實例集中渦街蒸汽流量計改造及策略控制分析

摘要：通過實例集中渦街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)實需求的集中渦街蒸汽流量計，*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渦街蒸汽流量計的單位或新的集中渦街蒸汽流量計設(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渦街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，改造集中渦街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(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，渦街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 集中渦街蒸汽流量計存在問題及分析
1.1 集中渦街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足較高的渦街蒸汽流量計要求。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，也增加了渦街蒸汽流量計能耗；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(fèi)嚴(yán)重。
1.2 集中渦街蒸汽流量計展區(qū)中庭問題分析
展區(qū)中庭渦街蒸汽流量計采用低速單風(fēng)道全空氣系統(tǒng)，渦街蒸汽流量計機(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。中庭渦街蒸汽流量計夏季運(yùn)行時存在中庭偏熱現(xiàn)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(shè)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(jī)組，單臺渦街蒸汽流量計機(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，實際渦街蒸汽流量計負(fù)荷遠(yuǎn)比原設(shè)計大。中庭渦街蒸汽流量計冷負(fù)荷主要由人員、新風(fēng)、照明及圍護(hù)結(jié)構(gòu)渦街蒸汽流量計負(fù)荷構(gòu)成，經(jīng)計算，單位面積渦街蒸汽流量計負(fù)荷為 289W/m 2 ，是原設(shè)計值的 2 倍多。
2 渦街蒸汽流量計負(fù)荷分布情況
2.1 渦街蒸汽流量計負(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 渦街蒸汽流量計負(fù)荷分時段情況
辦公區(qū)區(qū)域渦街蒸汽流量計負(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)域渦街蒸汽流量計負(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)域渦街蒸汽流量計負(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)域渦街蒸汽流量計負(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，只開部分渦街蒸汽流量計負(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，渦街蒸汽流量計負(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，渦街蒸汽流量計負(fù)荷只需滿足展區(qū)開放需求或辦公區(qū)只需少量的渦街蒸汽流量計負(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)度部分渦街蒸汽流量計負(fù)荷滿足需求。
4 集中渦街蒸汽流量計改造
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渦街蒸汽流量計負(fù)荷分區(qū)域分時段調(diào)度。
5 集中渦街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)控集中渦街蒸汽流量計主要設(shè)備運(yùn)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)廊渦街蒸汽流量計冷負(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，渦街蒸汽流量計負(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(yùn)行操作、監(jiān)控更簡單方便。本次改造已完成，試運(yùn)行狀況良好。

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