冰蓄冷空調自控系統基本功能

冰蓄冷空調由于自身的特點而對自控系統有一定的依賴，而這種依賴就決定了自控系統的基本功能。就一般情況而言，冰蓄冷空調對自控系統有如下四個方面的基本要求：

1、工況切換和設備起停控制。冰蓄冷空調是在同一管道系統上通過對水泵和閥門等設備的不同組合而得到不同的工況的，而不同的工況組合又體現出不同的運行策略。因此，選擇冰蓄冷空調只是為降低運行費用在設備上提供了可能，而真正實現降低運行費用還需將系統中所有設備有機地結合起來，并使操作者方便快捷地在各工況之間切換。

就具體的工程而言，不同的工況對參與運行的水泵以及閥門的開啟和關閉都有不同的規定，與此同時，對各設備的啟動順序和設備啟動的時間間隔都有具體的要求。這就要求自控系統能為工況的切換提供方便、安全的操作手段。理想情況下，操作者希望通過鼠標在屏幕上的點擊或通過菜單的選擇就能切換工況。但是自控系統在提供操作方便的同時又要能夠防止人員的誤操作，所以建議把工況切換和系統啟動分為兩步操作，即切換工況只是為系統啟動做好了工況的選擇，而并不是在切換工況后直接啟動系統。

2、融冰速率控制。為了真正做到移峰填谷，蓄冰系統都追求較高的融冰速率，以期能在峰電時段內完全釋放冷量。但隨之而來的問題是，如果不對融冰速率進行控制則蓄冰裝置將以最快的速度融冰，造成冷量的浪費。因此，冰蓄冷空調要求自控系統能對融冰速率進行控制，使其能跟蹤負荷情況并滿足系統對供冷量的要求。

控制融冰速率的方法有很多，但大體可歸納為兩類：改變出水溫度和改變出水流量。如果以換熱器為蓄冰裝置的負載來描述，前者改變的是換熱器冷媒水側入水的溫度，后者改變的是換熱器冷媒水側入水的流量。通常情況下，前一種方式更能兼顧換熱效率，追求較低的換熱溫差。

控制融冰速率的最終目的是控制水的溫度。由于管道中的水溫有很大的慣性，一旦建立起了變化趨勢后溫度會朝著固有的方向變化而不會立即對控制系統的調節做出響應，這就使該回路的控制特性偏軟，并且有很大的滯后。管道中水溫的這些特性使常規的pid調節往往不能取得理想的效果。因此，在要求較高的應用中需在控制模型中加入程度較深的反饋，條件允許時還可在控制模型中引入一定的預警措施，使控制器的調節動作產生在溫度變化之前。

3、空調水供回水差壓控制。當末端采用變流量系統時，空調水供回水總管之間的差壓是隨末端的使用情況而變化的。雖然變流量的末端系統有很多的優點，但如果不對供回水總管之間的差壓進行控制，其危害也是顯然的。首先，差壓的波動會使整個管道系統中控制閥門的閥權度發生變化，這將破壞常規的pid控制環的穩定行，當閥權度減小到一定程度時還會導致控制閥的振蕩。其次，當該差壓不足時，會使遠端的能量供應不足，影響使用效果;反之，差壓過大又會影響到末端系統的安全。因此，這就要求自控系統能對該差壓進行實時監測，并采取相應的調整手段來使差壓穩定在一個合理的范圍內。控制空調水供回水總管之間的差壓，簡單而行之有效方法就是在空調水供回水總管上加裝旁通閥，控制系統根據實際的差壓來調整閥門的開度。在采用換熱器的系統中，這種方法能保證流經換熱器二次邊的流量恒定在設計值上，以兼顧換熱效率并追求較低的換熱溫差。這種方法的缺點是水泵的成本不能隨負荷的減少而下降。同時，由于旁通閥上的差壓變化很大，這就導致在大的閥權度變化下，旁通閥很多時候實際是工作在開/關狀態，無法達到理想的控制效果。

因此，另一種常見的辦法就是采用速度可調的水泵。由自控系統根據空調水供回水總管之間的差壓來調整變速泵的轉速，從而達到穩定差壓的目的。為了在最壞的情況下仍有足夠的水流來保證水泵的安全，許多情況下在采用了調速泵后仍須安裝旁通調節閥門。

4、逐時負荷預測。嚴格意義上說逐時負荷預測不是一個控制功能，但由于它對冰蓄冷空調有著重要的意義，因此也列在基本功能中。

為了盡量減少高價峰電的使用，操作者需要對當天的逐時負荷有個了解，從而制定出操作策略，力求在峰電時段少使用冷機并盡可能使蓄冰量能在峰電時段內完全釋放。缺少嚴格制定的操作策略往往會產生這樣的情況：或者預留了過多的冷量從而在峰電時段結束時仍有較多的剩余冷量，或者過早地將冷量完全釋放而不得不在峰電時段多使用冷機。制定操作策略的意義還在能合理安排蓄冰量的使用，除了給峰電時段預留外，還能在冷機因負荷較低運行效率下降的時候使用融冰供冷。

制定操作策略的依據是逐時符合，所以，逐時負荷的預測對冰蓄冷空調降低運行成本有著重要的意義。但是，要實現逐時負荷的預測卻有相當的難度，這一方面是由于影響逐時負荷的因素太多，更主要是對歷史運行數據的要求。目前預測逐時負荷的方法大多離不開系統運行的歷史數據。因此，獲得和維護一個完整的歷史數據庫就成為實現逐時負荷預測的先決條件，這在操作上顯然有一定的難度。

要使逐時負荷的預測功能變得切實可行，這一方面有待于可以不借助歷史數據庫的預測方法，同時也有待于更簡便可行的維護和建立歷史數據庫的手段。

冷凍機是指壓縮制冷方式所采用的壓縮機，因其使用條件和壓縮工作介質的不同，它不同于一般的空氣壓縮機。按冷凍機結構和工作原理上的差別，它與空氣壓縮機類似，也可分為活塞式、螺桿式、離心式等幾種不同形式。冷凍機是壓縮制冷設備中最重要的組成部分之一。

冷凍機的工作介質即為制冷系統中擔負著傳遞熱量任務的制冷劑，常用的制冷劑有：氟里昂、氨、溴化鋰、氯甲烷等，其中氟里昂按其氣化溫度及化學分子式的不同有氟11(r-11)、氟12(r-12)、氟13(r-13)、氟21(r-21)、氟22(r-22)、氟113(r-113)、氟114(r-114)、氟142(r-142)等多種。上述制冷劑可分別用于低壓(冷凝壓力小于0.3-0.3mpa)高溫(蒸發溫度大于0℃)、中壓(冷凝壓力1-2mpa)中溫(蒸發溫度0—-50℃)及高壓(冷凝壓力大于2mpa)低溫(蒸發溫度小于-50℃)的制冷系統里。

冷凍機潤滑的特點

1、活塞式冷凍機

在活塞式冷凍機中，需要潤滑的摩擦部位有：活塞與氣缸的壁面;連桿大頭軸瓦與曲柄銷;連桿小頭軸瓦與活塞銷;活塞銷與活塞銷座;前后滑動軸承的軸瓦和主軸頸以及主軸軸封的靜動摩擦密封面等。

在小型低速冷凍機中最簡單的潤滑方式是飛濺潤滑，即在冷凍機的曲軸箱內，借助于曲軸的連桿大頭的回轉攪動油面，將潤滑油甩到摩擦表面使之潤滑，但對有些摩擦表面潤滑油難以達到，潤滑不充分，易造成大的摩擦和磨損，故這種潤滑方式可靠性差，已很少單獨采用。

在新、老系列的冷凍機中大多采用著強制性循環潤滑，即利用油泵將油強制輸送到各潤滑點。活塞式冷凍機的潤滑多為內傳動系統，即潤滑系統不單獨設立油箱和油泵站，而是采用冷凍機的曲軸箱兼作潤滑油箱，專門的潤滑泵與曲軸的一端相連，潤滑裝置與冷凍機構成了一個整體。

油泵經孔為0.28-0.154mm的篩網式粗濾器從曲軸箱中吸油，而后經過濾精度為10-20μm的紙質或粉末冶金式的精細濾油器將冷凍機潤滑油壓出，一路潤滑油被送到曲軸的前端，潤滑軸封、前主軸承、曲柄銷及連桿小頭，另一路壓力油進到曲軸的后端，潤滑后主軸承、曲柄銷及連桿小頭，此外該壓力油還同時被送到油分配閥，用于控制能量調節結構。潤滑系統中還應帶有壓力表、調壓閥等必備元件，調壓閥用于調節潤滑油的壓力并可使多余的潤滑油流回曲軸箱。在該系統中氣缸面是利用連桿小頭擠出的油和連桿大頭甩出的油實現摩擦面的潤滑。

冷凍機中所采用的潤滑泵通常有外嚙合齒輪式油泵、內嚙合齒輪式油泵(俗稱月牙泵)和擺線轉子式油泵(俗稱梅花泵)等3種。對于外嚙合齒輪泵吸壓油口的位置確定后，泵的旋轉方向是一定的，不可逆轉，對全封閉和半封閉式冷凍機，因冷凍機機殼與電動機機殼連成一體，從外部難以辨別泵的轉向，容易造成齒輪泵轉向的錯誤而使潤滑失靈，故外嚙合齒輪泵在冷凍機中較少應用。對內嚙合齒輪泵而言，月牙體(分開吸、壓油腔，保證內外齒輪頂密封的構件)可做成具有自動定位的結構，不論齒輪的旋轉方向如何都不改變吸、壓油口的位置，故對油泵的轉向無限制，因此在新系列封閉和半封閉式冷凍機中廣為應用。擺線轉子泵與內嚙合齒輪泵類似，也可做到對泵的旋轉方向無限制，此外擺線轉子泵齒形簡單，加工容易，結構緊湊，在冷凍機中有著廣闊的應用前景。

2、螺桿式冷凍機

螺桿式冷凍機的潤滑部位有：凸凹螺桿(亦稱陰陽轉子)的轉動嚙合部;轉動的螺桿與殼體的相對滑動表面;螺桿前后的滑動軸承;主動螺桿的平衡活塞及軸端的機械密封摩擦面。在上述潤滑部位均開有與壓力油相通的油口。在能量調節閥上或殼體上開設的大小不同、相隔一定距離的油孔可使潤滑壓力油直接噴射到轉子上，即可冷卻潤滑轉子和殼體，又可對運動部位的間隙進行密封，以減少被壓縮氣體的泄漏，并降低運轉噪聲。

由于調壓閥調節的潤滑油的壓力通常比冷凝壓力高0.2-0.3mpa，潤滑油量可相當于冷凍機輸氣量的1%-2%。潤滑泵可直接用轉子本身驅動，也可做成外傳動式的。通常都將油分離器作為潤滑系統的油箱。目前應用較廣的是離心—重力型和填料—重力型的油分離器。

此外在螺桿式冷凍機中也多采用二級油分離器，二級油分離器分離出的潤滑油可利用吸、排氣壓差不經油泵直接被壓送到吸氣腔，對軸承、平衡活塞等處進行潤滑。在該種潤滑系統中普遍采用著列管式油冷卻器，使油溫保持在20-50℃，冷卻介質可用水或冷凍機自身的制冷劑來蒸發冷卻潤滑油。潤滑系統中的精過濾器的進出口壓差不應超過0.1mpa，否則應清洗或更換濾芯。

3、離心式冷凍機

離心式冷凍機的主要潤滑部位是增速齒輪、主軸承及軸端的機械密封。通常齒輪箱可兼做潤滑油箱，其中裝有電加熱器可對潤滑油進行預熱，油泵用于將油抽送到專設的高位油箱，再由高位油箱把油引到所需的潤滑部位，該種方式可防止油泵供油系統突然故障或冷凍機突然斷電停機時，油泵無油供給而冷凍機仍保持運轉或借慣性繼續高速回轉，因無潤滑而造成設備摩擦部位的“燒傷”或“咬合”事故。