[发明专利]一种优化制冷机与冷却水泵总能耗的冷却水流量控制方法

摘要

本发明属于中央空调系统节能技术领域，具体涉及一种优化制冷机与冷却水泵总能耗的冷却水流量控制方法。它包括：信号采集、信号处理与转换、初级控制运算、次级控制运算、控制量输出与控制任务的执行。该方法将制冷机与冷却水泵总功率对冷凝压力的偏导数作为表征总功率是否处于接近最优状态的参数，通过采集冷凝压力参数、冷却水温度与流量参数，在线计算出制冷机与冷却水泵总功率对冷凝压力的偏导数，并根据偏导数值控制冷却水流量，以实现制冷机与冷却水泵的总功率接近最小，这时的偏导数值接近于零，能最大程度地发挥冷却水变流量的节能效果。

主权项

1、一种优化制冷机与冷却水泵总能耗的冷却水流量控制方法，其特征在于它包括：信号采集、信号处理与转换、初级控制运算、次级控制运算、控制量输出与控制任务的执行；具体包括如下顺序的步骤：(一)在每一个控制周期的采样时刻，由温度传感器、流量传感器自动检测冷却水的进水温度t₁、出水温度t₂与流量W，由压力传感器检测制冷机的冷凝压力p；(二)将第(一)步得来的各传感器的模拟信号输入串级控制单元的模拟量输入模块，进行滤波处理与A/D转换，得到数字信号后，串级控制单元的初级控制模块根据得到的数字信号进行以下的初级控制运算：(1)用下式计算制冷机冷凝器的实际负荷Q_c：Q_c＝ρcW(t₂-t₁)式中，ρ、c——分别为水的密度和比热；(2)用下式计算制冷机功率对冷凝压力的偏导数：∂Nc∂p=k1k2Qc2.302k3pQm]]>式中，N_c——制冷机功率；      k₁——常数，满负荷时的制冷剂流量；      k₂——常数，与制冷剂的种类有关；      k₃——常数，与压缩机的效率特性有关；      Q_m——常数，满负荷时的冷凝器负荷，即冷凝器的设计负荷；(3)计算∂Np∂W,tc,∂tc∂p]]>和对于一个特定的制冷系统，有专用的计算公式用于计算这四个参数，其中：∂Np∂W=H+3k4W2367η‾;]]>t_c、与制冷剂的种类有关，每一种制冷剂的冷凝温度与冷凝压力存在特定的函数关系；与冷凝器的构造及实时冷却水流量有关；式中，N_p——冷却水泵的功率；      H——常数，冷却塔要求的入水压力；      k₄——常数，与冷却水系统的管路特性有关；      η——常数，冷却水泵与电机的平均综合效率；      t_c——冷凝温度；      KA——冷凝器传热系数与传热面积的乘积；(4)根据(1)至(3)的计算结果，用下式计算总功率对冷凝压力的偏导数：f=k1k2Qc2.302k3pQm+H+3k4W2367η‾[k1k2Qc(1-k5)2.302k3pQm-∂tc∂p×ρcW(t2-t1)tc-t1]ρc(tc-t1)-(tc-t2)[ρc-∂(KA)∂W+ρcln(tc-t1tc-t2)].]]>式中，k₅——常数，与压缩机的散热特性有关；(5)根据计算出的总功率对冷凝压力的偏导数，按照比例控制规律得出冷凝压力给定值的调节量以及新的冷凝压力给定值，并且将新的冷凝压力给定值传递给串级控制单元的次级控制模块；(三)次级控制模块将检测到的冷凝压力与新的冷凝压力给定值进行比较，按照PID控制规律进行次级控制运算，发出控制信号，经过串级控制单元的模拟量输出模块进行D/A转换后，将控制信号输出给变频器，变频器经过运算后输出相应频率的电源给冷却水泵，从而调节冷却水泵的转速和流量。