實(shí)例集中渦街蒸汽流量計改造及策略控制分析
點(diǎn)擊次數：1745 發(fā)布時(shí)間：2021-01-07 15:06:28
摘要：通過(guò)實(shí)例集中渦街蒸汽流量計改造及策略控制分析，闡述根據實(shí)際情況改造舊的已不適應現實(shí)需求的集中渦街蒸汽流量計，最大限度地提高學(xué)習工作環(huán)境及參觀(guān)環(huán)境舒適度，也為需要改造舊的集中渦街蒸汽流量計的單位或新的集中渦街蒸汽流量計設計提供借鑒和參考。重慶中國三峽博物館于 2005 年 6 月 18 日建成開(kāi)館，是公益性文化事業(yè)單位，其主要職能是收藏和保護文物、開(kāi)展社會(huì )宣傳教育、進(jìn)行社會(huì )科學(xué)研究，是一座集巴渝文化、三峽文化、抗戰文化、移民文化和城市文化等為特色的歷史藝術(shù)類(lèi)綜合性博物館。由于多方面的原因，重慶中國三峽博物館的集中渦街蒸汽流量計愈來(lái)愈不適應公眾對參觀(guān)環(huán)境舒適度的需求，改造集中渦街蒸汽流量計以提升公眾參觀(guān)環(huán)境舒適度變得愈發(fā)迫切。由此，在館領(lǐng)導的支持和上級主管部門(mén)的關(guān)懷下，集中渦街蒸汽流量計改造項目于 2016 年 12 月立項，2018 年 12 月改造完成，目前經(jīng)采暖季和制冷季試運行，系統運行穩定可靠，渦街蒸汽流量計效果大大改善。本文對本次改造過(guò)程進(jìn)行分析和經(jīng)驗總結，以資專(zhuān)家朋友們分享及批評指正。
1 集中渦街蒸汽流量計存在問(wèn)題及分析
1.1 集中渦街蒸汽流量計整體問(wèn)題分析
重慶中國三峽博物館大空間的建筑特點(diǎn)及人員密集等因素，使對中央渦街蒸汽流量計的需求相較于普通公共建筑的要求更高，在38℃以上高溫、高濕的惡劣天氣，目前的渦街蒸汽流量計選型不能完全滿(mǎn)足較高的渦街蒸汽流量計要求。同時(shí)，限于當初建設條件，選擇了無(wú)風(fēng)機冷卻塔，在重慶高溫、高濕的氣象條件下，冷卻塔效果一直較差，既限制了主機的制冷能力，也增加了渦街蒸汽流量計能耗；原冷凍、冷卻水系統都是并聯(lián)方式，小負荷時(shí)也得開(kāi)啟三臺冷溫水泵和兩臺冷卻水泵，能源浪費嚴重。
1.2 集中渦街蒸汽流量計展區中庭問(wèn)題分析
展區中庭渦街蒸汽流量計采用低速單風(fēng)道全空氣系統，渦街蒸汽流量計機組K-1、K-2 設于地下一層，服務(wù) 1~4 層中庭，氣流組織為上送上回。中庭渦街蒸汽流量計夏季運行時(shí)存在中庭偏熱現象。一層中庭渦街蒸汽流量計面積為 1550m 2 ，二 ~ 四層中庭單層渦街蒸汽流量計面積約1300m 2 ，中庭總渦街蒸汽流量計面積 5450m 2 。原設計中庭渦街蒸汽流量計末端采用 2 臺 39CBF2226 型組合式渦街蒸汽流量計機組，單臺渦街蒸汽流量計機組制冷量380kW，風(fēng)量 50000 m 3 /h，中庭總冷量 760kW，單位面積制冷量 760/5450=139.4W/m 2 。由于中庭屋頂、東西側均有大量玻璃幕墻，實(shí)際渦街蒸汽流量計負荷遠比原設計大。中庭渦街蒸汽流量計冷負荷主要由人員、新風(fēng)、照明及圍護結構渦街蒸汽流量計負荷構成，經(jīng)計算，單位面積渦街蒸汽流量計負荷為 289W/m 2 ，是原設計值的 2 倍多。
2 渦街蒸汽流量計負荷分布情況
2.1 渦街蒸汽流量計負荷分區域情況
辦公區區域，末端為風(fēng)機盤(pán)管；展區展廳區域，末端為九臺組合風(fēng)柜；展區中庭區域，末端為兩臺臺組合風(fēng)柜；展區生態(tài)廊區域，末端為兩臺臺組合風(fēng)柜。
2.2 渦街蒸汽流量計負荷分時(shí)段情況
辦公區區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周一到周五上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)；展區展廳區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周二到周日上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)，周一閉館；展區中庭區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周二到周日上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)，周一閉館；展區生態(tài)廊區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周二到周日上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)，周一閉館。
3 初步策略控制設想
周一閉館，辦公區正常上班，只開(kāi)部分渦街蒸汽流量計負荷滿(mǎn)足辦公需求；周二到周五辦公區正常上班，展區正常開(kāi)放，渦街蒸汽流量計負荷需同時(shí)滿(mǎn)足辦公和展區開(kāi)放需求；周六和周日，展區正常開(kāi)放，辦公區工作人員休息，渦街蒸汽流量計負荷只需滿(mǎn)足展區開(kāi)放需求或辦公區只需少量的渦街蒸汽流量計負荷；辦公區夜間加班或展區中庭搞活動(dòng)時(shí)，也能靈活調度部分渦街蒸汽流量計負荷滿(mǎn)足需求。
4 集中渦街蒸汽流量計改造
針對上述問(wèn)題及使用需求，作如下改造：增加一臺 120 萬(wàn)大卡磁懸浮主機，補充大負荷時(shí)制冷量不能滿(mǎn)足要求的問(wèn)題；中庭增加 66 臺 EKCW300-1400KT 卡式盤(pán)管機，改善展區中庭冷量不足的問(wèn)題；對全館大面積玻璃窗和玻璃幕墻刷膜隔熱，減少夏季陽(yáng)光的熱輻射；冷卻塔更換為 8 臺共 1800 冷噸某品牌 YHA-225E 靜音不銹鋼恒流冷卻塔；水泵改為與主機一一對應模式，冷凍水泵由軟啟動(dòng)控制，冷卻水泵實(shí)行變頻控制，并增加 8 個(gè)電動(dòng)閥和 4 個(gè)電動(dòng)調節閥便于負荷調度，小負荷時(shí)只需開(kāi)啟對應的主機和水泵，既節約了能源，也能使能源分配更合理、負荷調度更靈活方便；增加一套 PLC 控制系統，實(shí)現對 8 臺冷卻塔風(fēng)機、8 臺冷卻塔電動(dòng)閥、4 臺主機、4 臺冷凍泵、4 臺冷卻泵聯(lián)動(dòng)控制，并實(shí)現一鍵開(kāi)機，通過(guò)主機房?jì)刃略黾拥?4 個(gè)電動(dòng)調節閥、8 個(gè)電動(dòng)閥的控制，實(shí)現重慶中國三峽博物館渦街蒸汽流量計負荷分區域分時(shí)段調度。
5 集中渦街蒸汽流量計策略控制具體實(shí)現
策略控制的具體實(shí)現由主機房?jì)刃略黾拥?個(gè)電動(dòng)調節閥、8 個(gè)電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制，由一臺上位機組態(tài)王軟件組態(tài)控制策略具體實(shí)現并監控集中渦街蒸汽流量計主要設備運行狀況，每一種策略控制方式都可一鍵實(shí)現，閥門(mén)開(kāi)關(guān)到位后應與每一種策略控制方式閥門(mén)狀態(tài)完全一一對應。
5.1 制冷時(shí)控制策略
5.1.1 只開(kāi)直燃機
此方式為小負荷時(shí)或磁懸浮故障時(shí)應用，可供辦公區、展廳、展區中庭、展區生態(tài)廊渦街蒸汽流量計冷負荷，開(kāi)啟 1#、2#、4#、5# 電動(dòng)閥、關(guān)閉 3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥，關(guān)閉11#、12# 電動(dòng)調節閥，開(kāi)啟 9#、10# 電動(dòng)調節閥，并可根據辦公區和展區中庭負荷需要情況調節 9#、10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度，如：周一時(shí)，辦公區正常上班，展區閉館，辦公區可供大負荷，9# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 80% 以上，展區中庭送部分負荷，10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 20% 左右即可；周二到周五，辦公區和展區中庭同時(shí)需要大負荷，9#、10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度都開(kāi)到 80% 以上；周六到周日，辦公區休息只需部分負荷，9# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 20% 左右即可，展區正常開(kāi)館，10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 80% 以上。
5.1.2 只開(kāi)磁懸浮
此方式為周一閉館，展廳只需部分負荷時(shí)應用，或在特殊情況下，辦公區工作時(shí)間外加班需要部分負荷，展區中庭夜間搞活動(dòng)只需部分負荷時(shí)應用。閥門(mén)狀態(tài)為：2#、3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，1#、4#、5# 電動(dòng)閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動(dòng)調節閥開(kāi)啟，可根據負荷的大小或需要情況調節開(kāi)度。
5.1.3 同時(shí)開(kāi)直燃機和磁懸浮
此方式為夏季最大負荷時(shí)應用，其中又可分為 4# 磁懸浮只供辦公區和同時(shí)供辦公區與展區中庭兩種方式。4# 磁懸浮只供辦公區，1#、2#、3# 直燃機供展區展廳、展區生態(tài)廊和展區中庭時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)為：1#、3#、5#、7#、8# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，2#、4#、6# 電動(dòng)閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動(dòng)調節閥全開(kāi)；4# 磁懸浮同時(shí)供辦公區和展區中庭，1#、2#、3# 直燃機供展區展廳、展區中庭、展區生態(tài)廊時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)為：2#、3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，1#、4#、5# 電動(dòng)閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動(dòng)調節閥全開(kāi)，9#、10# 電動(dòng)調節閥可根據辦公區和展廳中庭的實(shí)際需要調節開(kāi)度。
5.2 制熱時(shí)控制策略
制熱時(shí)只能開(kāi) 1#、2#、3# 直燃機，閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)為：1#、2#、4#、5# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥關(guān)到位，11#、12# 電動(dòng)調節閥全關(guān)，9#、10# 電動(dòng)調節閥開(kāi)啟，9#、10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度由辦公區和展區中庭實(shí)際負荷需要來(lái)調節，具體控制策略與制冷時(shí)只開(kāi)直燃機方式類(lèi)似。
6 結語(yǔ)
本次改造大大改善了重慶中國三峽博物館的參觀(guān)環(huán)境舒適度，渦街蒸汽流量計負荷調度、分配更方便、合理、靈活，能滿(mǎn)足不同區域、不同時(shí)段的實(shí)際需求，運行操作、監控更簡(jiǎn)單方便。本次改造已完成，試運行狀況良好。
1 集中渦街蒸汽流量計存在問(wèn)題及分析
1.1 集中渦街蒸汽流量計整體問(wèn)題分析
重慶中國三峽博物館大空間的建筑特點(diǎn)及人員密集等因素，使對中央渦街蒸汽流量計的需求相較于普通公共建筑的要求更高，在38℃以上高溫、高濕的惡劣天氣，目前的渦街蒸汽流量計選型不能完全滿(mǎn)足較高的渦街蒸汽流量計要求。同時(shí)，限于當初建設條件，選擇了無(wú)風(fēng)機冷卻塔，在重慶高溫、高濕的氣象條件下，冷卻塔效果一直較差，既限制了主機的制冷能力，也增加了渦街蒸汽流量計能耗；原冷凍、冷卻水系統都是并聯(lián)方式，小負荷時(shí)也得開(kāi)啟三臺冷溫水泵和兩臺冷卻水泵，能源浪費嚴重。
1.2 集中渦街蒸汽流量計展區中庭問(wèn)題分析
展區中庭渦街蒸汽流量計采用低速單風(fēng)道全空氣系統，渦街蒸汽流量計機組K-1、K-2 設于地下一層，服務(wù) 1~4 層中庭，氣流組織為上送上回。中庭渦街蒸汽流量計夏季運行時(shí)存在中庭偏熱現象。一層中庭渦街蒸汽流量計面積為 1550m 2 ，二 ~ 四層中庭單層渦街蒸汽流量計面積約1300m 2 ，中庭總渦街蒸汽流量計面積 5450m 2 。原設計中庭渦街蒸汽流量計末端采用 2 臺 39CBF2226 型組合式渦街蒸汽流量計機組，單臺渦街蒸汽流量計機組制冷量380kW，風(fēng)量 50000 m 3 /h，中庭總冷量 760kW，單位面積制冷量 760/5450=139.4W/m 2 。由于中庭屋頂、東西側均有大量玻璃幕墻，實(shí)際渦街蒸汽流量計負荷遠比原設計大。中庭渦街蒸汽流量計冷負荷主要由人員、新風(fēng)、照明及圍護結構渦街蒸汽流量計負荷構成，經(jīng)計算，單位面積渦街蒸汽流量計負荷為 289W/m 2 ，是原設計值的 2 倍多。
2 渦街蒸汽流量計負荷分布情況
2.1 渦街蒸汽流量計負荷分區域情況
辦公區區域，末端為風(fēng)機盤(pán)管；展區展廳區域，末端為九臺組合風(fēng)柜；展區中庭區域，末端為兩臺臺組合風(fēng)柜；展區生態(tài)廊區域，末端為兩臺臺組合風(fēng)柜。
2.2 渦街蒸汽流量計負荷分時(shí)段情況
辦公區區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周一到周五上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)；展區展廳區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周二到周日上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)，周一閉館；展區中庭區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周二到周日上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)，周一閉館；展區生態(tài)廊區域渦街蒸汽流量計負荷時(shí)段為每周二到周日上午九點(diǎn)到下午五點(diǎn)，周一閉館。
3 初步策略控制設想
周一閉館，辦公區正常上班，只開(kāi)部分渦街蒸汽流量計負荷滿(mǎn)足辦公需求；周二到周五辦公區正常上班，展區正常開(kāi)放，渦街蒸汽流量計負荷需同時(shí)滿(mǎn)足辦公和展區開(kāi)放需求；周六和周日，展區正常開(kāi)放，辦公區工作人員休息，渦街蒸汽流量計負荷只需滿(mǎn)足展區開(kāi)放需求或辦公區只需少量的渦街蒸汽流量計負荷；辦公區夜間加班或展區中庭搞活動(dòng)時(shí)，也能靈活調度部分渦街蒸汽流量計負荷滿(mǎn)足需求。
4 集中渦街蒸汽流量計改造
針對上述問(wèn)題及使用需求，作如下改造：增加一臺 120 萬(wàn)大卡磁懸浮主機，補充大負荷時(shí)制冷量不能滿(mǎn)足要求的問(wèn)題；中庭增加 66 臺 EKCW300-1400KT 卡式盤(pán)管機，改善展區中庭冷量不足的問(wèn)題；對全館大面積玻璃窗和玻璃幕墻刷膜隔熱，減少夏季陽(yáng)光的熱輻射；冷卻塔更換為 8 臺共 1800 冷噸某品牌 YHA-225E 靜音不銹鋼恒流冷卻塔；水泵改為與主機一一對應模式，冷凍水泵由軟啟動(dòng)控制，冷卻水泵實(shí)行變頻控制，并增加 8 個(gè)電動(dòng)閥和 4 個(gè)電動(dòng)調節閥便于負荷調度，小負荷時(shí)只需開(kāi)啟對應的主機和水泵，既節約了能源，也能使能源分配更合理、負荷調度更靈活方便；增加一套 PLC 控制系統，實(shí)現對 8 臺冷卻塔風(fēng)機、8 臺冷卻塔電動(dòng)閥、4 臺主機、4 臺冷凍泵、4 臺冷卻泵聯(lián)動(dòng)控制，并實(shí)現一鍵開(kāi)機，通過(guò)主機房?jì)刃略黾拥?4 個(gè)電動(dòng)調節閥、8 個(gè)電動(dòng)閥的控制，實(shí)現重慶中國三峽博物館渦街蒸汽流量計負荷分區域分時(shí)段調度。
5 集中渦街蒸汽流量計策略控制具體實(shí)現
策略控制的具體實(shí)現由主機房?jì)刃略黾拥?個(gè)電動(dòng)調節閥、8 個(gè)電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制，由一臺上位機組態(tài)王軟件組態(tài)控制策略具體實(shí)現并監控集中渦街蒸汽流量計主要設備運行狀況，每一種策略控制方式都可一鍵實(shí)現，閥門(mén)開(kāi)關(guān)到位后應與每一種策略控制方式閥門(mén)狀態(tài)完全一一對應。
5.1 制冷時(shí)控制策略
5.1.1 只開(kāi)直燃機
此方式為小負荷時(shí)或磁懸浮故障時(shí)應用，可供辦公區、展廳、展區中庭、展區生態(tài)廊渦街蒸汽流量計冷負荷，開(kāi)啟 1#、2#、4#、5# 電動(dòng)閥、關(guān)閉 3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥，關(guān)閉11#、12# 電動(dòng)調節閥，開(kāi)啟 9#、10# 電動(dòng)調節閥，并可根據辦公區和展區中庭負荷需要情況調節 9#、10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度，如：周一時(shí)，辦公區正常上班，展區閉館，辦公區可供大負荷，9# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 80% 以上，展區中庭送部分負荷，10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 20% 左右即可；周二到周五，辦公區和展區中庭同時(shí)需要大負荷，9#、10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度都開(kāi)到 80% 以上；周六到周日，辦公區休息只需部分負荷，9# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 20% 左右即可，展區正常開(kāi)館，10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度開(kāi)到 80% 以上。
5.1.2 只開(kāi)磁懸浮
此方式為周一閉館，展廳只需部分負荷時(shí)應用，或在特殊情況下，辦公區工作時(shí)間外加班需要部分負荷，展區中庭夜間搞活動(dòng)只需部分負荷時(shí)應用。閥門(mén)狀態(tài)為：2#、3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，1#、4#、5# 電動(dòng)閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動(dòng)調節閥開(kāi)啟，可根據負荷的大小或需要情況調節開(kāi)度。
5.1.3 同時(shí)開(kāi)直燃機和磁懸浮
此方式為夏季最大負荷時(shí)應用，其中又可分為 4# 磁懸浮只供辦公區和同時(shí)供辦公區與展區中庭兩種方式。4# 磁懸浮只供辦公區，1#、2#、3# 直燃機供展區展廳、展區生態(tài)廊和展區中庭時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)為：1#、3#、5#、7#、8# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，2#、4#、6# 電動(dòng)閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動(dòng)調節閥全開(kāi)；4# 磁懸浮同時(shí)供辦公區和展區中庭，1#、2#、3# 直燃機供展區展廳、展區中庭、展區生態(tài)廊時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)為：2#、3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，1#、4#、5# 電動(dòng)閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動(dòng)調節閥全開(kāi)，9#、10# 電動(dòng)調節閥可根據辦公區和展廳中庭的實(shí)際需要調節開(kāi)度。
5.2 制熱時(shí)控制策略
制熱時(shí)只能開(kāi) 1#、2#、3# 直燃機，閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)為：1#、2#、4#、5# 電動(dòng)閥開(kāi)到位，3#、6#、7#、8# 電動(dòng)閥關(guān)到位，11#、12# 電動(dòng)調節閥全關(guān)，9#、10# 電動(dòng)調節閥開(kāi)啟，9#、10# 電動(dòng)調節閥的開(kāi)度由辦公區和展區中庭實(shí)際負荷需要來(lái)調節，具體控制策略與制冷時(shí)只開(kāi)直燃機方式類(lèi)似。
6 結語(yǔ)
本次改造大大改善了重慶中國三峽博物館的參觀(guān)環(huán)境舒適度，渦街蒸汽流量計負荷調度、分配更方便、合理、靈活，能滿(mǎn)足不同區域、不同時(shí)段的實(shí)際需求，運行操作、監控更簡(jiǎn)單方便。本次改造已完成，試運行狀況良好。