實例集中蒸汽流量計改造及策略控制分析

摘要：通過實例集中蒸汽流量計改造及策略控制分析，闡述根據(jù)實際情況改造舊的已不適應(yīng)現(xiàn)實需求的集中蒸汽流量計，*大限度地提高學(xué)習(xí)工作環(huán)境及參觀環(huán)境舒適度，也為需要改造舊的集中蒸汽流量計的單位或新的集中蒸汽流量計設(shè)計提供借鑒和參考。重慶中國三峽博物館于 2005 年 6 月 18 日建成開館，是公益性文化事業(yè)單位，其主要職能是收藏和保護(hù)文物、開展社會宣傳教育、進(jìn)行社會科學(xué)研究，是一座集巴渝文化、三峽文化、抗戰(zhàn)文化、移民文化和城市文化等為特色的歷史藝術(shù)類綜合性博物館。由于多方面的原因，重慶中國三峽博物館的集中蒸汽流量計愈來愈不適應(yīng)公眾對參觀環(huán)境舒適度的需求，改造集中蒸汽流量計以提升公眾參觀環(huán)境舒適度變得愈發(fā)迫切。由此，在館領(lǐng)導(dǎo)的支持和上級主管部門的關(guān)懷下，集中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(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，蒸汽流量計效果大大改善。本文對本次改造過程進(jìn)行分析和經(jīng)驗總結(jié)，以資專家朋友們分享及批評指正。
1 集中蒸汽流量計存在問題及分析
1.1 集中蒸汽流量計整體問題分析
重慶中國三峽博物館大空間的建筑特點及人員密集等因素，使對中央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，目前的蒸汽流量計選型不能完全滿足較高的蒸汽流量計要求。同時，限于當(dāng)初建設(shè)條件，選擇了無風(fēng)機(jī)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(jī)的制冷能力，也增加了蒸汽流量計能耗；原冷凍、冷卻水系統(tǒng)都是并聯(lián)方式，小負(fù)荷時也得開啟三臺冷溫水泵和兩臺冷卻水泵，能源浪費嚴(yán)重。
1.2 集中蒸汽流量計展區(qū)中庭問題分析
展區(qū)中庭蒸汽流量計采用低速單風(fēng)道全空氣系統(tǒng)，蒸汽流量計機(jī)組K-1、K-2 設(shè)于地下一層，服務(wù) 1~4 層中庭，氣流組織為上送上回。中庭蒸汽流量計夏季運行時存在中庭偏熱現(xiàn)象。一層中庭蒸汽流量計面積為 1550m 2 ，二 ~ 四層中庭單層蒸汽流量計面積約1300m 2 ，中庭總蒸汽流量計面積 5450m 2 。原設(shè)計中庭蒸汽流量計末端采用 2 臺 39CBF2226 型組合式蒸汽流量計機(jī)組，單臺蒸汽流量計機(jī)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(cè)均有大量玻璃幕墻，實際蒸汽流量計負(fù)荷遠(yuǎn)比原設(shè)計大。中庭蒸汽流量計冷負(fù)荷主要由人員、新風(fēng)、照明及圍護(hù)結(jié)構(gòu)蒸汽流量計負(fù)荷構(gòu)成，經(jīng)計算，單位面積蒸汽流量計負(fù)荷為 289W/m 2 ，是原設(shè)計值的 2 倍多。
2 蒸汽流量計負(fù)荷分布情況
2.1 蒸汽流量計負(fù)荷分區(qū)域情況
辦公區(qū)區(qū)域，末端為風(fēng)機(jī)盤管；展區(qū)展廳區(qū)域，末端為九臺組合風(fēng)柜；展區(qū)中庭區(qū)域，末端為兩臺臺組合風(fēng)柜；展區(qū)生態(tài)廊區(qū)域，末端為兩臺臺組合風(fēng)柜。
2.2 蒸汽流量計負(fù)荷分時段情況
辦公區(qū)區(qū)域蒸汽流量計負(fù)荷時段為每周一到周五上午九點到下午五點；展區(qū)展廳區(qū)域蒸汽流量計負(fù)荷時段為每周二到周日上午九點到下午五點，周一閉館；展區(qū)中庭區(qū)域蒸汽流量計負(fù)荷時段為每周二到周日上午九點到下午五點，周一閉館；展區(qū)生態(tài)廊區(qū)域蒸汽流量計負(fù)荷時段為每周二到周日上午九點到下午五點，周一閉館。
3 初步策略控制設(shè)想
周一閉館，辦公區(qū)正常上班，只開部分蒸汽流量計負(fù)荷滿足辦公需求；周二到周五辦公區(qū)正常上班，展區(qū)正常開放，蒸汽流量計負(fù)荷需同時滿足辦公和展區(qū)開放需求；周六和周日，展區(qū)正常開放，辦公區(qū)工作人員休息，蒸汽流量計負(fù)荷只需滿足展區(qū)開放需求或辦公區(qū)只需少量的蒸汽流量計負(fù)荷；辦公區(qū)夜間加班或展區(qū)中庭搞活動時，也能靈活調(diào)度部分蒸汽流量計負(fù)荷滿足需求。
4 集中蒸汽流量計改造
針對上述問題及使用需求，作如下改造：增加一臺 120 萬大卡磁懸浮主機(jī)，補(bǔ)充大負(fù)荷時制冷量不能滿足要求的問題；中庭增加 66 臺 EKCW300-1400KT 卡式盤管機(jī)，改善展區(qū)中庭冷量不足的問題；對全館大面積玻璃窗和玻璃幕墻刷膜隔熱，減少夏季陽光的熱輻射；冷卻塔更換為 8 臺共 1800 冷噸某品* YHA-225E 靜音不銹鋼恒流冷卻塔；水泵改為與主機(jī)一一對應(yīng)模式，冷凍水泵由軟啟動控制，冷卻水泵實行變頻控制，并增加 8 個電動閥和 4 個電動調(diào)節(jié)閥便于負(fù)荷調(diào)度，小負(fù)荷時只需開啟對應(yīng)的主機(jī)和水泵，既節(jié)約了能源，也能使能源分配更合理、負(fù)荷調(diào)度更靈活方便；增加一套 PLC 控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對 8 臺冷卻塔風(fēng)機(jī)、8 臺冷卻塔電動閥、4 臺主機(jī)、4 臺冷凍泵、4 臺冷卻泵聯(lián)動控制，并實現(xiàn)一鍵開機(jī)，通過主機(jī)房內(nèi)新增加的 4 個電動調(diào)節(jié)閥、8 個電動閥的控制，實現(xiàn)重慶中國三峽博物館蒸汽流量計負(fù)荷分區(qū)域分時段調(diào)度。
5 集中蒸汽流量計策略控制具體實現(xiàn)
策略控制的具體實現(xiàn)由主機(jī)房內(nèi)新增加的4個電動調(diào)節(jié)閥、8 個電動閥的開關(guān)狀態(tài)來控制，由一臺上位機(jī)組態(tài)王軟件組態(tài)控制策略具體實現(xiàn)并監(jiān)控集中蒸汽流量計主要設(shè)備運行狀況，每一種策略控制方式都可一鍵實現(xiàn)，閥門開關(guān)到位后應(yīng)與每一種策略控制方式閥門狀態(tài)完全一一對應(yīng)。
5.1 制冷時控制策略
5.1.1 只開直燃機(jī)
此方式為小負(fù)荷時或磁懸浮故障時應(yīng)用，可供辦公區(qū)、展廳、展區(qū)中庭、展區(qū)生態(tài)廊蒸汽流量計冷負(fù)荷，開啟 1#、2#、4#、5# 電動閥、關(guān)閉 3#、6#、7#、8# 電動閥，關(guān)閉11#、12# 電動調(diào)節(jié)閥，開啟 9#、10# 電動調(diào)節(jié)閥，并可根據(jù)辦公區(qū)和展區(qū)中庭負(fù)荷需要情況調(diào)節(jié) 9#、10# 電動調(diào)節(jié)閥的開度，如：周一時，辦公區(qū)正常上班，展區(qū)閉館，辦公區(qū)可供大負(fù)荷，9# 電動調(diào)節(jié)閥的開度開到 80% 以上，展區(qū)中庭送部分負(fù)荷，10# 電動調(diào)節(jié)閥的開度開到 20% 左右即可；周二到周五，辦公區(qū)和展區(qū)中庭同時需要大負(fù)荷，9#、10# 電動調(diào)節(jié)閥的開度都開到 80% 以上；周六到周日，辦公區(qū)休息只需部分負(fù)荷，9# 電動調(diào)節(jié)閥的開度開到 20% 左右即可，展區(qū)正常開館，10# 電動調(diào)節(jié)閥的開度開到 80% 以上。
5.1.2 只開磁懸浮
此方式為周一閉館，展廳只需部分負(fù)荷時應(yīng)用，或在特殊情況下，辦公區(qū)工作時間外加班需要部分負(fù)荷，展區(qū)中庭夜間搞活動只需部分負(fù)荷時應(yīng)用。閥門狀態(tài)為：2#、3#、6#、7#、8# 電動閥開到位，1#、4#、5# 電動閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動調(diào)節(jié)閥開啟，可根據(jù)負(fù)荷的大小或需要情況調(diào)節(jié)開度。
5.1.3 同時開直燃機(jī)和磁懸浮
此方式為夏季*大負(fù)荷時應(yīng)用，其中又可分為 4# 磁懸浮只供辦公區(qū)和同時供辦公區(qū)與展區(qū)中庭兩種方式。4# 磁懸浮只供辦公區(qū)，1#、2#、3# 直燃機(jī)供展區(qū)展廳、展區(qū)生態(tài)廊和展區(qū)中庭時，閥門開啟狀態(tài)為：1#、3#、5#、7#、8# 電動閥開到位，2#、4#、6# 電動閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動調(diào)節(jié)閥全開；4# 磁懸浮同時供辦公區(qū)和展區(qū)中庭，1#、2#、3# 直燃機(jī)供展區(qū)展廳、展區(qū)中庭、展區(qū)生態(tài)廊時，閥門開啟狀態(tài)為：2#、3#、6#、7#、8# 電動閥開到位，1#、4#、5# 電動閥關(guān)到位，9#、10#、11#、12# 電動調(diào)節(jié)閥全開，9#、10# 電動調(diào)節(jié)閥可根據(jù)辦公區(qū)和展廳中庭的實際需要調(diào)節(jié)開度。
5.2 制熱時控制策略
制熱時只能開 1#、2#、3# 直燃機(jī)，閥門開啟狀態(tài)為：1#、2#、4#、5# 電動閥開到位，3#、6#、7#、8# 電動閥關(guān)到位，11#、12# 電動調(diào)節(jié)閥全關(guān)，9#、10# 電動調(diào)節(jié)閥開啟，9#、10# 電動調(diào)節(jié)閥的開度由辦公區(qū)和展區(qū)中庭實際負(fù)荷需要來調(diào)節(jié)，具體控制策略與制冷時只開直燃機(jī)方式類似。
6 結(jié)語
本次改造大大改善了重慶中國三峽博物館的參觀環(huán)境舒適度，蒸汽流量計負(fù)荷調(diào)度、分配更方便、合理、靈活，能滿足不同區(qū)域、不同時段的實際需求，運行操作、監(jiān)控更簡單方便。本次改造已完成，試運行狀況良好。

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