[发明专利]一种冷却塔控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种冷却塔控制系统及控制方法，所述控制系统包括控制模块(8)、水温传感器(9)、温湿度传感器(10)和温湿度预报装置(11)，所述控制模块(8)包括水温给定器(81)、PID控制器(82)和截断器(83)，所述控制方法中，分别将大气湿球温度测量值和大气湿球温度预报值输入水温给定器(81)，经分析后输出温度设定值ST。本发明提供的控制系统结构简单、成本低廉，其控制方法稳定可靠、高效节能、适应性广、易于实现。

技术领域

本发明涉及冷却塔领域，具体涉及一种冷却塔控制系统及控制方法。

背景技术

工业循环冷却水系统广泛应用于各个工业门类，用于工艺末端的设备和物料的冷却目的。循环冷却水与工艺末端的设备或物料换热后温度升高，回流至冷却塔，经蒸发冷却后再次流至工艺末端形成循环。冷却塔工作过程中需要耗费大量电能驱动塔顶风机抽吸大气环境中的空气以促进冷却水的蒸发冷却，这一过程的推动力为冷却水温度和大气湿球温度之差。

理论上，如果塔顶风机的风量为无穷大，可以使冷却水降温至大气的湿球温度，其中大气湿球温度由其干球温度值和湿度值查表得到。工程实践中，即使将塔顶风机的转速调至最高值让其风量处于最大负荷，通常经冷却塔降温后的冷却水最低极限水温也比大气湿球温度值高3～4℃左右。

为了工艺末端换热所需水温区间并尽量减少塔顶风机的运行能耗，需要对塔顶风机的转速进行控制。当前公知的冷却塔控制方法中，通常采集冷却塔的出水水温并与给定温度相比较，将二者的偏差送入PID控制器，并输出塔顶风机的调速值以完成反馈控制。这种控制方法虽然简单，但未能考虑大气湿球温度变化的影响。一方面，大气湿球温度是冷却塔出水温度的理论最低极限，由于大气环境的变化，若出水给定温度等于或仅略小于当前大气湿球温度，此时无论塔顶风机的转速升至多高，都无法使冷却水出水温度达到给定温度值，反而只会浪费电耗；另一方面，大气湿球温度会动态变化，若通过天气预报预制未来短时期内大气湿球温度会显著上升，则当前应该尽可能降低冷却水出水温度以抓住时机尽量制冷，使循环水积蓄尽可能多的“冷能”以应对未来短时期后大气湿球温度上升事件对工艺末端运行和冷却塔运行能耗的不利影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、稳定可靠、适应性广且易于实现的冷却塔控制系统。本发明解决上述问题的技术方案是：一种冷却塔控制系统，用于工业循环冷却水系统所属冷却塔内冷却水的冷却控制，所述工业循环冷却水系统包括但不限于冷却塔(1)、供水泵(2)、母管阀门(3)、供水母管(4)、回水母管(7)以及分别与供水母管(4)和回水母管(7)连接的若干支管，且每一支管均设有支管阀门(5)和工艺末端换热器(6)，所属冷却塔(1)包括可调速电机(101)、塔顶风机(102)和塔体(103)，所述可调速电机(101)与塔顶风机(102)机械连接且用于驱动塔顶风机(102)运转从而实现冷却水的蒸发冷却，所述供水母管(4)从塔体(103)底部引出并依次与供水泵(2)、母管阀门(3)和若干支管的一端连接并为所有支管供水，所述回水母管(7)与若干支管的另一端连接并汇聚所有支管的冷却水至塔体(103)顶部，且所有支管均为并联关系；所述冷却塔控制系统包括控制模块(8)、水温传感器(9)、温湿度传感器(10)和温湿度预报装置(11)，所述水温传感器(9)、温湿度传感器(10)和温湿度预报装置(11)分别与控制模块(8)电性连接，所述控制模块(8)还与可调速电机(101)电性连接以实现可调速电机(101)的转速感知与控制，其中：

(a)所述控制模块(8)包括水温给定器(81)、PID控制器(82)和截断器(83)，用于根据输入信息进行控制运算并输出调速指令至可调速电机(101)；

(b)所述水温传感器(9)用于实时采集靠近冷却塔(1)的供水母管(4)内的冷却水水温并输出至控制模块(8)；

(c)所述温湿度传感器(10)用于实时采集冷却塔(1)附近大气的温度值和湿度值，同时依据大气的温度值和湿度值同步换算获得大气湿球温度测量值并输出至控制模块(8)；