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溴化锂吸收式机组应用的冷媒泵变频控制系统

发布日期:2020-06-27   来源:《变频器世界》20-01期   作者: 徐成毅 王颖 张佳琳 王愚人   浏览次数:456
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【摘   要】:本文阐述如何实现化锂吸收式机组运行冷媒泵流量自动调节,使溴化锂机组的冷媒水循环量精准稳定,达到明显提升溴化锂吸收式机组运行的安全和节能效果。

 

  关键字:溴化锂机组;变频;冷媒泵

1  引言

溴化锂吸收式机组将冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却,冷媒水自身吸收冷水热量后蒸发,成为冷剂蒸汽,进入吸收器,被浓溶液吸收,浓溶液变稀溶液。在冷却水温度低时,在冷媒水滴淋循环量不变时,有可能造成冷剂蒸汽吸收量过大,蒸发器冷媒水空,冷媒泵气蚀或损坏等故障。稀溶液在发生器加热,然后产生冷剂蒸汽,发生浓缩作用。在发生器热负荷一定时,稀溶液循环量过大,则损失部分增加,导致冷剂蒸汽发生量减少,制冷能力下降,同时单位耗汽量增加,热力系数降低。反之,稀溶液量过小时,虽然预热损失部分减少,但放汽范围增大的同时浓溶液温度升高所需的加热量损失增多,亦导致冷剂蒸汽发生量减少,制冷量下降。所以,在一定的外界加热条件下,稀溶液循环量有一最佳值。低温发生器浓溶液出口浓度的增加,将会产生浓溶液结晶的危险。一旦发生结晶,吸收器吸收效果将恶化,蒸发器不能发挥其制冷效果,使制冷机处在局部负荷下运行,这是很不利的。

冷媒泵作用是将冷媒水从蒸发器输送到蒸发器滴淋盘上,控制冷剂蒸汽的蒸发量。发生泵作用是将稀溶液从吸收器输送到高温发生器,控制稀溶液循环量。吸收泵是将浓溶液从低温发生器输送到吸收器内的滴淋盘,控制浓溶液循环量。因此,无论从提高机组运行的经济性,还是获得最佳的制冷效果,都必须对溶液循环量进行合理调节。

目前,市场上的溴化锂吸收式机组冷媒水和浓溶液循环量控制方式为冷媒泵定频,靠手动挡板阀调节循环量。定频方式优点:成本低、初投资小;缺点:冷媒水循量不稳定。如何使溴化锂机组的冷媒水循环量控制既能精准稳定,又具有明显提升溴化锂吸收式机组的经济运行效果,成为当前亟需解决的问题。

2  具体实施方式

冷媒泵变频控制系统由溴化锂吸收式机组中的冷媒泵、变频器、冷水出口温度传感器和蒸发器液位电极组成。变频器与冷媒泵连接,冷水出口温度传感器设置于机组的冷水出口管路上,蒸发器液位电极用于检测蒸发器内冷媒水的液位值。对冷媒泵的工作频率及启停进行单独控制;蒸发器液位电由4根电极组成,分别用来检测高、中、低、E四个液位点如2蒸发器液位电极示意图所示。信号采集器采集蒸发器液位电极及冷水出口温度传感器的输出信号,并提供给可编程控制器PLC,可编程控制器PLC中的冷媒泵运算模块根据蒸发器液位信号自动计算和修正冷媒泵变频器的频率值,同时结合冷水出口温度,得出冷媒泵变频和启停控制信号,相应的控制单元将可编程控制器PLC的输出传送至冷媒泵变频器中,对冷媒泵进行变频和启停控制。

 

1控制系统结构示意图所示,溴化锂吸收式机组主要包括蒸发器16、吸收器17、高温发生器20、低温发生器19、冷凝器18、冷媒泵1、发生泵5、、吸收泵17。主控制器与冷媒泵变频单元电路连接,对冷媒泵的工作频率及启停进行单独控制。其中,主控制器包括可编程控制器PLC、信号采集器和控制单元;信号采集器将冷媒泵的温度、液位信号提供给可编程控制器PLC,PLC根据内部编写的对应各个循环泵的频率自动修正及泵起停程序进行自动运算,并输出至对应的变频器,对冷媒泵单元进行控制,从而达到调节冷媒水循环量的目的。

本文阐述冷媒泵变频系统由冷媒泵变频器2、冷水出口温度传感器3和蒸发器液位电极4组成,冷媒泵变频器2与冷媒泵1连接,冷水出口温度传感器3设置于机组的冷水出口管路上,蒸发器液位电极4用于检测蒸发器16内冷媒水的液位值。

主控器对冷媒泵变频单元的控制过程如下:可设定变频参数有:最低频率(默认24Hz)、最高频率(默认60Hz)、中间频率(可变)和频率变化量(默认2Hz)。如图2所示,蒸发器内的冷媒水液位按变化曲线a趋势变化时,当位上升未连续触“低”电极10秒,即液位在B区以下时,冷媒泵停止;当液位上升连续接触到“低”电极10秒,即液位在B区与C区之间时,冷媒泵仍停止;当液位上升连续接触到“中”电极10秒,即液位在C区与D区之间时,冷媒泵启动运行,其频率从设定的最低频率以每5秒增加频率变化量2Hz,一直到中间频率;液位上升连续接触到“高”电极10秒,在D区以上时,冷媒泵从中间频率每5秒升2Hz,一直升到满频。此时,中间频率发生变化,在原值基础上增加2Hz。蒸发器内的冷媒水液位按变化曲线b趋势变化时,液位下降连续未接触“高”电极10秒,即液位在C区与D区之间时,冷媒泵频率每5秒降2Hz,一直降到中间频率为止;当液位下降连续未接触“中”电极10秒,即液位在C区与B区之间时,冷媒泵频率每5秒降2Hz,一直降到最低频率为止。此时,中间频率发生变化,在原值基础上减2Hz。当液位下降连续未接触“低”电极10秒可,在B区以下时,冷媒泵停止。另外冷媒泵起停还受冷水出口温度强制控制。如3冷媒泵起停与冷水出口温度的关系图所示,条件A为设定温度-2℃;条件B为设定温度-1.5℃。冷水出口温度≥条件B,冷媒泵允许运转;冷水出口温度≤条件A,冷媒泵运转强制停止。综合液位控制与温度控制,则冷媒泵最终起停控制逻辑如4流程图所示。

 

 

                                        

(图中:1-冷媒泵,2-冷媒泵变频器,3-冷水出口温度传感器,4-蒸发器液位电极,5-发生泵,6-发生泵变频器,7-高温发生器温度传感器,8-冷却水入口温度传感器,9-发生器液位电极,10-吸收泵,11-吸收泵变频器,12-低温发生器温度传感器,13-低温热交入口温度传感器,14-低温热交出口温度传感器,15-吸收器入口温度传感器,16-蒸发器,17-吸收器,18-冷凝器,19-低温发生器,20-高温发生器,21-高温热交换器,22-热回收器,23-蒸汽疏水器,24-低温热交换器。)

1  溴化锂吸收式机组控制系统结构示意图


 

2  蒸发器液位电极示意图

 

3  冷媒泵起停与冷水出口温度的关系图

 

 

4  冷媒泵起停逻辑流程图

 

 

 

  
 

 
 
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