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如何通過自動化控制的方式讓冷庫更節能
2019-3-21 中國冷鏈物流網(www.bet4706.com)

庫房溫度和蒸發溫度調節

1、多點溫度參數的庫房溫度調節

以往庫房溫度調節采用儀表控制,以位式調節為主,對蒸發溫度往往不作調節,很難達到好的節能效果。庫房溫度理想的控制方式是以庫房的平均溫度、冷風機的進風及其出風溫度為輸入參數,編制適當的控制程序,通過計算機控制系統進行調節。如此溫庫調節可以達到節能的要求,也能滿足某些庫房高精度溫度調節的需要,目前己可達到0.25℃的精度要求,節能約10%。

2、減少不同蒸發溫度冷間的并聯運行

由于同一系統的制冷壓縮機只能在同一個蒸發溫度下運行,所以不同蒸發溫度的冷間如果并聯運行,對于相對蒸發溫度較高的冷間就處于不節能的運行狀態,該冷間熱負荷越高就越不節能。應當盡量避免這種情況的出現。氟利昂制冷系統中一機雙溫冷庫的做法,在高溫庫回氣管上加背壓閥,在低溫庫回氣管上加單向閥,是不節能的典型做法。

3、變蒸發溫度調節

在某一運行狀態下如果蒸發溫度能以庫房熱負荷以及制冷系統制冷量為參數進行調節,則既能達到節能的目的還能使能量調節更為合理。一般而言,制冷系統蒸發器和制冷壓縮機的配備基本都能滿足最高負荷的需要。如果冷間熱負荷減少而制冷量不能及時作出相應調節,則制冷系統的蒸發溫度將會相應降低,使壓縮機的制冷量與熱負荷達到一個新的平衡點。

而蒸發溫度的降低反過來卻增加了蒸發器的制冷量,面對己減少的熱負荷必然形成頻繁啟停的后果。蒸發溫度每變化1℃,相應增減的電能約3~5%。如果及時調高蒸發溫度,使系統在另一個理想的平衡點上,則不但避免了浪費、做到了節能,還減少了制冷壓縮機的頻繁起動,是一舉兩得的節能措施。


以上圖片為肯德制冷承建的上海山普生鮮供應鏈公司大型冷庫工程實景

變流量調節

以往氨制冷系統蒸發器的制冷劑流量基本沒有變流量調節;氟利昂系統蒸發器的制冷劑流量,大多數只做到簡單的比例調節??諝饫鋮s器的空氣流量大多數沒有調節或者只有雙速及風扇臺數調節。這兩種流量參數的調節都是與庫房冷分配設備制冷量以及庫房溫度直接相關的調節,也是冷庫節能自控應于重視的內容之一。

設定合適的控制精度和加設超限控制

不同的庫房、不同的庫存商品和不同的貯存期都有不同的庫房溫度及其控制精度要求。從節能的角度出發,只要不影響商品的品質,庫房溫度宜取高不取低、控制精度宜取低不取高,不必偏面追求過低的庫溫和高精度控制。

對于多個冷間的庫房溫度控制,除了原有的庫房溫度設定值之外,宜加設庫溫超限控制值。這種雙因素的庫房溫度調節能做到制冷系統需要投入運行時,不會因為個別庫房溫度的偏離而過早投入運行;還可以根據當時的實際情況不使冷間或制冷系統過早地仃止運行,充分利用現有能量并避免設備或系統的頻繁啟停。

設置避高峰運行控制

電力緊缺是當前全國各地存在的普遍現象,用電峰谷的巨差更加重了電力緊缺,為此電費的峰谷差價還在逐步拉大。在不影響商品質量的前提下,冷庫設置避高峰運行,有利于電網削峰補谷,宏觀上幫助全局節能;微觀而言也有利于降低冷庫的運行成本。

冷間相對濕度調節

冷間相對濕度的調節與溫度調節方法的相似之處不必重復敘述。一般冷間的相對濕度在85~95%之間,但也有一些冷間要求的相對濕度低于或高于該范圍,例如有些氣調庫要求相對濕度是98%、而有些農作物種質庫的相對濕度要求是40~45%。在高相對濕度調節和低相對濕度調節時尤因注重節能措施。而對濕度的調節有利于對蔬菜、水果和其他農作物的貯藏、保鮮。

1、高相對濕度調節

對于高相對濕度要求冷間的調節,首先要盡量降低制冷劑溫度和庫房溫度之間的對數平均溫差(可取2K),有必要時還可采用載冷劑間接制冷系統;此外還可采用空氣融霜并把融霜還原給庫房。這兩項措施通過自動控制予以實施,是行之有效的節能方法。

2、低相對濕度調節

對于低相對濕度要求冷間的調節,主要也應做好兩方面的控制。其一是在選用盡量少帶熱量進冷間的去濕方法和去濕機的基礎上,控制好去濕程序,在達到相對濕度要求的同時減少冷間的熱負荷。其二是避免氣流組織控制時帶入不必要的室外熱濕負荷;曾經有一個低溫低濕的農作物種子庫,由室外侵入庫內的熱濕負荷約占原計算負荷的35%左右。

供液方式調節

1、直接膨脹供液

直接膨脹供液是大多數鹵代烴(包括氟利昂)系統和個別氨系統采用的供液方法。這種供液方法以往基本采用熱力膨脹閥供液,由于選型、調節以及產品本身的問題,無法實現節能的目的。電子膨脹閥的出現結合多點溫度參數的庫溫調節,可以較好地實現節能運行,一般可節能10%。

2、重力供液

重力供液系統在老的氨制冷系統中應用很廣泛,后來逐漸被氨泵供液系統取代。重力供液系統雖然操作麻煩但是不需要消耗電力輸送,只要配以合適的自動控制,無疑是一種節能的運行。

3、液泵供液

液泵再循環系統在氨制冷系統中應用十分廣泛;液泵再循環系統雖然能提高蒸發器的傳熱系數從而提高制冷量但同時也消耗了電力,如果沒有合理的配置和恰當的自控運行程序,很難做到節能運行。當前不少液泵再循環系統供液量過大但卻不能保證每路通子的最小流量、揚程太高但卻還很難保證多層冷庫的均勻供液,流量基本無法根據制冷負荷的變化而變 化,很難做到節能運行。對于液泵再循環系統,除了配置必需合理,還應加強自動控制運行程序的研究,例如分層供液和變流量控制等,只有這樣才能達到節能的目的。

根據不同制冷對象采用不同供液方式,加強相應自控程序研究尤其是加強無電動力輸送的直接膨脹和重力供液系統研究,也是尋求冷庫節能的途徑之一。

蒸發器雙流量調節

在熱氣融霜的自動控制中有一種雙回氣電磁閥(或主閥)的做法,其作用是保證安全和減少蒸發器恢復制冷時的熱負荷沖擊。這種做法可以引申到蒸發器的制冷運行狀態中并予以完善,達到合理運行和節能的目的。 根據蒸發器熱負荷的變化情況,設置最小負荷供液、回氣電磁閥和大負荷供液、回氣電磁(主)閥,由此根據實際負荷的變化而作相應的調節。這種做法不但可使本冷間蒸發器做到節能運行,還能減小對本系統其他冷間和制冷系統的干擾,利于系統節能運行。

空氣冷卻器(冷風機)融霜控制

冷風機融霜基本采用半自動控制或者定時融霜控制,存在的問題是:融霜指令可能不及時或滯后,融霜過程帶入熱量過多。為了節能,冷風機的融霜應當做到全自動控制。首先要有合適可靠的霜層傳感器或差壓變送器(在某些情況下也可采用電流變送器),感知最佳的融霜時間;然后要有合理的融霜程序;還要有冷風機翅片感溫器,防止過多加熱。三管齊下肯定能做到冷風機融霜節能。 在一些裝配式冷庫中應用很廣泛的電加熱融霜冷風機,采用計算機控制系統,把固定的定時加熱融霜改成按需融霜,亦即對每次實際融霜的情況通過記憶功能記憶並分析,從而確定最佳的融霜周期。按需融霜較定時融霜節能約10%。

冷庫門控制

冷庫門要隨開即關,這是每個冷庫管理都有的規定,但是沒有一個冷庫能完全做到,除了個別野蠻操作之外也是有其實際客觀原因的。解決的最好辦法也是自動控制,如果開門時間過長的話即自動關閉,開門損失的熱負荷是很大的,其節能效果也是可觀的。

冷庫門的電加熱絲功率選擇有防結露和防凍結兩種選擇,不同使用溫度的冷庫門電加熱絲的配置功率也不同。注意選配合適的加熱功率可節能2%。

庫房照明控制

庫房照明按冷庫制冷設計手冊的規定是1.8~5.8W/m2,但在實際工程中往往超過該數據有的甚至在10W/m2左右。如果忘了關燈,不但浪費了照明電能,還增加了冷間和制冷系統的熱負荷。增加一個簡單的控制就可避免出現浪費。當冷庫門關閉5~15分鐘后,如果照明還亮著,即自動關閉照明。延時的時間應超過工人在內一次作業的最長時間,避免誤關燈;萬一有誤關燈的情況,借助庫房長明燈和冷庫門安全設置,人員的操作安全還是有保障的。

冷凝器和冷凝溫度調節

1、冷凝溫度的傳感元件和調節對象

根據冷凝溫度和冷凝壓力的對應關系,通常以冷凝壓力作為冷凝溫度的調節參數。以往常用高壓壓力控制器作為傳感器並發出控制信號,調節效果一般?,F在通常采用壓力變送器作傳感器并配計算機控制系統,簡化了變送裝置、提高了調節精度和增強了可靠性。調節的對象是冷凝器的運行狀態和設備的投入量。以蒸發式冷凝器為例,可以調節的冷凝器運行狀態有干運行、濕運行還有風機和水泵的變頻運行;冷凝器的投入量也將根據負荷的變化而變化。冷凝溫度每下降1K,其節能效果與蒸發溫度每上升1K的節能效果同樣可貴。

2、變冷凝溫度調節

運用自控元件和計算機控制系統的功能,對冷凝壓力實行浮動控制,可以避免冷凝壓力偏高或偏低,在保證制冷系統運行正常的基礎上達到節能運行的效果。以準集中式制冷系統為例,其機組和風冷式冷凝器,采用專用可變程序器控制,可以節能10%。

制冷壓縮機節能運行(主要是能量調節)

能量調節使壓縮機的制冷量能隨熱負荷的變化而變化,是冷庫節能自動控制的重要內容之一。不同的制冷壓縮機或機組,實施節能運行和能量調節的側重點也有所不同。

1、螺桿式制冷壓縮機

設定壓縮機運行制冷量時,避免其低能效比的運行范圍;對運行工況變化范圍較大的制冷系統,實行內容積比自動調節;對于帶經濟器運行的螺桿機,探討實施經濟器運行工況的自動調節。

2、活塞式壓縮機

減少以某臺壓縮機工作的氣缸數為能量調節單元的做法,避免活塞的無功運行,亦避免降低壓縮機C0P值的運行;采用變頻技術,實現能量無級調節,在改善運行工況中節能。

3、多臺并聯機運行的調節

盡量以壓縮機的臺數為能量調節單元;盡量使每臺壓縮機處于高能效比運行狀態;設計不同大小壓縮機頭的組合,針對負荷變化需要而投入相應的能量組合。

變頻調節

變頻技術用于壓縮機能量調節是目前較為流行的方法之一。變頻過低,會造成油壓差降低和油量減少的缺點;變頻過高,會增加油循環量和消耗量,還會使壓縮機閥門故障增加。變頻驅動還應注意其電機應按最大功率選擇。

實時計算控制,確保系統最佳節能運行

制冷系統的優化設計和自動控制的最佳運行是實現冷庫節能十分重要的內容。冷庫實行節能運行的實時控制任務,可由數據釆集、計算控制和監控系統來完成。數據采集計算控制系統的采集對象是制冷裝置、制冷系統和工作環境的所有相關參數,類別有溫度、壓力、壓差、液位、電流、運行狀態和故障情況等內容。

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