一种利用PLC计算冷却塔出水温度的方法与流程

本发明涉及一种利用plc计算冷却塔出水温度的方法。

背景技术：

1、开式冷却塔的循环水和空气进行接触，通过水和空气的接触交换一部分热量，这部分热量从温度高的介质向温度低的介质进行传递，这种热量传递称之为接触热；也通过部分水蒸发进入空气，从而带走水中的部分热量，这种热量传递称之为蒸发热。

2、对于接触热，接触传热的热流可以是水传向空气，也可以是空气传向水。这种接触传热的热流向取决于水和空气中谁的温度高。因此冷却塔的接触换热与水温、空气温度有密切关系。

3、对于蒸发热，由于冷却塔的循环水与空气的界面存在蒸汽压差，当水体内水分子具有的饱和蒸汽压力大于紧邻水面的水汽与空气的混合物的水蒸气压力，这时水就出现蒸发吸热的情况。当水体的水蒸气压力大于空气中的水蒸气分压力时，甚至在水的表面温度低于空气温度情况下，表面蒸发现象都可能发生。因此，水的蒸发吸热情况与空气的水蒸气压力有很大关系，当空气的水蒸气压力低时，蒸发吸热速度加快；当空气的水蒸气压力高时，蒸发吸热速度变慢或停止。因此，冷却塔的蒸发热与水蒸气压力有很大关系。

4、冷却塔在实际运行时，空气的干球温度、相对湿度随一年四季进行变化，进入冷却塔的水温也跟随用户的实际负荷进行变化。

5、由于冷却塔的风扇运行需要消耗电能，冷却塔的出水温度的高低会影响制冷机的运转能效，通常情况下，冷却水水温越低，制冷机越省电。因此如何根据持续变化的空气的干球温度、相对湿度、冷却水进水温度来简单评估计算出冷却塔的出水温度，对指导制冷系统的节能策略有重要意义。例如根据冷却塔的进出水温差调节冷却塔运行数量进行节能，调整冷却塔的风量进行节能、冰机因冷却塔水温降低而节能、水泵根据冷却塔的进出水温差进行节能控制等。

6、在冷却塔的实际使用中，用户虽然会获得冷却塔厂家提供的某个工况下的出水水温参数，但这个工况参数却无法适用于一年四季变化的天气环境。

技术实现思路

1、为解决现有技术的至少一个技术问题，本发明提供一种利用plc计算冷却塔出水温度的方法。

2、为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种利用plc计算冷却塔出水温度的方法，包括如下步骤：

3、步骤一：在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式；

4、步骤二：在plc中建立冷却塔的出水温度的计算公式；

5、步骤三：推算冷却塔出热量交换系数k的数值；

6、步骤四：将热量交换系数k代入步骤一和步骤二的计算公式中计算出冷却塔出水温度。

7、进一步地，在步骤二中，冷却塔的出水温度的计算公式为：tout＝tin-(接触热w1+蒸发热w2)/(4.18*q水)，

8、其中，tout为冷却塔出水温度，tin为冷却塔进水温度，q水为冷却塔的水流量。

9、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a1：

10、在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式：冷却水减少的热量＝接触热w1+蒸发热w2＝空气增加的总焓＝(i2-i 1)q空，

11、其中，i2为冷却塔出风焓，i1为冷却塔进风焓，q空为冷却塔风量。

12、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a2：

13、在plc内建立接触热w1的计算公式：w1＝1.01k(tin-td1)，以及

14、在plc内建立蒸发热w2的计算公式：w2＝2450*(d2-d1)*q空；

15、其中，tin为冷却塔进水温度，td1为外界空气的干球温度，d2为冷却塔出风空气的含湿量，d1为外界空气的含湿量。

16、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a3：

17、在plc内建立外界空气的含湿量d1的计算公式：

18、

19、其中，p1为外界空气的饱和蒸汽压，h1外界空气的相对湿度，h1通过温湿传感器测得。

20、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a4：

21、在plc内建立外界空气的饱和蒸汽压p1的计算公式：

22、

23、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a5：

24、在plc内建立冷却塔出风空气的含湿量d2：

25、

26、其中，p2为冷却塔出风空气的饱和蒸汽压，h2为冷却塔等效出风的相对湿度，h2＝100％。

27、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a6：

28、在plc内建立冷却塔出风空气的饱和蒸汽压p2的计算公式：

29、

30、其中，td2为冷却塔的等效出风温度。

31、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a7：

32、在plc内建立冷却塔的进风焓i1的计算公式:

33、i1＝1.01*td1+(2500+1.84*td1)*d1，以及

34、在plc内建立冷却塔的出风焓i2的计算公式:

35、i2＝1.01*td2+(2500+1.84*td2)*d2；

36、将冷却塔等效出风温度td2的初始值代入公式：

37、空气增加的总焓＝(i2-i1)q空中，求出空气增加的总焓。

38、进一步地，在plc内建立冷却塔在热湿交换过程中热量的平衡公式的过程包括a8：

39、在plc程序中建立pid运算模块：

40、(1)将空气增加的总焓关联到pid运算模块的in接口；

41、(2)将冷却水减少的热量关联至pid运算模块的sp接口；

42、(3)将pid运算模块的输出值pout赋值给冷却塔的等效出风温度td2，即：pout＝td2；

43、(4)在pid运算模块中设置死区数值；

44、(5)pid运算模块进行运算，当空气增加的总焓-冷却水减少的热量≤死区数值时，pid运算模块自动停止运算，此时量程转换计算式转换得来的td2为最终冷却塔的等效出风温度值。

45、进一步地，在步骤三中，推算出热量交换系数k的数值的过程如下：假定冷却塔热量交换系数k＝1，将k＝1代入步骤一和步骤二的计算式内，将冷却塔厂家提供的任一工况下的进水温度tin、出水温度tout、以及该工况下的空气干球温度td1、相对湿度h1、冷却塔风量q空和冷却塔的水流量q水代入步骤一和步骤二的计算式内，由pcl的pid运算模块进行计算并得出tout的计算值，当计算出的冷却水出水温度tout不等于冷却塔厂家提供的工况下的出水温度时，人为调整交换系数k，直到计算出的冷却水出水温度tout厂家提供的工况下的出水温度，此时的交换系数k为所述冷却塔的k值。

46、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

47、通过上述方法能够通过plc快速准确的计算出冷却塔的出水温度，从而能够根据计算的冷却塔的进出水温差调节冷却塔运行数量和/或调整冷却塔的风量等进行节能。