[发明专利]冷却塔节能系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于冷却塔技术领域，具体涉及一种冷却塔节能系统及方法。

背景技术

工厂空调系统设计为集中式空调，其主机设备采用水冷柜式空调主机，空调载冷剂系统设计为一次循环泵系统，为了保证空调的正常运行，载冷剂循环系统是设计在空调始终以最大负载运行的。但其实，空调在一年的运行过程中，只有部分时间是在最大负载的情况下运行的。系统长期在低温差、大流量的情况下工作，会造成大量的能量浪费。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种冷却塔节能系统及方法，利用温度传感器测量冷却塔的进出水温度，利用PID调节器控制进出水温度始终保持一个不变的温差，避免不必要的浪费。

本发明的技术方案是：一种冷却塔节能系统，包括温度传感器、变频水泵和PID温度调节器，温度传感器设在冷却塔的出、入水口，温度传感器将检测到的温度信号传给PID温度调节器，温度调节器电连接变频水泵。一种冷却塔节能方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：初始化粒子群，随机产生所有粒子的位置和速度，并确定粒子的P_t和G_t；步骤二：将粒子依次赋值给PID温度调节器的参数K_p、K_i、K_d；步骤三：PID温度调节器运行节能系统的simulink模型，得到该组参数对应的性能指标；步骤四：将该组参数对应的性能指标传递到PSO中作为该粒子的适应值，并判断是否满足终止条件，满足就退出算法，得到最优解，不满足执行步骤五；步骤五：对每个粒子，将其适应值与该粒子所经历过的最优位置P_t的适应值进行比较，如果好，则将其作为当前的P_t；步骤六：对每个粒子，将其适应值与整个粒子群所经历过的最优位置G_t的适应值进行比较，如较好，则将其作为当前的G_t；步骤七：更新粒子的速度和位置，并返回步骤二。所述步骤四中终止条件为迭代次数超过预设的最大迭代次数。

本发明有如下积极效果：利用温度传感器监测冷却塔的进出水温度，通过PID温度调节器控制和变频 水泵的转速，通过控制水流量，控制冷却塔的进出水温差，避免不必要的能源浪费。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构图；

图2为本发明具体实施方式的算法流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明由温度传感器、PID温度调节器和变频水泵、冷却塔和工作设备组成，变频水泵将从工作设备出来的热水提升到冷却塔的顶端，是整个循环水的动力。这里的工作设备可以是中央空调或者其他需要冷却的设备，下面以中央空调为例。

温度传感器分别设在冷却塔提升水泵的入口处或者是空调出水口出，另一个装在空调冷却水进口处或者是冷却塔出水口，空调出水口的温度反应出空调负载的多寡，将出、入口的温度作为PID温度调节器的调控参数。

冷凝器出水口温度偏低时，说明工作设备负载减少，PID温度调节器通过调节水泵的转速，减少进入冷却塔的水的流量，经冷却塔降温后，回流到空调主机，相应的，水泵提升的水减少，进入工作设备的水也减少。工作设备负载减少后，根据温度调控，进入工作设备的冷却水减少，保证工作设备的进出水温差基本保持不变。

      本发明利用PID算法来实现PID温度调节器的温度控制功能，并利用粒子群算法来优化PID算法参数。用粒子群算法优化PID的过程如图2，粒子群算法与simulink模型之间连接的桥梁是粒子（即PID控制参数）和该粒子对应的适应值（即控制系统的性能指标）。优化过程如下：PSO产生粒子群（可以是初始粒子群，也可以是更新后的粒子群），将该粒子群中的粒子次数赋值给PID控制器的参数K_p、K_i、K_d，然后运行控制系统的simulink模型，得到该组参数对应的性能指标，该性能指标传递到PSO中作为该粒子的适应值，最后判断是否可以退出算法。

粒子群算法实现：粒子在搜索空间中的速度和位置根据以下公式确定：