冷库节能控制系统

冷库节能自动化控制系方案

目录

一、概述 (3)

二、冷库制冷系统与设备配置 (4)

三、冷库控制系统基本结构 (4)

1、传动系统 (4)

2、控制系统 (5)

3、控制系统远端部分 (7)

四、涉及的仪表电气设备 (12)

1、库体多探头监测传感器 (12)

2、电气控制柜 (16)

一、概述

冷库，是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库,又称冷藏库,是加工、贮存农畜产品的场所。它能摆脱气候的影响，延长农畜产品的贮存保鲜期限，以调节市场供应。冷库主要用作对食品、乳制品、肉类、水产、禽类、冷却物品、冷饮、花卉、绿植、茶叶、药品、化工原料、电子仪表仪器等的恒温贮藏。从冷库的现状与发展趋势来看，果品恒温气调库发展迅速，低温库比例有所增加，适合农户建造使用的微型冷库异军突起。冷库设计自动化控制程度逐步提高，政府安全生产和质量监督等管理部门对冷库的监管力度大大加强。制冷系统、控制装置、隔热库房、附属性建筑物等是冷库的基本组成部分。冷库的制冷系统主要包括冷库机组，它是冷库的核心，保证冷库库房内的冷源供应。控制装置是冷库的大脑，它指挥制冷系统保证冷量供应。冷库的冷库房如图所示。

图1-1 冷库的冷库房外观图

制冷系统的自动控制是提高制冷品质的最有效手段之一。采用自动控制可以保证库温稳定，避免不必要的低温，并可使食品在贮藏期间质量稳定，减缓食品表面水分的蒸发。此外，采用自动控制还可以使冷库制冷系统运行中的温度、压力、液位等状态参数保持在要求的范围内，保证系统安全高效运行。据统计，冷库制冷系统采用自动控制比手动控制可节能15% ~ 20%。

二、冷库制冷系统与设备配置

制冷系统分-35℃、-30℃、-10℃三个。-35℃系统用于冻结间，-30℃用于冷藏间。这两个系统采用配搭式双级压缩循环，共用一个中间冷却器（-10℃）和同一高压级；高压级还用于-10℃的空调系统，它通过两个卧式蒸发器为加工间夏季空调提供-3—2℃的乙二醇溶液。

三、冷库控制系统基本结构

通常的控制是以控制室温为0 ~ 1 o C，相对湿度为85% ~ 95%的冷却物冷藏间主要用于储藏经过冷却的冷却物品，为此有必要对该冷却物冷藏间的系统框架图及温度控制流程图做出相关说明。冷库自动化由制冷工艺系统的自动化和贮藏系统的自动化两项构成。其中以制冷系统在能耗方面消耗很大，对其进行自动化控制可以进行很好的节能。特别是对压缩机进行自动化控制不仅起到节能的作用还具备很好的调控性能。

1、传动系统

（1）概述

压缩机一般是按设计工况所需制冷量进行选型，冷库系统使用的环境温度横跨夏冬两季的极限高低温，与传统的空调制冷系统相对稳定的环境温度有着较大的差别，因而其实际使用工况难免会与设计工况存在一定的偏差。为了使冷库系统适应不同工况的要求，使制冷量与负荷尽量品配，因此有必要对压缩机进行能量调节。

（2）调节方式

目前压缩机的能量调节方式有:压缩机间歇控制(ON/OFF)运行;吸气调节;气缸卸载;热气旁通能量调节;分档变进调节输气量;无级变速调节。目前，冷库及冷藏箱制冷系统的能量调节方法一般采用压缩机间歇运行。当库温高于设定温度上限时，压缩机启动运行，当库温低于设定温度下限时，压缩机停机，这种调节方法适用于负荷变化不大时的工况。而实际使用中，冷库的负荷受季节的影响较大，然而冷库的负荷还受流动地域环境等的影响，因此压缩机基本上处于变工况下运行。

（3）变频调节

随着变频技术的发展，变频器已广泛用于空调制冷行业。变频技术就是利用

变频器输出相应的频率电源到压缩机，其实质类似于分档变速调节，但其能在一定范围内连续进行能量调节，使制冷量与负荷达到最佳匹配。对比各种调节方法，变频调节是以上各种方法中能耗最小的调节手段，而且其控温精度也是最高的。因此，变频压缩机在冷库制冷系统上具有较大的应用前景。在理想情况下，制冷机组的制冷量与制冷剂的质量流量成正比。变频能量调节的基本思想就是改变压缩机的转速，使制冷剂的质量流量发生变化，从而改变机组的制冷量。

2、控制系统

（1）主要系统组成

图1-2 节能系统图

制冷系统采用自动型制冷压缩机，它是整个系统的关键设备。机组采用控制器控制，每个机组使用一台控制器来控制本机组的运行，并进行保护。机组的人机界面可以就地显示制冷压缩机组的运行参数，如排气压力和温度、吸气压力、供油压力和供油温度、滑阀位置、开机次数、累计运行时间、主电机电流等。机组上的控制器根据系统的需冷情况、吸气压力的变化自动调节压缩机能量滑阀

的位置，使机组运行处在最佳的工作点。机组的界面能记录最后数次故障的情况，包括发生的时间、故障类别、故障时的数据，这有助于维修人员对发生的故障进行分析。机组具有完善的保护功能。它有排气压力超高、油压差低、油温高、吸气压力低、主电机过载、油泵电机过载、吸气过滤器前后压差过大等保护与报警功能。为了实现系统的自动运行和适应调试与维修的需要，制冷压缩机的人机界面上设有‘本地’和‘远程’两种控制方式。当控制模式设为‘本地’时，压缩机的开停由人工控制；当控制模式设为‘远程’时，压缩机的开停为自动；如果系统运行状态为‘自动’，压缩机设为‘本地’，系统不能开启压缩机，整个系统不能自动运行。一般情况，系统运行状态为自动，压缩机应设为‘远程’。

（2）核心控制原理

冷却物冷藏间系统以冷却物冷藏间的温度作为控制目标，根据温度与设定指标的偏差来决定压缩机的运行状态。当经过冷却的冷却物品运送到该冷却物冷藏间后，压缩机制冷运行，温度开始慢慢下降，直至温度在0 ~ 1 o C时，压缩机恒温运行；当温度不在0 ~ 1 o C时，压缩机制冷运行，如此往复，直至库温稳定在0 ~ 1 o C，压缩机循环控制如图2-2所示。控制器首先根据环境与冷库库温，对实际偏差值及偏差值的变化率进行模糊PID运算，调整控制器的PID参数，并将运算结果传递给压缩机的变频器，改变压缩机的频率，控制送往冷凝器的输气量或制冷能量。

图1-3 原理图

（3）部分系统功能

1、控制压缩机（供液阀）及冷风机制冷。

2、中间冷却器及低压循环桶的液位控制。（大型冷库）

由控制器控制供液和液位，当液位超高自动报警－－循环桶液位超高与压缩机组连锁。容器上装有磁浮子式液位计和压力表，由远程液位变送器与