摘要：在经济不景气的情况下，企业如何生存，生产过程中如何进行降低消耗，减少维护成本始终是一个热门的话题。作为生产企业，避免不了一些技术改造，但是如何选择改造的方式方法，减少改造过程中的成本至关重要。本文以中央空调的冷却塔远程控制改造为例，对比传统改造方式和创新的整组启动改造方式的不同，论证针对不同的设备和需求，采用不同的改造方案，可以小钱办大事，为企业节约大量的维护成本，并希望对同类型改造有所启发。
关键词：中央空调；改造；创新
一.概况
某公司使用的中央空调为三台并联运行的水冷螺杆式冷水机组。经过水冷螺杆式冷水机组压缩机压缩降温后的冷冻水通过管道进入室内的各组合式空气处理机和风机盘管进行换热，换热后温度上升的冷冻水回水经过冷冻水泵加压重新进入机组进行压缩冷却，再次循环，从而达到连续制冷的目的。冷水机组进行压缩过程中产生的热量需要使用冷却水进行冷却，吸收热量后温度上升的冷却水由冷却塔自然冷却降温后再次循环。位于集中控制室楼顶的三套冷却塔每套均配置一台冷却水泵、两台冷却风机和一个冷却水进水电动门。在基建设计时，电动门由远程PLC进行控制和反馈，冷却水泵和冷却风机在就地控制箱进行就地控制，并预留一个远程启动接点。
二. 改造原因
由于冷却水泵和冷却风机处于就地控制模式，当环境温度变化较大，水冷螺杆式冷水机组出力变化较大时，冷却塔不能相应的进行启停以适应冷水机组出力的变化，只能由运行人员就地进行手动控制冷却塔的启停，这种控制方式既不科学，也增加了运行人员的劳动强度。如果冷却塔不能及时的启停，将造成厂用电浪费及设备寿命的无端损耗。并且由于中央空调制冷效果差，将造成电子间、工程师站设备不能工作在最佳环境，电子元器件加剧老化而寿命减少，甚至有可能因控制系统卡件异常超温报警导致机组停运等事故。
如果将整个冷却塔由PLC远程控制，根据冷水机组冷却水的温度进行远程自动控制冷却塔的启停，将更加的科学合理和节能。
三．确定改造方案
按照传统的改造方案，需要对每个设备的IO信号逐一拉电缆至控制系统，在控制系统分别进行控制和监视。即3台冷却水泵和6台冷却风机需要9个控制信号，启停及故障反馈信号共27个反馈信号。而现有PLC 的 IO预留点数不足，需要增加2个DO卡件，4个DI卡件，预计五万元。预估冷却塔至位于一套机组电子间的辅控网PLC控制柜电缆长度约400米，中间跨越两台机组，且全部位于汽机房6.5米层格栅板下方，属高空作业，施工难度很大，容易误碰其他设备。
对此，专业组提出了新的方案，由于中央空调设备并非主机设备，如果发生故障后不会立即引起其他设备的连锁反应，运行值班人员根据室内温度变化可以判断中央空调故障并及时进行处理，开启备用柜式空调。而且通过咨询厂家和调研其他兄弟单位，现在的中央空调并不是所有的信号都增加了远程监视控制功能，大部分都在就地控制箱进行控制。
通过对运行人员的询问得知，运行人员在就地对每个冷却塔的电动门、冷却水泵和冷却风机的启动均是按顺序依次进行，类似于DCS的顺序控制，因此可将冷却塔的所有设备等同为一个设备，只需一个“整组启动”信号即可，具体的顺序启动由就地控制柜实现，如使用此种创新方案将极大减少工作量。
“整组启动”信号使用原电动门的远控信号，就地与PLC控制系统之间并不需要新增电缆。泵和风机的顺序启动只需要新增一个电气控制回路进行控制，通过在就地控制箱增加延时继电器回路来实现冷却水进水电动门、冷却水泵和冷却风机的按顺序依次启动。在PLC内对新的“整组”启动信号增加根据冷却水温度自动启停的逻辑。如果按照此方案进行改造，将极大的减小改造费用，后期的维护也相对简单。
四、改造实施
1、PLC逻辑部分
技术人员对原电动门控制逻辑进行了梳理，将PLC内原电动门控制信号注释改为“#1/2/3冷却塔整组启动”，并增加根据“冷却水温度”选择启停冷却塔的“整组启动”逻辑：当逻辑判断“冷却水温度”高于启动设定值时，发信号启动整个冷却塔；当逻辑判断“冷却水温度”低于停止设定值时，发信号停止冷却塔。三台冷却塔的启动设定值和停止设定值可根据运行人员要求进行轮换设置。如#1冷却塔设置25度启动，18度停止；#2冷却塔设置26度启动，19度停止；#3冷却塔设置27度启动，20度停止。相当于设置#1冷却塔优先启动，#2冷却塔备用；如冷却水温度升高到26度则启动#2冷却塔；如“冷却水温度”继续升高到27度，则启动#3冷却塔。当逻辑判断“冷却水温度”低于20度时停止#3冷却塔；“冷却水温度”低于19度时停止#2冷却塔。当运行一段时间后，可调换设定值，优先运行其他冷却塔，使三台冷却塔总运行时间数基本一致。
2、增加就地电气回路
图一：原电动门控制示意图
由于原冷却塔控制箱空间有限，在旁边另外增加一个新控制箱，将三台冷却塔的整组启动电气回路设计到新控制箱。就地控制箱内需增加线槽、导轨、继电器、时间继电器等，控制电路图如下图所示：
图二：整组启动控制电路图
继电器J、SJ1和SJ2的辅助接点接到冷却塔控制箱预留的远控接点，由于原控制箱仅预留一个远程接点，无自保持功能，即该接点接通相应设备启动，接点断开相应设备停止运行，此处对原控制箱控制回路不再讨论。
3、控制回路调试
（1）当在PLC发出“整组启动”信号，“L（启）”带电，电动门立即开启，继电器Q和J带电，同时继电器J的辅助接点闭合，冷却水泵立即启动；
（2）同时延时继电器SJ1和SJ2带电，SJ1经过预先设定好的5秒后，辅助接点闭合，冷却风机1启动；
（3）SJ2经过预先设定好的10秒后，辅助接点闭合，冷却风机2启动；
（4）电动门动作到位后，行程开关动作，通过反馈到PLC的信号复位开指令，“L（启）”断电，继电器Q失电；
（5）由于原控制箱电气回路设计时并无自保持功能，远控运行指令需一直带电，因此通过继电器J的自保持回路，使整组启动电气回路继续带电，冷却水泵和冷却风机维持设备运行；
（6）当需要停止冷却塔运行时，PLC发出停止信号，“L（停）”带电，电动门立即关闭，同时继电器T带电，使自保持回路断开，继电器J、SJ1和SJ2立即断电，所有辅助接点全部断开，冷却水泵和冷却风机同时停止运行。
对冷却水泵和冷却风机的启动使用了延时继电器实现间隔5秒顺序启动，是因为电机启动瞬间会有几倍甚至十几倍的启动电流，如果三个电机同时启动会造成上级开关超过额定电流而跳闸甚至烧毁。通过延时继电器将大电机的启动时间错开约5秒，可以有效避免启动电流的影响。同时该回路的设计，将整个冷却塔当做一个设备来看待，使用一对远程启停信号实现了对四个设备的控制，节约了大量的改造资金和工作量，非常具有创新意义。且在PLC控制系统内增加根据冷却水温度自动启停逻辑后，运行人员不需要经常到就地启停冷却塔，减少了运行人员工作量。
表一：方案对比
五、推广应用情况及前景
经过长达三个月的试运行，冷却塔运行非常稳定，运行情况良好，有力保障了设备的安全稳定运行。本次能够以较小的成本完成改造，前提条件是中央空调设备并非主设备，即便出现故障不会立即引发其他事故。如果是重要主设备的改造，此方法并不适用，毕竟主设备的安全稳定运行是第一位的。
六、结束语
本次改造通过一个信号实现对四个设备的控制，又能使四个设备“错峰”启动，避免同时启动带来的启动电流过大问题。增加根据冷却水温度自动启停逻辑，节约了厂用电和不必要的设备消耗，延长设备使用寿命，提高了系统安全性。本次创新区别于传统的一个控制信号要从头到尾敷设电缆的模式，避免了长达7200米的电缆敷设工作量，节省了IO卡件购置费等改造费用五万元，创造性的使用一个“整组启动”信号解决了几个设备的启停问题，方案设计新颖独具匠心，具有参考价值。
参考文献:
[1] 潘汪杰、文群英．热工测量及仪表［M］． 中国电力出版社，2009
论文作者:计林佑
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：冷却塔论文; 控制箱论文; 冷却水论文; 设备论文; 接点论文; 信号论文; 风机论文; 《电力设备》2018年第33期论文;