CN112833611A - 一种冷却循环水***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冷却循环水控制技术领域，尤其是一种冷却循环水***及其控制方法，针对现有的冷却循环水控制方式不能对冷却循环水***的压差、温压、环境温度、流量进行统一监测以及管理，不能满足能耗需求的问题，现提出如下方案，其包括冷却塔和冷却池，所述冷却塔与冷却池连接，冷水池上连接有第一压力传感器，第一压力传感器上连接有第一变频器，第一变频器上连接有第二压力传感器，第二压力传感器上连接有流量传感器。本发明通过对冷却循环水***的压差、温压、环境温度、流量进行统一监测以及管理，可以同时满足用户侧、耗能侧的需求，在保证用户侧正常使用的同时，对综合能耗进行管理，保证综合能耗最低。

Description

一种冷却循环水***及其控制方法
技术领域
本发明涉及冷却循环水控制技术领域，尤其涉及一种冷却循环水***及其控制方法。
背景技术
循环冷却水是指通过换热器交换热量或直接接触换热方式来交换介质热量并经冷却塔凉水后，循环使用，以节约水资源。一般情况下，循环水是中性和弱碱性的，pH值控制在7-9.5之间；在与介质直接接触的循环冷却水的有酸性或碱性(pH值大于10.0)的情况，一般较少，循环水的冷却是通过水与空气接触，由蒸发散热、接触散热和辐射散热三个过程共同作用的结果。1、蒸发散热:水在冷却设备中形成大大小小的水滴或极薄的水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间加强水的蒸发，使水汽从水中带走气化所需的热量从而使水冷却；2、接触散热:水与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中，水温得到降低；3、辐射散热:不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。
循环冷却水是工业用水中的用水大项,在石油化工、电力、钢铁、冶金等行业，循环冷却水的用量占企业用水总量的50-90％。由于原水中有不同的含盐量，循环冷却水浓缩到一定倍数必须排出一定的浓水，并补充新水。一台30万KW冷凝机组，循环冷却水量要达到3.3万吨/时左右，假定原水中含盐量为1000mg/L，浓缩倍数为3，那么循环冷却水的浓水排放约在6-8‰左右，即198-264m3/h，同时需补充的新水等于排水及蒸发损失等，补充水量大约为循环水量的2-2.6％，将为660-860m3/h左右，水资源消耗与污水排放的数量是很大；循环冷却水由于受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充一定量的新水。使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围。对这部分浓水排放进行具体处理回用，具有重要的意义。它不但能提高水的重复利用率，节约水资源，而且能极大的改善循环冷却水的整体状况。
在冷却循环水***中，循环水泵与冷却塔风机是主要的耗电设备，现阶段对于这类设备的一种节能方法是使用变频技术，传统的循环水处理水泵大多采用的是恒速异步电机来拖动，在实际运行中，一般是通过开大或者是关小泵出口阀门的方法调节流量来满足用户的需求，这种调节方法会增大循环水路的管阻，增大沿程损失，会造成大量的电能浪费，而变频技术是在需要调节流量时，通过变频装置调节消耗的转速，从而减流量节省电机的耗电量，但是传统的变频调往往只局限在一台电机或者一台水泵上，而且该控制方法只会响应输入的目标值，这使得这一调节过程过于死板，还依赖人工对目标的选择。并且对于冷却循环水***来说，目标值不只有循环水流量，还有冷却水出水温度需要控制。
现有的冷却循环水控制方式不能对冷却循环水***的压差、温压、环境温度、流量进行统一监测以及管理，不能满足能耗需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的冷却循环水控制方式不能对冷却循环水***的压差、温压、环境温度、流量进行统一监测以及管理，不能满足能耗需求的缺点，而提出的一种冷却循环水***及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种冷却循环水***，包括冷却塔和冷却池，所述冷却塔与冷却池连接，冷水池上连接有第一压力传感器，第一压力传感器上连接有第一变频器，第一变频器上连接有第二压力传感器，第二压力传感器上连接有流量传感器，流量传感器上连接有第一温度传感器，第一温度传感器上连接有换热器，换热器上连接有第二温度传感器，第二温度传感器与冷却塔连接，冷却塔上连接有风机，风机上连接有第二变频器，第一压力传感器、第一变频器、第二压力传感器、流量传感器、第一温度传感器、换热器、第二温度传感器和第二变频器上连接有同一个PLC控制器。
优选的，所述第一压力传感器和第一变频器之间连接有第一电动阀门，第一变频器上连接有水泵，第一电动阀门与PLC控制器连接。
优选的，所述第一变频器与第二压力传感器之间连接有第二电动阀门，第二电动阀门与PLC控制器连接。
优选的，所述PLC控制器连接上连接有环境温度传感器。
优选的，一种冷却循环水***的控制方法，包括以下步骤：
S1：冷水池中的冷却水由水泵驱动进入管道，经过换热器将热量带走，随后进入冷却塔，在冷却塔中经风冷降温后进入冷水池，完成一个循环；
S2：第一压力传感器和第二压力传感器对监测第一变频器前后的压力，压差的设定值为该管路的沿程管阻，当压差低于管道阻力时，PLC控制器控制第一变频器上水泵的频率，否则不变；
S3：通过第一温度传感器监测进入换热器的冷却水进水温度，温度的设定值为换热器的最优温度，若冷却水进水温度较低，说明此时冷却塔负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，降低风机或第一变频器上水泵的频率；若冷却水进水温度较高，则应增大风机频率，或增大水泵的频率。
S4：通过第二温度传感器监测离开换热器的冷却水出水温度，温度的设定值为冷却塔的最优温度，若冷却水出水温度过高，说明此时换热器负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，提高水泵的频率中提高冷却塔上的风机的频率；若冷却水出水温度过低，说明此时换热器负荷较小，可降低水泵或冷却塔上的风机的频率以降低能耗；
S5：通过环境温度传感器监测实时的环境湿球温度，这代表了冷却塔的工作效率，若环境温度降低，应适当降低冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率；若环境温度升高，应适当升高冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率。若环境温度过高，应适当阻止由于第一温度传感器和第二温度传感器监测导致的频率提高。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过对冷却循环水***的压差、温压、环境温度、流量进行统一监测以及管理，可以同时满足用户侧、耗能侧的需求，在保证用户侧正常使用的同时，对综合能耗进行管理，保证综合能耗最低。并且各参数大都由***自行计算，智能化自动化高，由PLC在线计算最优解并控制变频器与各阀门，可实现实时、精细化控制，保证每个时段内综合能耗都是最低。
附图说明
图1为本发明提出的一种冷却循环水***及其控制方法的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1，包括冷却塔和冷却池，冷却塔与冷却池连接，冷水池上连接有第一压力传感器，第一压力传感器上连接有第一变频器，第一变频器上连接有第二压力传感器，第二压力传感器上连接有流量传感器，流量传感器上连接有第一温度传感器，第一温度传感器上连接有换热器，换热器上连接有第二温度传感器，第二温度传感器与冷却塔连接，冷却塔上连接有风机，风机上连接有第二变频器，第一压力传感器、第一变频器、第二压力传感器、流量传感器、第一温度传感器、换热器、第二温度传感器和第二变频器上连接有同一个PLC控制器。
本实施例中，第一压力传感器和第一变频器之间连接有第一电动阀门，第一变频器上连接有水泵，第一电动阀门与PLC控制器连接。
本实施例中，第一变频器与第二压力传感器之间连接有第二电动阀门，第二电动阀门与PLC控制器连接。
本实施例中，PLC控制器连接上连接有环境温度传感器。
本实施例中，一种冷却循环水***的控制方法，包括以下步骤：
S1：冷水池中的冷却水由水泵驱动进入管道，经过换热器将热量带走，随后进入冷却塔，在冷却塔中经风冷降温后进入冷水池，完成一个循环；
S2：第一压力传感器和第二压力传感器对监测第一变频器前后的压力，压差的设定值为该管路的沿程管阻，当压差低于管道阻力时，PLC控制器控制第一变频器上水泵的频率，否则不变；
S3：通过第一温度传感器监测进入换热器的冷却水进水温度，温度的设定值为换热器的最优温度，若冷却水进水温度较低，说明此时冷却塔负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，降低风机或第一变频器上水泵的频率；若冷却水进水温度较高，则应增大风机频率，或增大水泵的频率。
S4：通过第二温度传感器监测离开换热器的冷却水出水温度，温度的设定值为冷却塔的最优温度，若冷却水出水温度过高，说明此时换热器负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，提高水泵的频率中提高冷却塔上的风机的频率；若冷却水出水温度过低，说明此时换热器负荷较小，可降低水泵或冷却塔上的风机的频率以降低能耗；
S5：通过环境温度传感器监测实时的环境湿球温度，这代表了冷却塔的工作效率，若环境温度降低，应适当降低冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率；若环境温度升高，应适当升高冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率。若环境温度过高，应适当阻止由于第一温度传感器和第二温度传感器监测导致的频率提高。
实施例二
参照图1，包括冷却塔和冷却池，冷却塔与冷却池连接，冷水池上连接有第一压力传感器，第一压力传感器上连接有第一变频器，第一变频器上连接有第二压力传感器，第二压力传感器上连接有流量传感器，流量传感器上连接有第一温度传感器，第一温度传感器上连接有换热器，换热器上连接有第二温度传感器，第二温度传感器与冷却塔连接，通过第一温度传感器监测进入换热器的冷却水进水温度，温度的设定值为换热器的最优温度，若冷却水进水温度较低，说明此时冷却塔负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，降低风机或第一变频器上水泵的频率；通过第二温度传感器监测离开换热器的冷却水出水温度，温度的设定值为冷却塔的最优温度，若冷却水出水温度过高，说明此时换热器负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，提高水泵的频率中提高冷却塔上的风机的频率；若冷却水出水温度过低，说明此时换热器负荷较小，可降低水泵或冷却塔上的风机的频率以降低能耗；若冷却水进水温度较高，则应增大风机频率，或增大水泵的频率；冷却塔上连接有风机，风机上连接有第二变频器，第一压力传感器、第一变频器、第二压力传感器、流量传感器、第一温度传感器、换热器、第二温度传感器和第二变频器上连接有同一个PLC控制器。
本实施例中，第一压力传感器和第一变频器之间连接有第一电动阀门，第一变频器上连接有水泵，第一变频器与第二压力传感器之间连接有第二电动阀门；第一压力传感器和第二压力传感器对监测第一变频器前后的压力，压差的设定值为该管路的沿程管阻，当压差低于管道阻力时，PLC控制器控制第一变频器上水泵的频率，否则不变，，第一电动阀门和第二电动阀门均与PLC控制器连接，PLC控制器可以根据需要控制第一电动阀门和第二电动阀门开启或关闭。
本实施例中，PLC控制器连接上连接有环境温度传感器，通过环境温度传感器监测实时的环境湿球温度，这代表了冷却塔的工作效率，若环境温度降低，应适当降低冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率；若环境温度升高，应适当升高冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率，若环境温度过高，应适当阻止由于第一温度传感器和第二温度传感器监测导致的频率提高。
本实施例中，一种冷却循环水***的控制方法，包括以下步骤：
S1：冷水池中的冷却水由水泵驱动进入管道，经过换热器将热量带走，随后进入冷却塔，在冷却塔中经风冷降温后进入冷水池，完成一个循环；
S2：第一压力传感器和第二压力传感器对监测第一变频器前后的压力，压差的设定值为该管路的沿程管阻，当压差低于管道阻力时，PLC控制器控制第一变频器上水泵的频率，否则不变；
S3：通过第一温度传感器监测进入换热器的冷却水进水温度，温度的设定值为换热器的最优温度，若冷却水进水温度较低，说明此时冷却塔负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，降低风机或第一变频器上水泵的频率；若冷却水进水温度较高，则应增大风机频率，或增大水泵的频率；通过第二温度传感器监测离开换热器的冷却水出水温度，温度的设定值为冷却塔的最优温度，若冷却水出水温度过高，说明此时换热器负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，提高水泵的频率中提高冷却塔上的风机的频率；若冷却水出水温度过低，说明此时换热器负荷较小，可降低水泵或冷却塔上的风机的频率以降低能耗；
S4：通过环境温度传感器监测实时的环境湿球温度，这代表了冷却塔的工作效率，若环境温度降低，应适当降低冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率；若环境温度升高，应适当升高冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率。若环境温度过高，应适当阻止由于第一温度传感器和第二温度传感器监测导致的频率提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冷却循环水***，包括冷却塔和冷却池，其特征在于，所述冷却塔与冷却池连接，所述冷水池上连接有第一压力传感器，所述第一压力传感器上连接有第一变频器，所述第一变频器上连接有第二压力传感器，所述第二压力传感器上连接有流量传感器，所述流量传感器上连接有第一温度传感器，所述第一温度传感器上连接有换热器，所述换热器上连接有第二温度传感器，所述第二温度传感器与冷却塔连接，所述冷却塔上连接有风机，所述风机上连接有第二变频器，第一压力传感器、第一变频器、第二压力传感器、流量传感器、第一温度传感器、换热器、第二温度传感器和第二变频器上连接有同一个PLC控制器。
2.根据权利要求1所述的一种冷却循环水***，其特征在于，所述第一压力传感器和第一变频器之间连接有第一电动阀门，第一变频器上连接有水泵，第一电动阀门与PLC控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种冷却循环水***，其特征在于，所述第一变频器与第二压力传感器之间连接有第二电动阀门，第二电动阀门与PLC控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种冷却循环水***，其特征在于，所述PLC控制器连接上连接有环境温度传感器。
5.一种冷却循环水***的控制方法，根据权利要求1-4，其特征在于，包括以下步骤：
S1：冷水池中的冷却水由水泵驱动进入管道，经过换热器将热量带走，随后进入冷却塔，在冷却塔中经风冷降温后进入冷水池，完成一个循环；
S2：第一压力传感器和第二压力传感器对监测第一变频器前后的压力，压差的设定值为该管路的沿程管阻，当压差低于管道阻力时，PLC控制器控制第一变频器上水泵的频率，否则不变；
S3：通过第一温度传感器监测进入换热器的冷却水进水温度，温度的设定值为换热器的最优温度，若冷却水进水温度较低，说明此时冷却塔负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，降低风机或第一变频器上水泵的频率；若冷却水进水温度较高，则应增大风机频率，或增大水泵的频率。
S4：通过第二温度传感器监测离开换热器的冷却水出水温度，温度的设定值为冷却塔的最优温度，若冷却水出水温度过高，说明此时换热器负荷较大，在保证总能耗最低的前提下，提高水泵的频率中提高冷却塔上的风机的频率；若冷却水出水温度过低，说明此时换热器负荷较小，可降低水泵或冷却塔上的风机的频率以降低能耗；
S5：通过环境温度传感器监测实时的环境湿球温度，这代表了冷却塔的工作效率，若环境温度降低，应适当降低冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率；若环境温度升高，应适当升高冷却塔上的风机与第一变频器上的水泵的频率，若环境温度过高，应适当阻止由于第一温度传感器和第二温度传感器监测导致的频率提高。
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