面板, 上面配置了P R O F I B U S接口、用于连接P R O F I N E T的以太网接口、2个USB端口等丰富的接口, 可以实现多种用途并具有很高的性价比。

M P 2 7 7需要使用组态软件W i n C C flexible进行组态[7]。Win CC flexible是一种视窗下的创新性HMI软件, 可用于工厂和机械工程中机器级的操作员控制和自动化过程监测。这种工程软件允许对基于视窗的所有SIMATIC HMI操作员面板进行集成组态—从最小型的微型面板到PC解决方案。

触摸屏的变量输入、信息显示及操作画面的定义等操作功能由Win CC flexibl组态软件来完成。触摸屏组态画面总共有4幅, 分别为1#系统画面、2#系统画面、3#系统画面和报警画面, 前3幅画面实现的功能相同, 只是对应不同的系统。图3和图4分别为系统操作界面和报警画面。W i n C C f l e x i b l e中可以设置错误 (Error) 和报警 (Alarm) 以不同的颜色显示, 并且每类消息都可以设定不同颜色以区分正在发生、已经得到应答或已经离去的报警和错误。

操作时, 触按操作画面中冷冻、冷却系统和冷却塔的相应位置将弹出对应的参数设定界面, 可进行手自动转换、温差和压差设定、冷却塔温度上下限设定等。

触摸屏和PLC之间的数据交互通讯通过外部变量实现。每个外部变量带有链接的PLC地址, 如整数型对应PLC内存地址中一个字, 离散型对应PLC内存一个字中一位。对触摸屏操作时, 整数型变量可以用弹出的键盘修改其值, 离散型变量可以用按键设为1或0。将离散型变量定义到报警画面中, 在对应的PLC地址置1时, 报警信息即会显示。

6 用户权限的设计

由于触摸屏只允许空调操作人员对其进行操作, 所以要设定用户权限。WinCC flexible中的用户权限包括3种:管理 (A d m i n i s t r a t i o n) 、操作 (O p e r a t e) 、监控 (M o n i t o r) , 可以设定不同的用户组, 每个用户组可以操作的权限不同。根据实际需要, 我们设计了3个用户组, 分别为管理员、操作员、用户。对自动/手动状态切换、运行参数设定等功能作了不同的权限设置。只有管理员可修改用户的密码。

当操作人员操作触摸屏要修改参数或切换状态时, 会弹出窗口提示输入用户名和密码, 如图5所示, 只有管理员组的用户可以修改全部的参数, 操作员组的用户可以修改部分参数。输入正确的用户名和密码之后, 就可对组态画面进行参数设定了。按下屏幕右下角的退出键退出, 如要再次修改, 须输入用户名和密码。

7 结论

本文设计了基于PROFIBUS网络的智能变送器, 实现远距离精确传送。控制系统为主从级控制结构, 实现主P L C与ET200M和变频器之间的可靠通信, 确保系统的安全性。工频与变频的切换功能实现手动状态下水泵输入的工频与变频的切换, 也保证了自动状态下变频器出现问题时及时将水泵切入工频。触摸屏的采用实现对冷冻和冷却循环水的出回水的温度和压力以及水泵转速监测。

参考文献

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[2]孟华, 龙惟定, 王盛卫.中央空调水系统优化控制研究的发展及现状[J].建筑热能通风空调.2002, (3) :29-32.

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[4]薛志峰.商业建筑节能技术与市场分析[J].清华3E暖通空调网.

[5]韩宝琦, 李树林.制冷空调原理及应用[M].机械工业出版.1998, (9) :245-246.

[6]MICROMASTER430通用型变频器使用大全[Z].西门子 (中国) 有限公司.2005.

中央控制系统篇9

现代的大型船舶一般均采用中央冷却系统。这种冷却系统利用舷外的海水通过中央冷却器对淡水进行冷却,被冷却的淡水再去冷却其他换热设备。在这种冷却系统中,海水不再接触各种换热器和主机设备,很好地解决了设备和管路的腐蚀问题,降低了维护费用,提高了系统的可靠性及使用寿命[1,2]。

为了保证船舶安全航行的需要,中央冷却系统海水泵的设计排量是按照船舶的设计工况选取的, 该工况海水温度保持32℃,主机运行在最大设计功率点[3]。但实际上,船舶大部分时间是在低于32℃ 的海域上航行,而船舶正常航行的主机功率低于最大设计功率,如果中央冷却系统仍采用传统的定速泵,由于其转速和流量无法随系统工况的变化而变化,必然会导致能源的浪费[4]。特别在船舶能效设计标准正式实施的背景下[5],中央冷却系统采用变频技术,使船舶在不同的运行工况下,自动调节海水泵的运行参数,有利于实现船舶的节能减排,降低船舶的运营成本。

1系统数学模型

中央冷却系统由淡水系统和海水系统两部分组成,其结构简图如图1所示。淡水系统对动力装置各设备进行冷却,使其温度保持在有效工作范围内[6],而海水系统则利用低温海水对淡水进行冷却,使被冷却的淡水在淡水回路中循环利用。

中央冷却系统的主要换热元件为中央冷却器, 该冷却器的作用是将冷却系统的全部热负荷传递给海水,使整个系统达到热平衡。中央冷却器为板式冷却器,采用逆流换热方式,海水和淡水以相反的流动方向从热交换板两侧的空间流过实现热量的交换。

根据板式冷却器的换热原理[7],分别对淡水侧和海水侧的换热过程进行数学建模。淡水侧的动态方程为

式中tfi———淡水的进口温度/℃;

tfo———淡水的出口温度/℃;

mf———淡水侧流量/kg·s- 1;

cf———淡水的定压比热容/k J·kg- 1·℃- 1;

A———中央冷却器的换热面积 / m2。

ΔT为中央冷却器的平均温差,根据实际的换热原理,计算采用对数平均温差。其表达式为

式中tsi———海水的进口温度/℃;

tso———海水的出口温度/℃。

中央冷却器的总传热系数K,可根据板式冷却器的传热过程[8],由下式计算得到

式中 αf———淡水侧的换热系数/k W·m- 2·℃- 1;

αs———海水侧的换热系数/k W·m- 2·℃- 1;

δ———板片的厚度 / m;

λ———板片的导热系数 / k W·m- 1·℃- 1;

γf———淡水侧的污垢热阻/m2·℃·k W- 1;

γs———海水侧的污垢热阻/m2·℃·k W- 1。

W1为冷却淡水侧的热容量,计算表达式为

式中Mf———冷却淡水侧的质量/kg;

Mc———冷却器换热板片的质量/kg;

Cc———换热板片合金的比热容/k J·kg- 1·℃- 1。

同理,海水侧的换热方程为

式中W2———冷却海水侧的总热容量/k J·℃- 1;

ms———海水侧流量/kg·s- 1;

Cs———海水的定压比热容/k J·kg- 1·℃- 1。

2系统变频控制方案

传统的中央冷却系统在选型设计时一般采用定速泵,虽然定速泵的控制和维护比较简单,但由于定速泵不能实现无级变速,其在运行时能耗较大[9,10]。随着航运界对船舶节能减排标准的不断提高和变频技术的日益成熟,变频泵在中央冷却系统中得到了推广和应用。为了实现系统在不同工况下的控制要求,需要制定相应的变频控制方案,使控制系统合理地调整海水泵的运行参数,并实现节能目标。

船舶工况的变化主要包括两种情况,分别为主机负荷的变化和海水温度的变化。当主机运行功率降低时,冷却系统的热负荷降低,所需的冷却水量减少,变频泵的能耗降低; 当海水温度降低时,海水的冷却能力增强,也可减少所需的冷却水流量,降低变频泵的能耗。

为了保证各换热设备正常、可靠运行,需保证冷却水的进出口温度在一定范围之内,对于不同类型的船舶,温度要求略有不同。一般情况下,控制系统的受控参数为淡水三通阀出口温度和海水出口温度。控制三通阀出口温度,即保证了冷却淡水进入各换热器的温度恒定,确保各设备的正常运转。而监控海水的出口温度,原因在于如果海水温度过高, 会导致海水流经的设备和管路出现大量结垢,从而降低冷却器的传热效率,影响设备的使用寿命。根据以上的控制目标,制定船舶在不同工况下的变频控制方案,如图2所示。

在图2中,三通阀出口温度T1作为控制系统的主要受控参数,为了保证各设备正常运行,其温度保持在设定温度36℃。将船舶的工况参数输入到中央冷却系统的模型中,监测此时系统相应节点的运行参数。当T1超过设定的36℃时,表明系统冷却不充分,此时提高变频泵的频率,增加冷却水量; 当T1小于36℃时,表明系统冷却过量,需要降低变频泵的频率,减少冷却水量。而变频泵的运行频率还要受到系统边界条件的制约。

海水出口温度T2以及变频泵安全运行频率作为保证系统稳定运行的边界条件。为了防止海水温度过高而发生大量盐析,当海水出口温度达到或超过安全界限值48℃ 时,海水泵不能再进一步降速, 此时需要调节系统辅助控制量———三通阀开度来控制淡水的出口温度,通过减小三通阀开度,减少淡水进入中央冷却器与海水热交换的流量,可降低海水出口温度,此时为了使T1回到设定温度,需适当提高变频泵频率。与此同时,为了保证变频泵安全高效运行,达到足够的出口压力,其运行的频率值需高于最低安全频率f0。当变频泵频率降到f0时,不能再进一步降速,如果此时T1仍小于36℃,同样可以通过调节三通阀开度来控制淡水出口温度。

控制系统实时监测各个节点的受控参数,自动调节变频泵频率以及三通阀开度,通过循环判别,以满足相应的边界条件和控制目标,最终保证系统进入安全、平稳运行模式,并获得此时系统的运行参数。

3系统仿真分析

结合前文所述的中央冷却系统的数学模型以及变频控制方案,对以某57 000 t散货船中央冷却系统为原型的科研样机进行计算机仿真建模。

模拟试验采用的科研样机为某57 000 t散货船中央冷却系统按照40∶ 1缩比后的物理试验系统。该系统在设计工况时,海水入口温度为32℃,中央冷却器理论换热量为180 k W,冷却海水流量16 m3/ h,冷却淡水流量12. 5 m3/ h。将各设备和元件的初始参数输入到模型中,建立该系统的动态仿真模型,如图3所示。

为了验证该仿真模型的准确性,对该样机系统进行测试试验,试验周期以海水温度进行划分,以试验当季海水最低温度为起点,梯度递增至设计工况的32℃,以模拟船舶航行在不同海域的情况。实际试验时,选取9℃、17℃、25℃ 和32℃ 四个海水温度试验点。

样机试验的每一个海水温度测试点又分别选取船舶航行和进出港两类典型工况进行系统测试试验,记录各工况的主要运行参数数据,并与对应的计算机仿真结果进行比较。其中,冷却海水流量和变频泵功率对比趋势图如图4和图5所示。

由图4和图5的对比趋势图可以看出,试验的数据结果基本位于仿真曲线附近,试验值和仿真值的吻合度较高。考虑到运行试验时,仪表的数据很难稳定,存在一定的波动,因此从总体上来看差异在工程允许范围内。通过以上趋势图可以看出,当主机负荷下降或海水温度降低时,系统所需的冷却海水流量减小,变频泵功率也大幅降低,而当工况点进一步下降时,由于受到控制系统边界条件的制约,海水流量和变频泵功率不再降低,基本保持在各自的极限位置。研究结果表明,该仿真模型可以实现中央冷却系统的变频自动控制,通过试验值和仿真值的结果比较,验证了仿真模型的合理性和正确性。

通过变频泵功率的对比趋势图可以看出,当系统热负荷下降或海水温度降低时,变频泵消耗的功率沿相应曲线下降,可实现无极、连续变化,节能效果比较明显。现模拟船舶在23℃ 海域稳定航行这一工况,为满足该系统的冷却要求,根据仿真计算可得此时所需冷却海水流量为6. 7 m3/ h,此时变频泵运行频率为14. 6 Hz,变频泵电机的能耗为0. 39 k W。若该系统海水泵组以传统的配置方式采用三台定速泵,按3 × 50% 方式配置,每台海水泵的排量为8 m3/ h,则该工况下定速泵的能耗约为1. 2 k W,则与原定速泵的方案相比,采用变频泵节能67. 5% 。该试验的样机系统是实船中央冷却系统的缩比模型,两系统结构和工作原理基本相同,其节能效果可以推广到实船上的系统,因此中央冷却系统采用变频技术,可以有效的降低船舶能耗。

4结论

中央电视台全球覆盖系统篇10

总体方案

改变单一卫星C波段作为传输层的做法, 调整为光缆传输至欧洲、北美洲和香港POP, 在当地分发和上行卫星覆盖, 通过光缆的双向传输替代卫星的单向传输。

把外宣频道、长城平台和海外中心记者站的传输需求整合到一起, 共享光缆传输的双向资源。构建以洛杉矶、伦敦和香港POP作为信号分发中转的干线光缆网络, 将其作为我台外宣频道信号分发的集散地。

国际频道全球覆盖和落地统筹兼顾。

因地制宜选择资源, 为今后发展及新台址的迁移留出空间。

中央电视台光缆网络

以北京为中心, 以3套主备前端压缩系统和两台主备NIMBRA680为系统的核心, 主干网络1+1 STM-1 (155M) 光缆延伸伦敦、华盛顿和香港POP, 通过租用DS3电路从各POP放射到7个海外中心站。外宣节目在POP提取ASI后送当地卫星地面站上卫星覆盖, 组成我台的光缆和卫星的全球覆盖立体网络。

技术创新

让外宣节目在当地上卫星覆盖, 卫星接收角度好, 根据语种分布进行有针对性的区域覆盖, 节约传输费用。

通过光缆的双向传输来替代卫星的单向传输模式, 提高资源的利用。

整合资源, 实现多业务传输。开展ASI视频、IP、VoIP和其他如OA的IP系统连接双向数据等多种业务, 光缆带宽利用率可高达90%。传输网承载国际频道外宣节目、记者站的双向传输内容。外宣频道和长城平台在当地通过直播星、有线网、地面无线电视或者网络电视实现有效落地。

多业务传输平台可以提供多种业务的接入模块, 系统的骨干传输多元化, 灵活的组网方式, 包括星状、环状, 以及网状 (Mesh Network) 。其传递可以是点到点, 或者点到多点的传输, 同时可以提供网络上的自动路由备份以及1+1链路备份 (1+1 Redundancy) 。

其传输方式是基于ETSI认可的实时媒体信息网络传输技术——DTM (Dynamic synchronous Transfer Mode) 。该网络传输协议标准, 是在骨干传输通道上划分不同的子通道, 以最低512kbps为基础, 让使用者按需要进行定义。而各个DTM传输通道将享受百分百的Qo S。这样, 使得各个业务在带宽上不会互相干扰, 不会因为其他业务的加入和抽离, 而受到丝毫的影响。

智能网络远程监控

网络管理, 实现远端智能监控。建立在北京现址的全系统智能化的网络管理平台, 监控到各个节点的设备运行状态, 对该设备进行相关配置, 利用光缆传输的反向传输带宽对发送出去的码流进行实时监看。

应用情况

达到了预期设计总体目标和技术要求, 成功保障了CCTV-阿拉伯语/俄语/记录频道覆盖落地, 和原覆盖系统成功实现“无缝过渡”。

为大型转播活动及7个中心记者站线路提供接入。

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