冷卻塔節(jié)能系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冷卻塔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷卻塔節(jié)能系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工廠空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計為集中式空調(diào)，其主機設(shè)備采用水冷柜式空調(diào)主機，空調(diào)載冷劑系統(tǒng)設(shè)計為一次循環(huán)泵系統(tǒng)，為了保證空調(diào)的正常運行，載冷劑循環(huán)系統(tǒng)是設(shè)計在空調(diào)始終以最大負載運行的。但其實，空調(diào)在一年的運行過程中，只有部分時間是在最大負載的情況下運行的。系統(tǒng)長期在低溫差、大流量的情況下工作，會造成大量的能量浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種冷卻塔節(jié)能系統(tǒng)及方法，利用溫度傳感器測量冷卻塔的進出水溫度，利用PID調(diào)節(jié)器控制進出水溫度始終保持一個不變的溫差，避免不必要的浪費。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種冷卻塔節(jié)能系統(tǒng)，包括溫度傳感器、變頻水泵和PID溫度調(diào)節(jié)器，溫度傳感器設(shè)在冷卻塔的出、入水口，溫度傳感器將檢測到的溫度信號傳給PID溫度調(diào)節(jié)器，溫度調(diào)節(jié)器電連接變頻水泵。一種冷卻塔節(jié)能方法，其特征在于:包括如下步驟:步驟一:初始化粒子群，隨機產(chǎn)生所有粒子的位置和速度，并確定粒子的Pt和G t;步驟二:將粒子依次賦值給PID溫度調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp、Ki, Kd;步驟三:PID溫度調(diào)節(jié)器運行節(jié)能系統(tǒng)的simulink模型,得到該組參數(shù)對應的性能指標；步驟四:將該組參數(shù)對應的性能指標傳遞到PSO中作為該粒子的適應值，并判斷是否滿足終止條件，滿足就退出算法，得到最優(yōu)解，不滿足執(zhí)行步驟五；步驟五:對每個粒子，將其適應值與該粒子所經(jīng)歷過的最優(yōu)位置Pt的適應值進行比較，如果好，則將其作為當前的P t;步驟六:對每個粒子，將其適應值與整個粒子群所經(jīng)歷過的最優(yōu)位置Gt的適應值進行比較，如較好，則將其作為當前的Gt;步驟七:更新粒子的速度和位置，并返回步驟二。所述步驟四中終止條件為迭代次數(shù)超過預設(shè)的最大迭代次數(shù)。
[0005]本發(fā)明有如下積極效果:利用溫度傳感器監(jiān)測冷卻塔的進出水溫度，通過PID溫度調(diào)節(jié)器控制和變頻水泵的轉(zhuǎn)速，通過控制水流量，控制冷卻塔的進出水溫差，避免不必要的能源浪費。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的算法流程圖。
【具體實施方式】
[0007]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解。
[0008]本發(fā)明由溫度傳感器、PID溫度調(diào)節(jié)器和變頻水泵、冷卻塔和工作設(shè)備組成，變頻水泵將從工作設(shè)備出來的熱水提升到冷卻塔的頂端，是整個循環(huán)水的動力。這里的工作設(shè)備可以是中央空調(diào)或者其他需要冷卻的設(shè)備，下面以中央空調(diào)為例。
[0009]溫度傳感器分別設(shè)在冷卻塔提升水泵的入口處或者是空調(diào)出水口出，另一個裝在空調(diào)冷卻水進口處或者是冷卻塔出水口，空調(diào)出水口的溫度反應出空調(diào)負載的多寡，將出、入口的溫度作為PID溫度調(diào)節(jié)器的調(diào)控參數(shù)。
[0010]冷凝器出水口溫度偏低時，說明工作設(shè)備負載減少，PID溫度調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，減少進入冷卻塔的水的流量，經(jīng)冷卻塔降溫后，回流到空調(diào)主機，相應的，水泵提升的水減少，進入工作設(shè)備的水也減少。工作設(shè)備負載減少后，根據(jù)溫度調(diào)控，進入工作設(shè)備的冷卻水減少，保證工作設(shè)備的進出水溫差基本保持不變。
[0011]本發(fā)明利用PID算法來實現(xiàn)PID溫度調(diào)節(jié)器的溫度控制功能，并利用粒子群算法來優(yōu)化PID算法參數(shù)。用粒子群算法優(yōu)化PID的過程如圖2，粒子群算法與simulink模型之間連接的橋梁是粒子(即PID控制參數(shù))和該粒子對應的適應值(即控制系統(tǒng)的性能指標)。優(yōu)化過程如下:PS0產(chǎn)生粒子群(可以是初始粒子群，也可以是更新后的粒子群)，將該粒子群中的粒子次數(shù)賦值給PID控制器的參數(shù)Kp、K1、Kd，然后運行控制系統(tǒng)的simulink模型，得到該組參數(shù)對應的性能指標，該性能指標傳遞到PSO中作為該粒子的適應值，最后判斷是否可以退出算法。
[0012]粒子群算法實現(xiàn):粒子在搜索空間中的速度和位置根據(jù)以下公式確定:
Vt+1= ω Vt+Cir1 (Pt-Xt) +C2T2 (Gt-Xt) (I)
xt+1-xt+vt+1(2)
其中，X表示粒子的位置；V表示粒子的速度；ω為慣性因子；Cl、C2為加速常數(shù)；r 1、r2為[0，I]區(qū)間的隨機數(shù)；Pt是粒子迄今為止搜索到的最優(yōu)位置；Gt是整個粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置。
[0013]PSO算法優(yōu)化PID算法過程流程如下:
(I)初始化粒子群，隨機產(chǎn)生所有粒子的位置和速度，并確定粒子的Pt和G t。
[0014](2)并將粒子依次賦值給PID控制器的參數(shù)Kp、Ki, Kd。
[0015](3) PID運行控制系統(tǒng)的simulink模型，得到該組參數(shù)對應的性能指標；
(4)將該組參數(shù)對應的性能指標傳遞到PSO中作為該粒子的適應值，并判斷是否滿足終止條件(通常為預設(shè)的最大迭代次數(shù)和適應值下限值)，退出算法，得到最優(yōu)解。
[0016](5)對每個粒子，將其適應值與該粒子所經(jīng)歷過的最優(yōu)位置Pt的適應值進行比較，如果好，則將其作為當前的Pt。
[0017](6)對每個粒子，將其適應值與整個粒子群所經(jīng)歷過的最優(yōu)位置Gt的適應值進行比較，如較好，則將其作為當前的Gt。
[0018](7)按公式 vt+1= ω Vjc1Ir1 (Pt-Xt)+c2r2 (Gt-Xt)和 xt+1=xt+vt+1 更新粒子的速度和位置。并返回步驟(2)。
[0019]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種冷卻塔節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于:包括溫度傳感器、變頻水泵和PID溫度調(diào)節(jié)器，溫度傳感器設(shè)在冷卻塔的出、入水口，溫度傳感器將檢測到的溫度信號傳給PID溫度調(diào)節(jié)器，溫度調(diào)節(jié)器電連接變頻水泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷卻塔節(jié)能方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:初始化粒子群，隨機產(chǎn)生所有粒子的位置和速度，并確定粒子的Pt和G t； 步驟二:將粒子依次賦值給PID溫度調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp、1、Kd; 步驟三:PID溫度調(diào)節(jié)器運行節(jié)能系統(tǒng)的simulink模型，得到該組參數(shù)對應的性能指標； 步驟四:將該組參數(shù)對應的性能指標傳遞到PSO中作為該粒子的適應值，并判斷是否滿足終止條件，滿足就退出算法，得到最優(yōu)解，不滿足執(zhí)行步驟五； 步驟五:對每個粒子，將其適應值與該粒子所經(jīng)歷過的最優(yōu)位置Pt的適應值進行比較，如果好，則將其作為當前的Pt; 步驟六:對每個粒子，將其適應值與整個粒子群所經(jīng)歷過的最優(yōu)位置Gt的適應值進行比較，如較好，則將其作為當前的Gt; 步驟七:更新粒子的速度和位置，并返回步驟二。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻塔節(jié)能方法，其特征在于:所述步驟四中終止條件為迭代次數(shù)超過預設(shè)的最大迭代次數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種冷卻塔節(jié)能系統(tǒng)及方法,包括溫度傳感器、變頻水泵和PID溫度調(diào)節(jié)器，溫度傳感器設(shè)在冷卻塔的出、入水口，溫度傳感器將檢測到的溫度信號傳給PID溫度調(diào)節(jié)器，溫度調(diào)節(jié)器電連接變頻水泵。本發(fā)明利用溫度傳感器監(jiān)測冷卻塔的進出水溫度，通過PID溫度調(diào)節(jié)器控制和變頻水泵的轉(zhuǎn)速，通過控制水流量，控制冷卻塔的進出水溫差，避免不必要的能源浪費。
【IPC分類】F28F27-00
【公開號】CN104677180
【申請?zhí)枴緾N201510115949
【發(fā)明人】張育仁, 張研, 帕提曼熱扎克
【申請人】蕪湖凱博實業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月17日