大型制冷系统自动控制及节能探讨

＊徐希爱 宋明刚 张晶

（山东神舟制冷设备有限公司 山东 250200）

随着制冷行业的不断发展，追求整个制冷系统能效比达到最佳状态是行业发展的必然趋势，因为传统控制模式的精准性并不高，不仅无法实现制冷设备的集中管理，也无法实现节能降耗的目的。对此，需要对现有的制冷系统进行改进，增加自动化控制设计，借助自动化控制技术实现内部设备的集中、有序的控制，可保证设备安全稳定运行，进而实现节能降耗的目的。

1.某制冷控制系统的简绍

(1)系统概况

某大型超市制冷系统中装设有EMS集中控制系统，该控制系统具有较复杂的控制逻辑，可实现多级并联控制，也可有序控制设备的启停。除此之外，在现场冷库管控中，可通过通讯方式读取冷柜等设备的数据，并实现数据的修改和管理，因此将该控制系统应用于制冷系统中，可真正实现集中控制。

(2)系统构成

EMS集中控制系统主要由主控制器、压缩机控制器、电表等设备构成，具体可见图1，将这些设备放在大小相当的电控箱中，并在电控箱门板上安装人机界面，可将相关参数、报警信息传输至服务器中，实现自动化在线监测，且方便技术人员调试维护。

图1 EMS集中控制系统构成示意图

①主控制器。在EMS集中控制系统中，主控器是作为系统的核心设备存在，其功能主要体现在对所有数据进行查看、设定、修改及与远程监控服务器连接。②压缩机控制器。压缩机控制器作为系统重要的组成部分，主要由电源、DI、AI、DO、RS485等接口构成，各自发挥的作用不同，其中DI主要作用是对单台压缩机存在的低液位、机组缺相等问题进行信息警报；AI主要发挥监测作用，对整个机组的运行温度进行监测；DO主要负责相关设备的输出；RS485则负责通讯连接、参数信息上传等。③数字式电度表。对于超市中制冷设备用电设备的电量统计，主要是通过数字式电度表进行采集，并通过远程数据传输传至主服务器中。④温湿度计。温湿度计以串联的方式在冷库、冷柜控制器通讯组中安装，能对超市卖场中的温湿度进行实时采集，然后将采集的数据反馈至主控器中，进而对冷库、冷控制器进行防露功能开启的控制。

2.制冷系统自动控制及节能改造

（1）电气控制回路改造。为保证制冷系统的节能运行，需要对电气控制回路进行改造。通常每台压缩机都会配备自己的保护装置，主要有机头温度过高保护、电机过热过载保护及油压差保护等，运行原理是通过设定压力来实现压缩机的闭合和断开，具体通过对压缩机的压力开关进行控制，一旦压力出现异常升高情况时，压力开关闭合，启动压缩机，直到压力值降至设定值为止。虽然这样的控制方式可保障系统的运行，但因为需要频繁启停压缩机，长时间会使得设备使用寿命缩短，也不利于降低能耗，无法实现节能的目的。针对这一情况，现通过中间继电器通断方式将EMS计重控制其切换至控制系统中，以此实现压缩机手/自动控制切换，且有较高的逻辑数据控制的精确性，进而使得整个系统能够达到节能降耗的目的。

（2）节能改造。在制冷系统节能改造上，通过增加一个简单的切换回路来降低能耗。这一设置的逻辑为：在原系统中增设节能控制切换系统，一旦切换回路空开闭合后，继电器接收信号产生对应的触发动作，同时跳到控制器回路上，如此可避开高低压力开关控制压缩机和冷凝器回路。之后接着进行节能控制的调整，具体为以下：

①冷冻机低压控制。所谓冷冻机低压控制，主要指的是对各冷却设备的运转及冷却能力进行控制，包括冷柜、冷冻箱等，通过冷冻机低压设定值的合理化，能保证这些冷却设备的运转状态和冷却能力更加平衡，进而减少电量的消耗。假若低压值设定过高，压缩机启动时间就会越晚，运转频率就会少，虽然能够在一定时间内降低冷冻机的耗电量，但是也会降低其冷却能力，进而容易导致冷柜等冷却设备的运转瘫痪。针对这样的情况，应在冷柜等机器正常运转的状态，将低压设定值设定至当时最合理的设定值，以此减少耗电量，同时考虑外部环境条件等因素的影响，也应对不同环境条件下设定相应的低压值，当外部环境条件有变化时，可迅速将低压设定值切换至最合理的值。

②温度智能控制。实现制冷系统的节能改造，也需要实现对温度的职能控制，应当根据一定范围时间的温度变化情况，实现对柜温的有效控制，确保其在允许的范围内变动，如若不在允许范围内，则通过控制系统对其温度调整，从而实现节能降耗。

③夜间降低控制。所谓夜间低温控制，就是要在超市闭店时通过设定一个高于开店时的温度来实现节能。

（3）节能效果分析。在运用EMS集中控制系统后，可实现冷却设备的手动和自动切换控制，且根据采集的电量情况显示，该控制系统可降低制冷系统的能耗，且效果较明显，可大幅降低企业耗电费用，也能保障压缩机、冷凝风扇等设备的稳定运行，进而延长设备的使用寿命。

3.大型制冷系统自动控制与节能的措施

上述只是针对大型超市制冷系统存在的问题进行针对性的改造和优化，通过运用集中控制系统，实现对各设备集中控制的同时，降低能耗。但目前我国许多大型商场等公共建筑中的制冷系统仍然存在电耗较大的问题，尤其是中央空调系统，根据相关数据调查显示，商场等大型公共建筑中的中央空调系统能耗占年度总能耗的34%，因此对于商场而言，中央空调系统的节能改造尤其必要。基于这些情况，以下针对大型制冷系统存在的能耗问题，具体提出几点节能优化的措施。

(1)选用低碳节能的辅助材料

随着绿色可持续发展理念的提出，在对大型制冷系统进行改造时，应重视对氯氟烃类的制冷剂、发泡剂等污染材料的有效控制，尽量选用一些低碳节能的辅助材料，从而达到节能降耗的目的。

(2)充分利用变频技术

随着自动化控制技术更新迭代，目前变频技术也在制冷系统中得以有效运用。变频技术的利用，可提升中央系统集中控制与数据的可获取性，有利于后台管理人员制定良好的节能方案，进而达到节能降耗的目的。为此，应结合产品设备的实际情况及结构模式，对变频技术进行利用并予以调整，充分发挥出变频技术的优势，进行调速控制、频度调整等控制的同时，降低系统中各设备的损耗。

(3)充分利用建筑通风结构

在对制冷系统进行节能改造时，也应充分利用建筑通风结构来降低能耗。如针对大型购物商场，其中央空调系统几乎全年运行，尤其是在夏季，在营业时间段基本不停歇。为了达到节能的目的，应在对空调系统参数监测的基础上，根据室外气温、客流量变化等进行温度的实时调整。另外，建议搭建智能云服务平台，并借助互联网技术实现远程控制，之后再根据商场商业布局及空调系统的特点，选择使用一些高性能且节能的产品设备，以此进行绿色建筑改造，进而降低电能的消耗。

(4)制冷系统自动参数调节

制冷系统的自动控制属于封闭系统，其运行情况主要取决于系统参数的设定。为了能更好地发挥控制系统的作用，也需要对自动控制系统进行优化，建议采用先进的计算机算法设计，保证控制系统反应出的温度变化、冷却温度变化、冷却容量等数据能够真实地反映出制冷系统运行的情况，然后合理进行整个系统制冷效果及能耗的控制，保证制冷系统的安全有效运行。

(5)加强制冷系统的维护管理

实现对大型制冷系统自动化控制的同时，也要加强系统的维护管理。首先，应定期清除冷凝器管壁上的水垢，冷凝器在运行一段时间后可能会形成水垢，所形成的水垢会增加管壁的厚度，使得冷凝器壁管热阻增加，进而使得冷凝效果恶化，严重时还会堵塞冷凝器管道。因此为了避免水垢对冷凝器产生负面影响，需要定期进行水垢的清除，与此同时也要对冷却水的水质进行离子交换、磁化、静电等处理。其次，定期放油，由于压缩机排放出的润滑油一部分可能会进入到冷凝器及其他装置的管道中，使得设备底部有油渍沉淀，这样会对整个制冷装置运行产生不利影响，所以不仅需要选择良好的油分离器，还需要对润滑油的渗出量进行监测分析，避免油渍堆积而使得电耗增加。最后，及时将不凝气体排放，由于操作不规范或系统负压运行等，使得大型制冷系统运行时，有空气进入到冷凝器中，空气属于不凝气体，其会降低系统的制冷能力，并增加能耗，因此不仅需要规范进行制冷系统的操作，避免不凝气体进入到制冷系统中，也要及时排放不凝性气体，从而保证制冷系统正常节能的运行。

4.结语

综上，本文结合某大型超市制冷系统，对其应用的EMS集中控制系统进行具体的分析，在满足智能控制的基础上，对系统进行节能改造，从而实现制冷系统的自动控制及节能降耗。另外，还就目前国内大型制冷系统运行的情况，提出了几点自动化控制及节能的建议，希望能为相关人员提供有效的参考。