车间空调自控系统风机水泵运行情况

时间：2016-12-19 作者：91再生 来源：91再生网

 

随着纺织技术的蓬勃发展，工艺对车间温湿度要求不断提高，因此精确控制车间温湿度对企业正常生产具有重要意义。目前，纺织厂空调自动控制系统品牌较多，如国产品牌精亚自控、领驭自控，国外有洛瓦自控等。这些品牌的空调自动控制系统可以经济有效地实现空调系统智能化,远程连接，更好地节约人力、财力。然而大多数品牌的自动控制都是模糊性控制，没有具体精确的控制程序，如果研究出一种比较精确的自动控制系统，则可以使空调自控更加智能、节能。风机、水泵是纺织厂空调系统主要耗能设备，而风机、水泵的运行工况由自控系统直接进行调节，因此研究风机水泵运行工况变化的影响因素，能够为空调自控系统的优化提供借鉴和参考。本文以山东某纺织厂细纱车间空调系统的风机、水泵运行工况作为研究对象，通过测试并记录空调系统中室外温湿度、车间温湿度及风机、水泵的运行频率，详细分析了室内外温湿度对变频风机、水泵运行工况变化的影响。

 

1 某纺织厂空调自动控制系统概况

 

山东某纺织厂15万锭生产车间一、二、三期总面积为19 650 m2，包括前纺、细纱和后纺。本文选取该纺织厂细纱车间10 #空调室为研究对象。纺织厂空调自动控制主要是对温湿度的控制，该纺织厂细纱车间的冬夏季温度控制范围分别是夏季 31 ℃ ～35 ℃，冬季为26 ℃～30 ℃，其冬夏季相对湿度控制范围均为50%～55%。该纺织厂空调自控系统采用的是某品牌自动控制系统，通过温湿度传感器测定新回风的实时温湿度参数，并将数据信号传递给PLC中央处理器，PLC中央处理器对模拟量和输入信号进行处理，然后通过输出设备对空调系统及其设备进行控制调节，从而使车间内温湿度满足生产要求。该空调PLC自控系统的显示界面包括温湿度显示、用电显示、频率手/自动控制选择、水池状态数据显示、车间温湿度实时曲线以及功能选择等，其中频率手/自动控制方式是当自动控制出现异常时，可以及时切换到手动控制档，而不影响空调系统正常工作。

 

2 夏季测试数据分析

 

2.1 自动控制系统中风机频率对温湿度控制的影响

 

选取夏季7、8月份的实测数据进行研究，数据包括测试时间、车间温度、车间相对湿度、新风温度、新风相对湿度、风机运行频率、水泵运行频率以及新风窗开度、回风窗开度等。根据实测数据可知，新风窗开度一直为100%，回风窗开度为0，即在测试期间该细纱车间10 #空调系统是全新风系统。8月份某一天节选的1.5 h测试数据，可以看出风机运行频率的变化与车间温度和新风温度之间有一定的关系。

 

新风温度与送风机频率的关系。选取8:00～8:25时间段的数据进行分析。由测试数据可知，车间内空调系统控制调节区域温度一直为32.2 ℃，处于稳定不变状态。送风机频率的变化与新风温度的高低有着直接的关系。新风温度升高时，为了控制室内的温度不变，风机频率会相应增大，反之亦然。

 

车间温度和新风温度之间的关系。由测试数据知，在9:05～9:25时间段内，送风风机的运行频率稳定为32.55 Hz。在一定时间内风机频率保持不变，车间温度和新风温度呈正相关。新风温度升高,车间温度相应升高；新风温度降低，车间温度相应降低。

 

车间温度与送风机频率的关系。对实测数据中8月份某天的8:15～8:35时间段的数据进行分析。在一段时间内细纱车间温度呈升高趋势，与此同时，送风机频率也呈增大的趋势，即当车间温度升高或降低时都会使风机的频率增大或者减小。

 

2.2 自动控制系统中水泵频率对温湿度控制的影响

 

水泵频率变化趋势和新风相对湿度以及车间相对湿度的变化趋势呈负相关。

 

车间相对湿度与新风相对湿度的关系。选取8:35~9:00时间段的数据进行分析。在此时间段内，水泵频率保持不变，车间相对湿度随新风相对湿度的变化而变化；即新风相对湿度升高，车间相对湿度会随之升高；新风相对湿度减小，车间相对湿度随之减小。

 

新风相对湿度与水泵频率的关系。选取 8:15～8:35 时间段的数据进行分析。由测试数据可知在该段时间，车间内空调系统控制调节区域相对湿度处于稳定不变状态。新风相对湿度增大，水泵频率相对减小；反之亦然；即新风相对湿度与水泵频率呈负相关。

 

3 冬季及过渡季节数据结果分析

 

3.1 对冬季测试数据分析

 

选取1月10日当天的数据进行分析。由于1月份室外空气比较干燥，空气的相对湿度较小，因此水泵开到最大频率50 Hz。此时，由于冬季室外温度较低，回风窗开到最大100%，新风窗开度为0。由图5和图6可知，送风机频率和回风机频率变化趋势完全一致，此时水泵频率维持在50 Hz不变，因为水泵此时开到最大频率，此时要改变车间相对湿度只能改变送风机频率的大小。车间的相对湿度与送风机频率呈负相关。车间相对湿度减小时，送风机频率增大。

 

3.2 过渡季节测试数据分析

 

选取10月份实测数据，并取10月10号当天的数据进行分析，如图7、图8所示。测试数据显示，此时送风机频率和回风机频率分别保持在 30 Hz 、27.9 Hz不变，新风窗的开度为50%，回风窗的开度也为50%。变化的是车间温湿度、新风温湿度以及水泵频率的变化。

 

分析发现，送风机频率维持在30 Hz，回风机频率保持在27.9 Hz不变，此时车间的相对湿度与水泵频率呈负相关，车间相对湿度减小时，为了保持车间相对湿度恒定，水泵频率增大，车间相对湿度增大时，水泵频率减小。

 

为避免结果的偶然性，对10月数据进行分析，结果显示水泵频率的大小与车间相对湿度呈负相关，与新风相对湿度也呈负相关。

 

4 总结和改进思路

 

研究空调自动控制系统发现，纺织厂空调系统中风机和水泵频率是根据车间内温湿度实际运行值与设定值之间的偏差来进行调控的,风机频率大小主要受车间温度和室外温度高低的影响，即新风温度升高，为保持车间温度稳定到设定值，风机频率相应增大；新风温度降低时，风机频率相应减小。水泵频率大小主要受车间相对湿度、新风相对湿度的影响，即新风相对湿度增大时，为保持车间相对湿度稳定到设定值，水泵频率会相应减小；车间相对湿度减小时，水泵频率相应增大。

 

通过分析还发现，该自控系统尚不完善，仍存在节能空间。如在过渡季节，该空调自控系统水泵频率不断变化，而送、回风机频率分别为 30 Hz 、27.9 Hz，在稳定风机频率的同时，只是靠单一调节水泵的工作频率来实现控制车间的温湿度。由于送风机频率越大对应的功率越大，且 30 Hz 不是送风机的最小频率。理想的运行思路是：将送风机频率控制在16 Hz（风机频率最小值），调节新风或回风窗，增大相对湿度大的窗开度；当不满足时，再调节水泵频率，若调节后仍不满足其相对湿度要求，再通过调节风机频率达到系统所要求的相对湿度，最终实现更好的节能。

 

纺织厂空调自动控制一般是模糊控制，控制车间温湿度的具体调节方式并不精确。结合本文研究，最终可以找到一种适合纺织厂控制的精确算法，使得车间温度的高低主要靠风机频率的大小来精确调节，车间相对湿度的大小主要靠水泵频率的大小来精确调节。该精确调节有一定的节能空间。纺织厂温湿度调节主要是相对湿度优先，如果通过合理控制风机频率大小使得纺织厂温度保持在设定值，车间相对湿度主要靠新回风窗大小以及水泵频率大小进行调节；即当车间相对湿度小于设定值时，依次通过增大新回风比、水泵频率来调节车间相对湿度；当车间相对湿度大于设定值时，依次通过减小水泵频率、新回风比，从而达到节能的目的。

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