蒸發式散熱器空調系統的節能自動控制系統設計

0蒸發式冷凝器運行該井冰凍法的主要施工工藝是使用cacl2溶液，并將制冷系統中產生的熱量交換到預定義的層中，以減少層溫。隨著溫度的降低,待開挖井筒周圍形成一定強度的環形凍結壁,對井筒開挖起到臨時支護和封水作用。冷凝器是制冷系統的組成部分之一,其主要作用是將負荷的熱量交換到大氣中。礦井凍結法施工單位一般選擇幾臺到十幾臺高效、節能、節水的蒸發式冷凝器作為冷凝器組。系統運行時,使用循環泵將總蓄水箱中的冷卻水輸送到蒸發式冷凝器水箱,多余的冷卻水通過溢流管返回到總蓄水箱中,再經循環泵輸送到蒸發式冷凝器水箱,如此往復循環。受晝夜溫差、系統負荷變化等因素影響,制冷系統的循環水需求量一直在變化,需要實時調節循環泵出水閥控制循環水的供給量;蒸發式冷凝器工作時需消耗一部分冷卻水,當總蓄水箱液位低時,需要向總蓄水箱補充冷卻水;當冷卻水溫度過高時,開啟冷卻塔對冷卻水進行降溫;當冷卻水溫度降低時,需停止冷卻塔運行。目前,以上操作都需要人工完成,且循環泵需不間斷運行,不僅費時費力,浪費電能,調節不當甚至會發生危險。因此,筆者設計了一種蒸發式冷凝器冷卻水節能自動控制系統,該系統能根據制冷系統工況自動控制蒸發式冷凝器冷卻水的循環量,根據冷卻水溫度精確控制冷卻塔開停。1蒸發式冷凝器組液位控制蒸發式冷凝器冷卻水節能自動控制系統由冷卻水循環系統、冷卻水補給系統和冷卻水降溫系統組成,分為低溫運行模式和高溫運行模式。通過溫度控制器檢測總蓄水箱中冷卻水的溫度,根據溫度自動選擇運行模式。蒸發式冷凝器冷卻水節能自動控制系統原理如圖1所示。當冷卻水溫度≤30℃時,系統處于低溫運行模式,該模式下總蓄水箱中的冷卻塔不工作,浮球液位控制器控制循環泵開停,實現冷卻水自動循環。當浮球到達L2位置時,浮球液位控制器內磁敏開關在浮球內永磁體的作用下閉合,循環泵開啟,此時向蒸發式冷凝器水箱內補水。當水箱內液位到達L1位置時,浮球液位控制器控制循環泵關閉。當水箱內冷卻水液位消耗至L2位置時,循環泵再次開啟補水,從而實現了蒸發式冷凝器冷卻水的自動補給。由于L1的位置低于溢流管,循環泵只供給蒸發式冷凝器工作時所消耗的冷卻水,大大降低了循環泵的能耗。當因循環泵故障或總蓄水箱缺水等原因使得液位到達L3位置時,系統發出報警,通知工作人員盡快維修。當選用多臺蒸發式冷凝器時,在每個水箱之間設置均液管,通過檢測1臺蒸發式冷凝器水箱液位,便可實現對整個冷凝器組液位的控制。當冷卻水溫度>30℃時,系統處于高溫運行模式,該模式下總蓄水箱中的冷卻塔開始工作,蒸發式冷凝器水箱中的浮球液位控制器不工作,蒸發式冷凝器水箱內多余冷卻水通過溢流管回到總蓄水箱,經過冷卻塔降溫后由循環泵再供給冷凝器,實現冷卻水的自動降溫與循環,從而有效降低制冷系統的冷凝壓力,消除安全隱患,提高冷凝器組效率,節約大量電能。2系統的組成2.1玻璃管浮球模板浮球液位控制器由磁敏開關、浮球、浮球導軌和接線端子組成,如圖2所示。磁敏開關的外殼一般是一根密封的玻璃管,在玻璃管中裝有2個鐵質的彈性簧片電板,磁性物質靠近時玻璃管中的2個簧片動作,實現電路閉合或分開;外磁力消失后,2個簧片由于本身的彈性恢復到初始狀態。浮球內部裝有永磁體,可以控制磁敏開關的動作。浮球導軌用于安裝磁敏開關,并且對浮球起導向作用。接線端子實現各磁敏開關與外部電路的連接。2.2測溫控制系統選用XMTA-608型溫度控制器,該控制器采用Pt100鉑熱電阻為溫度傳感器輸入端,測溫范圍為-80~600℃,測溫精度為0.5℃;采用PID控制算法,精確實現上下溫差控制;具備繼電器輸出,可實現聲光報警功能。輸出端控制冷卻塔電動機接觸器電源通斷,從而控制冷卻塔的開停。2.3循環泵與補水泵開停運行模式自動控制器由溫度控制器、中間繼電器與接觸器等低壓電器組成,根據溫度傳感器采集的溫度信號自動選擇運行模式。低溫運行模式時,通過浮球液位控制器的輸出信號控制循環泵與補水泵的開停,當循環泵與補水泵發生故障時自動切換備用泵運行,并發出報警,通知工作人員維修,實現冷卻水的不間斷供給。高溫運行模式時,冷卻塔啟動,循環泵一直工作,當循環泵與補水泵發生故障時自動切換備用泵運行,水溫超高時報警。冬季或者夜間溫度較低時,系統自動調整至低溫運行模式。3構造了主機驅動的關閉系統控制主要由循環泵、補水泵和冷卻塔的控制組成,其電氣原理如圖3所示。(1)按啟動自鎖按鈕SB6,控制系統得電;SB3,SB4和SB5分別為循環泵、補水泵和冷卻塔控制的關閉按鈕。(2)蒸發式冷凝器水箱內液位降至L2位置時,L2觸點閉合,L1常閉,中間繼電器KA1得電自鎖,KA1常開觸點閉合。(3)按啟動按鈕SB1,KM1得電自鎖,循環泵M1運行;KA2得電自鎖,KA2常開觸點閉合。當M1故障時,KM1斷電,KM1常閉觸點復位閉合,KM2得電自鎖,備用泵M2啟動,同時AL1通電報警。(4)總蓄水箱內液位降至H2位置時,H2觸點閉合,H1常閉,中間繼電器KA3得電自鎖,KA3常開觸點閉合。(5)按啟動按鈕SB2,KM3得電自鎖,補水泵M3運行;KA4得電自鎖,KA4常開觸點閉合。當M3故障時,KM3斷電,KM3常閉觸點復位閉合,KM4得電自鎖,備用泵M4啟動,同時AL2通電報警。(6)總蓄水箱水溫超過30℃時,溫度控制器常開觸點W1閉合,KM5得電,冷卻塔M5啟動;總蓄水箱水溫低于20℃時,常開觸點W1復位,KM5斷電,冷卻塔M5關閉;當冷卻塔故障時,KM5斷電,KM5常閉觸點復位,AL3得電報警。(7)當冷卻塔工作時,系統處于高溫運行模式,KM5常開觸點閉合,中間繼電器KA1不受浮球液位控制器控制而一直通電,循環泵一直工作,蒸發式冷凝器水箱中多余冷卻水通過溢流管回到總蓄水箱。4運行數據分析伊犁某凍結站現場采用蒸發式冷凝器冷卻水節能自動控制系統進行改造,采用2臺11kW循環泵(一用一備),改造之前單臺循環泵24h運轉,并且由1人專門負責維護冷卻水系統。運行數據見表1。按電價0.5元/(kW·h),工人工資100元/d計算,整個凍結站運行階段冷卻水系統可節約電費27100元,節約人工成本38500元,共節約成本65600元。此外,蒸發式冷凝器冷卻水系統故障率大大降低,保證了安全生產。5自動控制系統根據礦井凍結法