空调FMCS系统整改.doc

空调 FMCS 系统整改 1. 存在的问题 FMCS 系统在长期运行过程中，总体比较稳定，但是也存在以下问题： 目前工况下，如果回路投“自动”，冷、热水阀经常同时打开，造成耗能比较严重； 温度高于设定值时，通常热水阀还是打开，不仅造成“超调”现象，而且耗能； 为了“节能”，很多回路都置为“手动”，增加了操作人员的工作量； 控制精度较差，例如 1#芯片 8 号机组（黄光站）有时超过允许温度±1℃，湿度± 10%范围； 温湿度波动较大，对车间运行造成影响。 由于存在以上几点主要问题，所以有必要对程序进行优化。 说明： 第 4、5 条可以参考下文“C1CAU08 黄光站”中 12 月 22 号～12 月 26 日的两个房间的温 湿度趋势图。 存在的难点 滞后性强，调节难度大 由于温度和湿度相比压力调节而言，本身反应就有很强的滞后性，。另外，由于室内空 间到风机、水阀和风阀距离较远，空气介质传输距离远，这些因素都对温度、湿度调节带来 很大的难度。 调节回路受干扰较强 通常，室内温湿度并不仅仅受自控回路的水阀、风阀和风机转速调节，同时还受室外温 湿度、不同房间设备发热量的影响。 在实际运行过程可以发现，有时紧靠室内设备自身发热，温度就已经超过了设定值，例 如出风管温度仅 16℃，而室内温度已经超过 22℃。 制冷量，制热量和加湿器效能 在部分房间，可以看到，在某时，热水阀已经全部打开，冷水阀全部关闭，但是室内温 度依然上不了设定值。而有时相反，热水阀全部打开，冷水阀全部关闭，室内温度依然将不 下来。或者此时热水阀和冷水阀全部投“手动”，需要很长的时间才可以升上去和降下来，因 此，如果在投“自动”的情况下，实际值不断在变化，可以想象其调节作用将会很困难，通 常会出现“超调”或者“滞后”。 另外，通常可以观察到，温度和湿度达到设定值时，其热水阀或冷水阀，以及加湿器或 者为 0%，或者为 100%，这说明其设计负荷能力不够。 运行人员操作水平 在不同工况下，需要对设定值在允许范围内进行调整。例如，白天室外温度 14℃，而夜 晚室外温度仅 2℃，在夜间运行时就需要人为把设定值提高 0.5℃。再如，白天湿度 55%， 1 / 7 夜间湿度可能到达 70%，需要在夜间运行时人为把设定值降低到 45%。故对操作人员的操作 水平也有一定的关系。 3. 基本控制原理 针对如上问题，西门子提供如下的控制算法： 一 分层（分段）算法 如下图所示，湿度和湿度算法都采用分层算法。 过程值 PV：室内温、湿度的实际测量值； 设定值 SP：根据工艺需求设定目标值； 差值 e：e PV-SP； PID 输出值 CV：通过 e 来控制 PID 回路输出。 其计算公式为: + ∫ + 0 PID 计算出的输出值 CV（PID_LMN）在不同范围时，对应着冷水阀、热水阀和加湿器不 同的开度指令。 其温度回路和湿度回路如下图所示， 回路调节过程如下： 例如，目前室内温度较低（即 PV 较小），差值 e（e PV-SP）值较小，此时 PID 的输出值 CV（即 PID_LMN）较小，即 PID_LMN 落在冷水阀开的区间，此时热水阀关闭。 先关闭一级表冷，如果一级表冷已经关闭，温度依然低于设定值，则开始关闭二级表冷。 若一、二级表冷都已关闭，此时温度依然低于设定值，则开始打开热水阀，直至开度到 100%， 使温度值达到设定值。 单纯对温度调节回路而言，冷、热水阀不会同时打开，而且冷、热水阀开度只是 PID 输 出不同阶段对应的执行机构而已。所以它只有一个调节回路，而不是针对冷水阀执行机构采 用一个 PID 调节回路，针对热水阀执行机构采用一个 PID 调节回路。 湿度调节回路原理参考温度调节回路。 从上图可以看出，表冷器既参与了温度调节，又参与了湿度调节。表冷器的开度取温度 2 / 7 调节和湿度调节两个回路的最大值。因此，在某些时候，热水阀打开，冷水阀由于参与了湿 度调节也会打开。 二 串级 PID 调节 温度、湿度调节回路原理类似，如下仅以温度调节回路来说明原因。 外环 PID 回路： 过程值 PV：室内温度值； 设定值 SP：室内温度调节目标值； PID 输出 CV：PV-SP 的差值经过 PID 运算。 内环 PID 回路： 过程值 PV：出风管温度值； 设定值 SP：外环 PID 输出 CV； PID 输出 CV：PV-SP 的差值经过 PID 运算。 通常情况下，串级 PID 调节回路调节精度往往会高于单级 PID 调节回路。但是，由于部 分回路的送风管出口温湿度作为串级 PID 的内环，受波动非常大，导致内环不仅没有起到调 节作用，反而加剧了 PID 调节波动。或者为了保证导致水阀和加湿器频繁开启。 另外，采用串级调节回路，由于内回路控制出风