如何通過自動(dòng)化控制的方式讓冷庫更節(jié)能

庫房溫度和蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)

1、多點(diǎn)溫度參數(shù)的庫房溫度調(diào)節(jié)

以往庫房溫度調(diào)節(jié)采用儀表控制，以位式調(diào)節(jié)為主，對(duì)蒸發(fā)溫度往往不作調(diào)節(jié)，很難達(dá)到好的節(jié)能效果。庫房溫度理想的控制方式是以庫房的平均溫度、冷風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)及其出風(fēng)溫度為輸入?yún)?shù)，編制適當(dāng)?shù)目刂瞥绦?，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如此溫庫調(diào)節(jié)可以達(dá)到節(jié)能的要求，也能滿足某些庫房高精度溫度調(diào)節(jié)的需要，目前己可達(dá)到0.25℃的精度要求，節(jié)能約10％。

2、減少不同蒸發(fā)溫度冷間的并聯(lián)運(yùn)行

由于同一系統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)只能在同一個(gè)蒸發(fā)溫度下運(yùn)行，所以不同蒸發(fā)溫度的冷間如果并聯(lián)運(yùn)行，對(duì)于相對(duì)蒸發(fā)溫度較高的冷間就處于不節(jié)能的運(yùn)行狀態(tài)，該冷間熱負(fù)荷越高就越不節(jié)能。應(yīng)當(dāng)盡量避免這種情況的出現(xiàn)。氟利昂制冷系統(tǒng)中一機(jī)雙溫冷庫的做法，在高溫庫回氣管上加背壓閥，在低溫庫回氣管上加單向閥，是不節(jié)能的典型做法。

3、變蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)

在某一運(yùn)行狀態(tài)下如果蒸發(fā)溫度能以庫房熱負(fù)荷以及制冷系統(tǒng)制冷量為參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，則既能達(dá)到節(jié)能的目的還能使能量調(diào)節(jié)更為合理。一般而言，制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器和制冷壓縮機(jī)的配備基本都能滿足最高負(fù)荷的需要。如果冷間熱負(fù)荷減少而制冷量不能及時(shí)作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，則制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度將會(huì)相應(yīng)降低，使壓縮機(jī)的制冷量與熱負(fù)荷達(dá)到一個(gè)新的平衡點(diǎn)。

而蒸發(fā)溫度的降低反過來卻增加了蒸發(fā)器的制冷量，面對(duì)己減少的熱負(fù)荷必然形成頻繁啟停的后果。蒸發(fā)溫度每變化1℃，相應(yīng)增減的電能約3～5％。如果及時(shí)調(diào)高蒸發(fā)溫度，使系統(tǒng)在另一個(gè)理想的平衡點(diǎn)上，則不但避免了浪費(fèi)、做到了節(jié)能，還減少了制冷壓縮機(jī)的頻繁起動(dòng)，是一舉兩得的節(jié)能措施。

變流量調(diào)節(jié)

以往氨制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器的制冷劑流量基本沒有變流量調(diào)節(jié)；氟利昂系統(tǒng)蒸發(fā)器的制冷劑流量，大多數(shù)只做到簡單的比例調(diào)節(jié)?？諝饫鋮s器的空氣流量大多數(shù)沒有調(diào)節(jié)或者只有雙速及風(fēng)扇臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)。這兩種流量參數(shù)的調(diào)節(jié)都是與庫房冷分配設(shè)備制冷量以及庫房溫度直接相關(guān)的調(diào)節(jié)，也是冷庫節(jié)能自控應(yīng)于重視的內(nèi)容之一。

設(shè)定合適的控制精度和加設(shè)超限控制

不同的庫房、不同的庫存商品和不同的貯存期都有不同的庫房溫度及其控制精度要求。從節(jié)能的角度出發(fā)，只要不影響商品的品質(zhì)，庫房溫度宜取高不取低、控制精度宜取低不取高，不必偏面追求過低的庫溫和高精度控制。

對(duì)于多個(gè)冷間的庫房溫度控制，除了原有的庫房溫度設(shè)定值之外，宜加設(shè)庫溫超限控制值。這種雙因素的庫房溫度調(diào)節(jié)能做到制冷系統(tǒng)需要投入運(yùn)行時(shí)，不會(huì)因?yàn)閬}別庫房溫度的偏離而過早投入運(yùn)行；還可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況不使冷間或制冷系統(tǒng)過早地仃止運(yùn)行，充分利用現(xiàn)有能量并避免設(shè)備或系統(tǒng)的頻繁啟停。

設(shè)置避高峰運(yùn)行控制

電力緊缺是當(dāng)前全國各地存在的普遍現(xiàn)象，用電峰谷的巨差更加重了電力緊缺，為此電費(fèi)的峰谷差價(jià)還在逐步拉大。在不影響商品質(zhì)量的前提下，冷庫設(shè)置避高峰運(yùn)行，有利于電網(wǎng)削峰補(bǔ)谷，宏觀上幫助全局節(jié)能；微觀而言也有利于降低冷庫的運(yùn)行成本。

冷間相對(duì)濕度調(diào)節(jié)

冷間相對(duì)濕度的調(diào)節(jié)與溫度調(diào)節(jié)方法的相似之處不必重復(fù)敘述。一般冷間的相對(duì)濕度在85～95％之間，但也有一些冷間要求的相對(duì)濕度低于或高于該范圍，例如有些氣調(diào)庫要求相對(duì)濕度是98％、而有些農(nóng)作物種質(zhì)庫的相對(duì)濕度要求是40～45％。在高相對(duì)濕度調(diào)節(jié)和低相對(duì)濕度調(diào)節(jié)時(shí)尤因注重節(jié)能措施。而對(duì)濕度的調(diào)節(jié)有利于對(duì)蔬菜、水果和其他農(nóng)作物的貯藏、保鮮。

1、高相對(duì)濕度調(diào)節(jié)

對(duì)于高相對(duì)濕度要求冷間的調(diào)節(jié)，首先要盡量降低制冷劑溫度和庫房溫度之間的對(duì)數(shù)平均溫差（可取2K），有必要時(shí)還可采用載冷劑間接制冷系統(tǒng)；此外還可采用空氣融霜并把融霜還原給庫房。這兩項(xiàng)措施通過自動(dòng)控制予以實(shí)施，是行之有效的節(jié)能方法。

2、低相對(duì)濕度調(diào)節(jié)

對(duì)于低相對(duì)濕度要求冷間的調(diào)節(jié)，主要也應(yīng)做好兩方面的控制。其一是在選用盡量少帶熱量進(jìn)冷間的去濕方法和去濕機(jī)的基礎(chǔ)上，控制好去濕程序，在達(dá)到相對(duì)濕度要求的同時(shí)減少冷間的熱負(fù)荷。其二是避免氣流組織控制時(shí)帶入不必要的室外熱濕負(fù)荷；曾經(jīng)有一個(gè)低溫低濕的農(nóng)作物種子庫，由室外侵入庫內(nèi)的熱濕負(fù)荷約占原計(jì)算負(fù)荷的35％左右。

供液方式調(diào)節(jié)

1、直接膨脹供液

直接膨脹供液是大多數(shù)鹵代烴（包括氟利昂）系統(tǒng)和個(gè)別氨系統(tǒng)采用的供液方法。這種供液方法以往基本采用熱力膨脹閥供液，由于選型、調(diào)節(jié)以及產(chǎn)品本身的問題，無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。電子膨脹閥的出現(xiàn)結(jié)合多點(diǎn)溫度參數(shù)的庫溫調(diào)節(jié)，可以較好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，一般可節(jié)能10％。

2、重力供液

重力供液系統(tǒng)在老的氨制冷系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛，后來逐漸被氨泵供液系統(tǒng)取代。重力供液系統(tǒng)雖然操作麻煩但是不需要消耗電力輸送，只要配以合適的自動(dòng)控制，無疑是一種節(jié)能的運(yùn)行。

3、液泵供液

液泵再循環(huán)系統(tǒng)在氨制冷系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛；液泵再循環(huán)系統(tǒng)雖然能提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)從而提高制冷量但同時(shí)也消耗了電力，如果沒有合理的配置和恰當(dāng)?shù)淖钥剡\(yùn)行程序，很難做到節(jié)能運(yùn)行。當(dāng)前不少液泵再循環(huán)系統(tǒng)供液量過大但卻不能保證每路通子的最小流量、揚(yáng)程太高但卻還很難保證多層冷庫的均勻供液，流量基本無法根據(jù)制冷負(fù)荷的變化而變 化，很難做到節(jié)能運(yùn)行。對(duì)于液泵再循環(huán)系統(tǒng)，除了配置必需合理，還應(yīng)加強(qiáng)自動(dòng)控制運(yùn)行程序的研究，例如分層供液和變流量控制等，只有這樣才能達(dá)到節(jié)能的目的。

根據(jù)不同制冷對(duì)象采用不同供液方式，加強(qiáng)相應(yīng)自控程序研究尤其是加強(qiáng)無電動(dòng)力輸送的直接膨脹和重力供液系統(tǒng)研究，也是尋求冷庫節(jié)能的途徑之一。

蒸發(fā)器雙流量調(diào)節(jié)

在熱氣融霜的自動(dòng)控制中有一種雙回氣電磁閥（或主閥）的做法，其作用是保證安全和減少蒸發(fā)器恢復(fù)制冷時(shí)的熱負(fù)荷沖擊。這種做法可以引申到蒸發(fā)器的制冷運(yùn)行狀態(tài)中并予以完善，達(dá)到合理運(yùn)行和節(jié)能的目的。 根據(jù)蒸發(fā)器熱負(fù)荷的變化情況，設(shè)置最小負(fù)荷供液、回氣電磁閥和大負(fù)荷供液、回氣電磁（主）閥，由此根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的變化而作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這種做法不但可使本冷間蒸發(fā)器做到節(jié)能運(yùn)行，還能減小對(duì)本系統(tǒng)其他冷間和制冷系統(tǒng)的干擾，利于系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行。

空氣冷卻器（冷風(fēng)機(jī)）融霜控制

冷風(fēng)機(jī)融霜基本采用半自動(dòng)控制或者定時(shí)融霜控制，存在的問題是：融霜指令可能不及時(shí)或滯后，融霜過程帶入熱量過多。為了節(jié)能，冷風(fēng)機(jī)的融霜應(yīng)當(dāng)做到全自動(dòng)控制。首先要有合適可靠的霜層傳感器或差壓變送器（在某些情況下也可采用電流變送器），感知最佳的融霜時(shí)間；然后要有合理的融霜程序；還要有冷風(fēng)機(jī)翅片感溫器，防止過多加熱。三管齊下肯定能做到冷風(fēng)機(jī)融霜節(jié)能。 在一些裝配式冷庫中應(yīng)用很廣泛的電加熱融霜冷風(fēng)機(jī)，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，把固定的定時(shí)加熱融霜改成按需融霜，亦即對(duì)每次實(shí)際融霜的情況通過記憶功能記憶並分析，從而確定最佳的融霜周期。按需融霜較定時(shí)融霜節(jié)能約10％。

冷庫門控制

冷庫門要隨開即關(guān)，這是每個(gè)冷庫管理都有的規(guī)定，但是沒有一個(gè)冷庫能完全做到，除了個(gè)別野蠻操作之外也是有其實(shí)際客觀原因的。解決的最好辦法也是自動(dòng)控制，如果開門時(shí)間過長的話即自動(dòng)關(guān)閉，開門損失的熱負(fù)荷是很大的，其節(jié)能效果也是可觀的。

冷庫門的電加熱絲功率選擇有防結(jié)露和防凍結(jié)兩種選擇，不同使用溫度的冷庫門電加熱絲的配置功率也不同。注意選配合適的加熱功率可節(jié)能2％。

庫房照明控制

庫房照明按冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)的規(guī)定是1.8～5.8W/m2，但在實(shí)際工程中往往超過該數(shù)據(jù)有的甚至在10W/m2左右。如果忘了關(guān)燈，不但浪費(fèi)了照明電能，還增加了冷間和制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷。增加一個(gè)簡單的控制就可避免出現(xiàn)浪費(fèi)。當(dāng)冷庫門關(guān)閉5～15分鐘后，如果照明還亮著，即自動(dòng)關(guān)閉照明。延時(shí)的時(shí)間應(yīng)超過工人在內(nèi)一次作業(yè)的最長時(shí)間，避免誤關(guān)燈；萬一有誤關(guān)燈的情況，借助庫房長明燈和冷庫門安全設(shè)置，人員的操作安全還是有保障的。

冷凝器和冷凝溫度調(diào)節(jié)

1、冷凝溫度的傳感元件和調(diào)節(jié)對(duì)象

根據(jù)冷凝溫度和冷凝壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通常以冷凝壓力作為冷凝溫度的調(diào)節(jié)參數(shù)。以往常用高壓壓力控制器作為傳感器並發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)效果一般?，F(xiàn)在通常采用壓力變送器作傳感器并配計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，簡化了變送裝置、提高了調(diào)節(jié)精度和增強(qiáng)了可靠性。調(diào)節(jié)的對(duì)象是冷凝器的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備的投入量。以蒸發(fā)式冷凝器為例，可以調(diào)節(jié)的冷凝器運(yùn)行狀態(tài)有干運(yùn)行、濕運(yùn)行還有風(fēng)機(jī)和水泵的變頻運(yùn)行；冷凝器的投入量也將根據(jù)負(fù)荷的變化而變化。冷凝溫度每下降1K，其節(jié)能效果與蒸發(fā)溫度每上升1K的節(jié)能效果同樣可貴。

2、變冷凝溫度調(diào)節(jié)

運(yùn)用自控元件和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能，對(duì)冷凝壓力實(shí)行浮動(dòng)控制，可以避免冷凝壓力偏高或偏低，在保證制冷系統(tǒng)運(yùn)行正常的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的效果。以準(zhǔn)集中式制冷系統(tǒng)為例，其機(jī)組和風(fēng)冷式冷凝器，采用專用可變程序器控制，可以節(jié)能10％。

制冷壓縮機(jī)節(jié)能運(yùn)行（主要是能量調(diào)節(jié)）

能量調(diào)節(jié)使壓縮機(jī)的制冷量能隨熱負(fù)荷的變化而變化，是冷庫節(jié)能自動(dòng)控制的重要內(nèi)容之一。不同的制冷壓縮機(jī)或機(jī)組，實(shí)施節(jié)能運(yùn)行和能量調(diào)節(jié)的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。

1、螺桿式制冷壓縮機(jī)

設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行制冷量時(shí)，避免其低能效比的運(yùn)行范圍；對(duì)運(yùn)行工況變化范圍較大的制冷系統(tǒng)，實(shí)行內(nèi)容積比自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)于帶經(jīng)濟(jì)器運(yùn)行的螺桿機(jī)，探討實(shí)施經(jīng)濟(jì)器運(yùn)行工況的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2、活塞式壓縮機(jī)

減少以某臺(tái)壓縮機(jī)工作的氣缸數(shù)為能量調(diào)節(jié)單元的做法，避免活塞的無功運(yùn)行，亦避免降低壓縮機(jī)C0P值的運(yùn)行；采用變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量無級(jí)調(diào)節(jié)，在改善運(yùn)行工況中節(jié)能。

3、多臺(tái)并聯(lián)機(jī)運(yùn)行的調(diào)節(jié)

盡量以壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)為能量調(diào)節(jié)單元；盡量使每臺(tái)壓縮機(jī)處于高能效比運(yùn)行狀態(tài)；設(shè)計(jì)不同大小壓縮機(jī)頭的組合，針對(duì)負(fù)荷變化需要而投入相應(yīng)的能量組合。

變頻調(diào)節(jié)

變頻技術(shù)用于壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)是目前較為流行的方法之一。變頻過低，會(huì)造成油壓差降低和油量減少的缺點(diǎn)；變頻過高，會(huì)增加油循環(huán)量和消耗量，還會(huì)使壓縮機(jī)閥門故障增加。變頻驅(qū)動(dòng)還應(yīng)注意其電機(jī)應(yīng)按最大功率選擇。

實(shí)時(shí)計(jì)算控制，確保系統(tǒng)最佳節(jié)能運(yùn)行

制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制的最佳運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)冷庫節(jié)能十分重要的內(nèi)容。冷庫實(shí)行節(jié)能運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制任務(wù)，可由數(shù)據(jù)釆集、計(jì)算控制和監(jiān)控系統(tǒng)來完成。數(shù)據(jù)采集計(jì)算控制系統(tǒng)的采集對(duì)象是制冷裝置、制冷系統(tǒng)和工作環(huán)境的所有相關(guān)參數(shù)，類別有溫度、壓力、壓差、液位、電流、運(yùn)行狀態(tài)和故障情況等內(nèi)容。