Table of Contents
سیستم های کنترل دیجیتال اساساً عملکرد چیلرهای HVAC را تغییر داده اند، مدیریت تاسیسات را از نگهداری واکنشی به بهینه سازی فعال و مبتنی بر داده ها، با ادغام سنسورها، میکروپرها و الگوریتم های پیشرفته، این سیستم ها به مهندسان اجازه می دهد تا به سطوح بی سابقه ای از بهره وری انرژی، قابلیت اطمینان و بینش عملیاتی دست یابند.این مقاله مکانیک، مزایا و مراحل عملی برای اجرای دیجیتال در گیاهان خنک کننده، ارائه یک سیستم راه حل و مهندسان به طور یکسان.
درک سیستم های کنترل دیجیتال در چیلرهای HVAC
سیستم های کنترل دیجیتال جایگزین کنترل کننده های آنالوگ یا الکترومکانیکی با اجزای الکترونیکی است که به طور مداوم داده های سنسور نمونه و تنظیم پارامترهای چیلر در زمان واقعی است.بر خلاف کنترل کننده های آنالوگ که به نقاط ثابت و بازخورد مکانیکی متکی هستند، کنترل های دیجیتال از منطق مبتنی بر نرم افزار برای بهینه سازی عملکرد در شرایط مختلف بار استفاده می کنند.
چگونه کنترل های دیجیتال از سیستم های آنالوگ منحرف می شوند
سیستم های آنالوگ به طور معمول با یک گروه منفرد کار می کنند، که منجر به ناکارآمدی در طول بارهای جزئی می شود.کنترلرهای دیجیتال، در مقابل، منطق قابل برنامه ریزی را به کار می گیرند و می توانند استراتژی های کنترل پیچیده مانند حلقه های متناسب و فعال کننده (PID) ، کنترل رو به جلو و تنظیم انطباق را پیاده سازی کنند.این انعطاف پذیری باعث می شود تا دقیقاً برای خنک سازی خروجی، کاهش تقاضا و کاهش زباله های مکانیکی، و تنظیم.
کلید سنسور ورودی و متغیرهای کنترل
سیستم های کنترل دیجیتال به آرایه ای از سنسور های اندازه گیری دما (واکنش کننده / خارج از حد، داخله / خارج از وعده، محیط)، فشار (refrigerant، آب)، نرخ جریان (آب مایع، آب تغلیظ)، و قدرت کمپرسور استفاده می کند.کنترل کننده از این ورودی ها برای تنظیم متغیرهای مانند کمپرسور، سرعت انبساط، سرعت متراکم و سیستم های پیش بینی آب، همچنین تنظیم داده های آب گرم.
مزایای اصلی پیاده سازی کنترل دیجیتال
بهره وری انرژی و صرفه جویی در هزینه
کنترل دیجیتال دقیق می تواند مصرف انرژی خنک کننده را 15 تا 30 درصد در مقایسه با سیستم های ثابت و کنترل آنالوگ کاهش دهد، به عنوان مثال، درایوهای سرعت متغیر (VSD) در کمپرسورها و طرفداران اجازه می دهند که چیلر به طور موثر در بارهای جزئی کار کند، که در آن چیلرها بیشتر ساعات عملیاتی خود را صرف می کنند. A مطالعه توسط (FLT:0) بخش انرژی یکپارچه شده است.
قابلیت اطمینان پیشرفته و تعمیر و نگهداری پیش بینی شده
نظارت مستمر پارامترهای کلیدی تشخیص زودهنگام ناهنجاری هایی مانند نشت مبرد، سایش، یا اتصال مبدل حرارتی را قادر می سازد تا هشدارهایی را بر اساس انحراف روند ایجاد کند و اقدامات تعمیر و نگهداری را قبل از وقوع خرابی پیشنهاد کند.این قابلیت پیش بینی می تواند خرابی های پیش بینی نشده را کاهش دهد و طول عمر تجهیزات را گسترش دهد.
نظارت از راه دور و انعطاف پذیری عملیاتی
سیستم عامل های کنترل دیجیتال مدرن شامل ماژول های اتصال است که اجازه می دهد تا اپراتورهای به دسترسی به داده های خنک کننده از هر نقطه از طریق مرورگرهای وب و یا برنامه های تلفن همراه دسترسی داشته باشند. پایش از راه دور مدیریت متمرکز چند چیلر در سراسر امکانات مختلف را تسهیل می کند، امکان اشتراک بار، مشارکت پاسخ و عیب یابی زمان واقعی را فراهم می کند.
چگونه سیستم های کنترل دیجیتال بهینه سازی عملکرد را بهبود می بخشد
درایو های سرعت متغیر (VSDs) برای کمپرسورها و فن ها
کنترل کنندگان دیجیتال با کمپرسور VSDs modulate و سرعت فن بر اساس الزامات بار زمان واقعی جفت می شوند.در بارهای خنک کننده پایین، کمپرسور با سرعت کاهش می یابد، که به شدت مصرف انرژی را در مقایسه با دوچرخه سواری یک کمپرسور ثابت سرعت ثابت بر روی و خاموش به طور مشابه، سرعت فن متراکم برای حفظ فشار بهینه، به حداقل رساندن کمپرسور و بهبود بهره وری مدرن با سرعت پایین / kWton به عنوان کنترل و / ~ 0.35.
الگوریتم های کنترل PID برای عملیات پایدار
کنترل محرک (PID) ستون فقرات تنظیم کننده دیجیتال است. الگوریتم PID یک مقدار خطا را به عنوان تفاوت بین یک متغیر فرآیند اندازه گیری شده محاسبه می کند (به عنوان مثال، ترک دمای آب سرد) و یک نقطه تنظیم شده مطلوب، آن را اصلاح بر اساس تناسب، جدایی ناپذیر، و اصطلاحات مشتق شده برای به حداقل رساندن سرعت و سرعت کنترل کننده های مختلف انرژی، و جلوگیری از سرعت حرکت، و سرعت، و سرعت، می تواند از بهبود یابد.
کنترل بر اساس تقاضا و تقاضا
در گیاهان خنک کننده با چندین واحد، سیستم های کنترل دیجیتال مدیریت توالی برای بهینه سازی بهره وری کلی گیاه.کنترل کننده کل بار ساختمان را نظارت می کند و تصمیم می گیرد که چیلرها برای اجرای، در چه ظرفیت و به چه ترتیب استراتژی های پیری مانند چرخش سرب / قطب و متعادل سازی زمان گسترش عمر خنک کننده را تنظیم می کند. علاوه بر این، کنترل مبتنی بر تقاضا تنظیم آب تنظیم شده در هنگام افزایش انرژی و تنظیم مجدد آب را تنظیم می کند.
اجزای ضروری یک سیستم کنترل دیجیتال
سنسورها و قانون گذاران
سنسورهای دمای بالا (RTD یا ترموها)، مبدل های فشار و مترهای جریان پایه سیستم کنترل را تشکیل می دهند. Actuators، از جمله دریچه های توسعه الکترونیکی، دریچه های تنظیم شده و درایوهای مرطوب کننده، دستورات را از کنترل کننده اجرا می کنند. انتخاب کیفیت سنسور و قرار دادن به طور مستقیم بر کنترل دقت تأثیر می گذارد؛ به درستی سنسورهایی که خواندن و تنظیم پایدار را تضمین می کنند.
کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و سیستم های اتوماسیون ساختمان (BAS)
PLC ها به عنوان واحد پردازش مرکزی کنترل های خنک کننده دیجیتال عمل می کنند.آنها منطق کنترل را اجرا می کنند، پروتکل های ارتباطی (BACnet، Modbus، LonWorks) را اداره می کنند و ارتباط با سیستم های اتوماسیون ساختمان (BAS) A BAS شامل کنترل های خنک کننده با سایر تجهیزات HVAC (دولینگ برج ها، پمپ ها، کنترل های هوا) برای بهینه سازی عملکرد کل انرژی باز است.
رابط انسان-ماشین (HMI) و نرم افزار
HMI اپراتورهای را با یک رابط گرافیکی برای نظارت بر وضعیت سیستم، تنظیم نقاط، مشاهده زنگ هشدار و تولید گزارش ها فراهم می کند. HMI های مدرن شامل پانل های لمسی با داشبورد شهودی هستند. بسته های نرم افزار تجزیه و تحلیل های پیشرفته مانند روند عملکرد انرژی، خطا و تشخیص (FDD)، و گزارش خودکار.
استراتژی های اجرایی عملی برای امکانات
بررسی زیرساخت های موجود در حال حاضر
قبل از سرمایه گذاری در کنترل های دیجیتال، یک حسابرسی جامع از گیاه خنک کننده موجود انجام دهید. سن، شرایط و سازگاری با سیستم های کنترل مدرن را ارزیابی کنید.از آنجا که قرار دادن سنسور، سیم کشی و شبکه های ارتباطی را شناسایی می کند، هر گونه محدودیت مکانیکی مانند کمپرسورهای ثابت که از VSD بهره مند می شوند. حسابرسی انرژی صرفه جویی های بالقوه و ارتقاء کمک را تعیین می کند.
انتخاب سخت افزار کنترل سازگار و نرم افزار
اجزای کنترل را انتخاب کنید که با یخچال سرد، الکتریکی و رابط های ارتباطی سازگار هستند. بسیاری از تولیدکنندگان چیلر کیت های مقاوم را با ارتقاء کنترل مهندسی کارخانه ارائه می دهند.برای کنترل شخص ثالث، اطمینان حاصل کنید که سیستم می تواند با BALTS موجود ارتباط برقرار کند و منطق کنترل برای محدودیت های خاص خنک کننده (پوشیدن پاکت، محدودیت های افزایش تقاضا و بررسی مشابه منابع عملکرد معتبر).
آموزش کارکنان و پروتکل های نگهداری
سرمایه گذاری در آموزش برای عملیات و کارکنان تعمیر و نگهداری در سیستم کنترل جدید.آموزش باید HMI ناوبری، تنظیم نقطه تنظیم، تفسیر زنگ هشدار و روش های تعمیر و نگهداری پیشگیرانه به روز رسانی را پوشش دهد تا شامل کالیبراسیون سنسور، بازرسی های حرکتی و به روز رسانی های سیستم عامل کنترل کننده باشد.
مطالعات موردی و نجات واقعی جهانی
بسیاری از امکانات مزایای قابل توجهی از کنترل های خنک کننده دیجیتال به دست آورده اند، به عنوان مثال، یک دانشگاه در غرب غرب، گیاه مرکزی خود را با VSDs و سیستم کنترل BAS-integrated، دستیابی به کاهش 28٪ در استفاده از انرژی گیاه خنک کننده و یک دوره بازپرداخت 2.5 سال است.
آینده در کنترل های دیجیتال سرد
تکامل کنترل های دیجیتال با ادغام هوش مصنوعی (AI) و تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر ادامه دارد.مدل های AI می توانند پروفایل های بار خنک کننده را پیش بینی کنند و به طور خودکار تنظیم نقاط برای به حداکثر رساندن بهره وری در حالی که حفظ راحتی. Edge محاسبات امن، تصمیم گیری در زمان واقعی را بدون وابستگی به اتصال ابر را فعال می کند، امنیت سایبری برای کنترل های خنک کننده به عنوان سیستم های بیشتر برای اتصال شبکه های IT امن و امنیت محافظت از پروتکل های دسترسی منظم محافظت می شود.
نتیجه گیری
پیاده سازی سیستم های کنترل دیجیتال در چیلرهای HVAC یک استراتژی ثابت و با بازده بالا برای بهبود بهره وری انرژی، افزایش قابلیت اطمینان و فعال سازی دقیق تر مدیریت تاسیسات است.با درک اجزای، استراتژی های کنترل و مراحل پیاده سازی ذکر شده در بالا، مدیران تاسیسات می توانند با اطمینان گیاهان خنک کننده خود را به عنوان پیشرفت های فن آوری دیجیتال، پتانسیل بهینه سازی بیشتر تنها رشد می کند، و این سیستم ها یک سرمایه گذاری ضروری برای هر سازمان پایداری عملیاتی و پایداری عملیاتی را انجام می دهند.