制药厂房洁净空调系统的能耗主要包括两部分:
·满足负荷需求的能耗,包括冷热源及加湿能耗,主要用于处理新风负荷、工艺负荷、围护结构负荷等;
·输配能耗,包括水系统和风系统的输送能耗。
生物制药厂房其用能密度在4200~6300 kW·h/(m²·a)之间,其中空调系统能耗占总能耗的40%~75%,空调箱和冷水机组能耗占空调系统能耗的70%以上。
·资料来源:杨子旭,等.生物制药厂房能源审计及制冷站测试分析。
实时监测:记录冷机运行状态,机组/水泵/冷塔所有运行参数,性能趋势,启停次数,累计运行时间等;记录冷冻侧水管流量,供/回水温度,冷冻水最不利未端压差等。
异常报警:冷机、水泵、冷却塔设备故障报警;离心机喘振、COP较低、蒸发器冷凝器小温差较高等预警。
运行控制:支持一键开/关机,一键切换机组运行等控制策略,实现系统自动化运行,寻找工况最优点。
实时监测:空压机、冷干机等运行状态及内部运行参数;储气罐,管路重要节点实时压力。
异常报警:空压机、冷干机等设备故障报警;管路重要节点实时压力低报警。
运行控制:台数控制及寻找工况最优点。
实时监测:风机、转轮除湿、阀门等运行状态;送风温度、送风露点温度,新风温度,回风温度等运行参数。
异常报警:风机、转轮、阀门等设备故障报警;送风露点温度超限报警。
温湿度参数可通过系统实时查询,并自动生成报表,可下载成Excel表进行存档和提报。
组建制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔的设备能效特性模型,自适应高精度算法,刻画设备性能特性输入输出关系(性能系数矩阵);预测值vs实际值,年均方根误差RMSE<3%。
系统层寻优:基于高精度性能特性模型,计算对比满足同一个负荷下数万种控制参数组合的系统能耗,系统能耗最低的控制参数组合,即为最优控制参数组合→逼近系统节能极限,普遍比一线节能系统提升10+%,可实时验证。
设备级的性能预测模型,模型预测误差<3%,逼近节能理论极限。
系统一键切换,在3~5mins内验证节能效果,实时验证。
通过不同能源种类(电、水、燃气、蒸汽、冷热量等),不同时间尺度(时、日、周、月、季、年),不同建筑空间结构(厂房、楼层、区域、工艺方式进行分类),不同系统分类(冷冻水、压缩空气、锅炉系统等),重点能耗设备(冷冻机、空压机等),不同生产线划分等维度对厂房的能耗进行统计、对比、排名、占比等分析,以直观的柱状图、曲线图、饼图等图表进行展示,帮助管理人员清晰掌握厂房能耗的来龙去脉。
实现报修、巡检、维保等业务的在线规范化管理,包括工单登记、工单受理、工单派工、工单实施、工单完工到工单评价的管理,形成运维管理PDCA闭环,提升运维管理效率,降低运维成本。
·现场具备一套基于西门子WinCC搭建的自控平台,实现本地现场控制。
·在中央控制室,具备一套基于WinCC搭建的集成平台,并接入了制冷站控制系统,实现远程监测及控制。
冷冻水供回水温差在2-3℃℃左右。冷却泵变频温度设定与加泵温度设定相同。冷冻泵频率由压差控制。
现场调研时运行情况:开启台数:1台,运行频率:34.5HZ
既有自控系统:人工专业经验设定
·机组群控、出水温度、电流限定值缺乏性能模型分析;部分时段主机运行负载率偏低,低负载时主机效率降低造成能源浪费。
·湿球温度高于18°C时,开始开启第二台冷机。
优化建议:基于效率最优原则
·采集冷机参数,建立冷机性能模型,充分考虑主机性能特点,并结合优化原则,实时优化机组开启台数与冷冻水出水温度设定优化冷机群控系统,实现系统层能效最优。系统本身对水系统的流量实时监测,有限流保护机制,以保护冷机设备。
既有自控系统:人工专业经验设定
·冷机供水温度:BA设定+专家经验。
·基于2022年6~8月数据:冷冻水供水温度6.5~9℃℃,冷机出水温度与冷冻水供水温度差值约0.5~1.5℃。
优化建议:基于按需及效率最优原则
·供水温度优化调整:基于能效最优原则,自动进行调整及优化建议。
既有自控系统:人工专业经验设定
·冷冻水泵频率由人工手动调节,存在同湿球温度,不同冷冻侧压差下,水泵控制策略相同的情况;
优化建议:基于效率最优原则
·根据实际运行参数校核建立的水泵性能模型,根据冷冻侧压差等设定点来动态调整水泵台数与变频器频率;
·SYS基于性能数据模型求解频率设定点+最不利末端压差安全保护。
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