Системы управления чиллерами. Контроллеры и сетевые устройства

Контроллеры – это устройства, позволяющие производить обработку цифровых сигналов. Буквально несколько десятилетий назад все логические системы строились на основе электромеханических реле. Они до сих применяются, но в большинстве сфер были вытеснены микроконтроллерами. Наибольшее распространение контроллеры получили в промышленности, именно в системах управления и автоматизации. Впервые на рынке электроники появилось устройство MODICON производства Bedford Associates в 1960-х годах.

Не зависимо от того, какая именно  схема системы охлаждения используется на производстве, основным звеном цепи является чиллер. В связи с всё большей автоматизацией производства, управление чиллером сегодня уже осуществляется не руками оператора, а  с помощью специальных автоматических систем. Основная задача таких систем – выпуск продукции со стабильно высоким качеством, которой в данном случае является холод, что достигается за счёт контроля параметров процесса и возможностью оценки большого количества информации.

Современные системы автоматизации для чиллеров должны осуществлять постоянный контроль за всеми данными системы охлаждения, наглядно отображать их на экране, хранить информацию об изменениях за любой период времени. При этом должен обеспечиваться эргономичный интерфейс, чтобы оператор мог легко ввести новые параметры системы либо возобновить прежние.

Схема системы охлаждения чётко отражается в заложенной  в компьютер программе, где осуществляется контроль над каждой единицей оборудования, как входящего в состав холодильной установки, так и вынесенного за её пределы, а также дополнительного. Производится постоянный мониторинг основных параметров в режиме реального времени, они записываются в память компьютера в виде истории событий. Данные могут быть отображены и в виде таблиц, и  в виде графиков, для улучшения визуального восприятия. Оператор на удобном для него языке может поднять информацию за любой интервал времени, чтобы проанализировать её и распечатать для приложения в отчётную документацию. Совсем необязательно оператор должен находиться рядом с холодильником, управление чиллером может вестись и удалённо, через локальную сеть предприятия или посредством сети Интернет. Современные технологии позволяют контролировать оборудование даже на большом расстоянии: при любых неполадках смс-сообщение может быть направлено на телефон оператора или на электронный почтовый ящик. Любые изменения в системе охлаждения моментально засекаются системой автоматизации,  в результате чего удаётся избежать случайных поломок и выхода из строя оборудования.

Управление составляющими частями чиллеров

Управление чиллером можно разделить на три условные группы. Во-первых, это пуск/остановка агрегатов, процесс эксплуатации, согласование работы с вспомогательным оборудованием. Ко второй группе отнесено регулирование основного параметра — холодопроизводительности в режиме холодильной машины и теплопроизводительности — в режиме теплового насоса. Обеспечение безопасной работы установки осуществляется посредством системы управления, реализованной на базе частотных инверторов. Для управления составными частями чиллера наиболее подходят частотные преобразователи компании Danfoss, ориентированные на применение в системах HVAC. Наиболее простые устройства как вентиляторы и насосы небольшой мощности до 22кВт можно подключать к инверторам серии VLT Micro Drive FC 51. Для управления вентиляторами систем кондиционирования подойдет серия VLT HVAC Basic Drive имеющая специальные функции для контроля основных параметров вентиляторов. Это функции: пожарного режима, контроля обрыва ремня, обхода резонансных частот и другие. Преобразователи частоты VLT HVAC Drive дают возможность реализовать самые сложные системы управления агрегатами большой мощности, таких как холодильные компрессоры, насосы и вентиляторы. Эта серия частотных инверторов имеет целый ряд функций направленных на упрощение создания систем управления и регулирования чиллеров.

Применение преобразователей частоты для управления компрессорным агрегатом

Компрессорный агрегат — компрессор с асинхронным двигателем является основным элементом холодильной машины и предназначен для сжатия паров хладагента. Для эффективности и точности управления работы данного узла применяется частотный преобразователь VLT HVAC Drive FC 102. Благодаря частотному регулированию, обеспечивается плавный пуск без повышенных пусковых токов, исключающий возникновение механических ударов при разгоне, что существенно снижает нагрузку на двигатель. Так же частотный инвертор имеет функцию предварительного прогрева электродвигателя компрессора перед пуском. Применение частотного привода позволяет работать приводному электродвигателю компрессора на частотах как выше минимальных, так и на минимальной скорости разрешенной производителями компрессоров.

Система управления насосной станцией и фанкойлами

Гидромодуль с насосной установкой производит принудительную циркуляцию теплоносителя от чиллера к теплообменникам фанкойлов. Насосная станция, входящая в состав гидромодуля чиллера комплектуется циркуляционным насосом, расширительным баком, вентилями и системой управления, обычно имеющей частотное регулирование производительности насоса для соответствия скорости потока теплоносителя условиям теплообмена. Кроме этого, современные преобразователи частоты выполнены на базе транзисторного IGBT инвертора напряжения, который позволяет реализовать широтно-импульсную модуляцию. К тому же, он укомплектован многофункциональным программируемым контроллером, обеспечивающим качественное управление всеми режимами работы насосной станции и способным предупредить аварийные  ситуации, а при возникновении таковых своевременно произвести отключение оборудования.

Фанкойлы по принципу работы схожи со сплит-системами. Они комплектуются радиатором, трехскоростными вентилятором, двух- или трехходовым клапаном, воздушным фильтром, конденсаторным насосом, в нижней части фанкойла есть лоток или поддон для сбора конденсата, конечно же, системой управления, предназначенной для автоматического поддержания заданной температуры воздуха в помещении. Регулирование расхода воздуха в центробежном вентиляторе осуществляется посредством преобразователя частоты. Это один из энергосберегающих методов, позволяющий обеспечить мониторинг энергопотребления. Встроенный программируемый логический контроллер позволяет реализовать достаточно сложное управление технологическим процессом.

Применение современных частотных преобразователей Danfoss VLT для управления составными частями чиллера позволяет повысить производительность всей установки на 30%, снизить возможные моменты отказа оборудования, сократить затраты на производство и период технического обслуживания и увеличить КПД до 80%.

​

Контроллеры и сетевые устройства

В зависимости от типа чиллера, количества и типа используемых в нем компрессоров, а также конкретных требований проекта фирма McQuay предлагает различные автономные и сетевые системы управления: IR 32 - электронный термостат для управления чиллерами WHZ (с водяным конденсатором и двумя спиральными компрессорами).

• microChiller Compact - микропроцессорный контроллер для управления чиллерами и тепловыми насосами MAC, ALZ-MHZ 011.1-020.1 (с воздушным конденсатором и одним спиральным компрессором).
• microChiller - микропроцессорный контроллер для управления чиллерами и тепловыми насосами ALZ-MHZ 022.2-038.2 (с воздушным конденсатором и двумя спиральными компрессорами).
• pCO - микропроцессорный контроллер для управления чиллерами и тепловыми насосами AGR-MHR, ALR-MHP 120.2-215.2 (с воздушным конденсатором и двумя поршневыми компрессорами), WHR 103.2-222.2 (с водяным конденсатором и двумя поршневыми компрессорами).
• MicroTech - микропроцессорный контроллер для управления чиллерами ALR 235.3-430.4 (с воздушным конденсатором, 3 или 4 поршневыми компрессорами), WHR 242.3-451.4 (с водяным конденсатором, 3 или 4 поршневыми компрессорами), WSC-WDC (с водяным конденсатором и центробежными компрессорами).
• MicroTech II - микропроцессорный контроллер для управления чиллерами с винтовым компрессором Frame 4 - ALS "D", WHS, PFS "B", а также (опционально) - чиллерами и тепловыми насосами AGR-MHR (с воздушным конденсатором и поршневыми компрессорами), чиллерами WSC, WDC (с центробежным компрессором).
• MicroTech II Plus - микропроцессорный контроллер для управления чиллерами с винтовым компрессором Frame 4 и Frame 3200 - ALS 081.2-142.2, WHS XE, PFS "B".
• MicroTechTM CSC - сетевой контроллер для управления группой чиллеров (до 16 ед.), объединенных в локальную сеть.
• MicroPlantTM - компьютерное программное обеспечение для диспетчерского наблюдения и контроля за работой чиллера.