1項目需求背景

根據(jù)《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》規(guī)定,中央空調(diào)是制藥企業(yè)各種運行設(shè)備中的耗電大戶之一,中央空調(diào)主要由兩大部分組成:(1)冷水機組、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng):(2)通風(fēng)系統(tǒng)。

本方案是通過對中央空調(diào)中冷水機組的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)加裝閉環(huán)自動控制,使循環(huán)冷卻水泵根據(jù)冷水機組的排氣壓力自動調(diào)節(jié)需要的冷卻水流量:對冷卻塔風(fēng)扇加裝溫度控制裝置,使冷卻塔風(fēng)扇根據(jù)冷卻時的實時溫度變化自動控制啟停。通過上述方式,達到減少運行電量消耗,節(jié)約運行費用的目的。

中央空調(diào)系統(tǒng)在實際運行過程中,受到凈化廠房內(nèi)部熱負荷變化和環(huán)境溫度的影響,為保證凈化廠房內(nèi)的制造室溫度穩(wěn)定,系統(tǒng)需要消耗的冷量也在不斷發(fā)生變化,運行中的冷水機組的運行負荷也隨之不斷發(fā)生著變化。冷水機組可以根據(jù)凈化廠房內(nèi)的熱負載變化和環(huán)境溫度變化加載或減載,但冷卻水泵卻不能隨著冷水機組排氣壓力的變化及時做出相應(yīng)調(diào)節(jié),這樣在運行過程中就產(chǎn)生了無謂的電能浪費。特別是在凈化廠房內(nèi)冷氣需求量較少的情況下,冷水機組實際運行的負荷就更低了,但冷卻水泵卻不能及時通過降低運行轉(zhuǎn)速而減少所需要的流量,這樣就使得冷卻水循環(huán)系統(tǒng)長期處于"大流量小溫差"的運行工況,造成實際需要的冷卻水流量與冷卻水泵的最大輸出功率輸出之間的矛盾,導(dǎo)致使用單位大量電能的無謂消耗,增加了企業(yè)的運營成本。所以,進行凈化廠房空調(diào)冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)自動控制改造的方案是可行的也是必要的,可以節(jié)約大量的運行費用。

中央空調(diào)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的技術(shù)原理,就是通過自動控制系統(tǒng),利用信號反饋,使中央空調(diào)的三個組成系統(tǒng)一冷水機組、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行優(yōu)化、協(xié)調(diào)和聯(lián)動運行。

(1)當熱負荷發(fā)生變化時,通過安裝在冷卻水管道上的溫度變送器的反饋,自動調(diào)整冷卻水泵的轉(zhuǎn)速,節(jié)約冷卻水泵的能量消耗。

(2)根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的溫度自動啟停冷卻塔風(fēng)扇,達到節(jié)約風(fēng)扇運行電耗的目的。

通過調(diào)整冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)扇,始終使冷水機組在額定工況下運行,機組的運行效率最高,運行時間縮短,待機時間延長,可以節(jié)約冷水機組的運行電力消耗。

2項目的主要意義

(1)利用閉環(huán)控制,可以節(jié)約大量的電力能源。

(2)可以有效延長水泵、閥門和管道的使用壽命。

(3)可以延長冷水機組的運行壽命。

3考核指標

2018年,結(jié)合一期活疫苗車間改造,公司直接為中央空調(diào)的冷水機組和循環(huán)冷卻水泵做了正反饋聯(lián)鎖裝置(冷卻塔風(fēng)機進行溫控沒有完成)。經(jīng)過將近一年的運行,系統(tǒng)比較穩(wěn)定,不僅達到了節(jié)約用電的目標,同時也保證了冷水機組始終在額定最佳工況下運行。

冷水機組在兩種運行模式下耗電量的對比如表1所示。

4計劃目標

采用人工不斷根據(jù)負載變化去調(diào)節(jié)變頻器頻率,費工又費時,所以對冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機實現(xiàn)智能節(jié)能改造,既可以為企業(yè)節(jié)省成本,又提高了維護人員工作效率。在一期活疫苗車間改造成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上,下一步公司將對二期動力站冷水機組的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行節(jié)能改造,將要改造的二期冷水機組設(shè)備情況如表2所示。

5具體設(shè)計

(1)采用西門子PLC,擴展模擬量輸出模塊和模擬量采集模塊,HMI觸摸屏實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置。

(2)根據(jù)冷卻水設(shè)置的目標溫度PV,PID運算輸出0~20mA模擬量控制冷卻水泵變頻器運行頻率,采集冷卻水出口溫度作為過程值sV。觸摸屏選擇開啟的冷水機,自動對應(yīng)開幾臺冷卻水泵,可以實現(xiàn)開啟的冷水機自動采集該機組出水口冷卻水溫度進行冷卻水泵頻率無極控制,實現(xiàn)節(jié)能。在此期間如果一臺冷卻水泵變頻器發(fā)出過載信號,則停運該泵,啟動另外一臺沒有啟動的冷卻水泵實現(xiàn)無值班工作切換。

(3)冷卻塔風(fēng)機采用并聯(lián)式,根據(jù)冷卻水溫度分段實現(xiàn)冷卻塔風(fēng)機啟停。

采用以上這種控制方式實現(xiàn)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能,改造后與改造前節(jié)能對比效果十分明顯,優(yōu)化改造方案可以節(jié)能10%~20%,這樣就大大降低了企業(yè)的成本支出,同時還可提高人員的工作效率。

6結(jié)語

通過把冷水機組和冷卻循環(huán)水泵組成正反饋聯(lián)鎖系統(tǒng),可以節(jié)約大量的電費,同時由于機組始終在額定工況下運行,減少了機組發(fā)生故障的概率,有效延長了機組的使用壽命。在大力提倡節(jié)能降耗的今天,該改造方案具有一定的社會意義,值得大力推廣。