浦东机场能源站之自控系统

周末，分享下上海浦东机场T2能源中心自控系统的点滴。

上海浦东国际机场扩建工程能源中心在上海浦东国际机场内，边上就是东海，当时海边的盐碱地有当地农民种的西瓜。能源中心主要服务对象为60万方的T2航站楼和3万平方米的交通中心。能源中心主体建筑包括制冷（含蓄冷罐）、制热、变配电所、公共设施管理中心及地下共同沟等配套构筑物。项目采用水蓄冷系统，项目分两期建设，2007年为一期，采用10台制冷量为1900冷吨的主机、2个11600立方的蓄冷罐，每个蓄冷量3万冷吨，项目采用二次泵系统，末端通过板换二次换热。在两年的试运行后发现经济效益明显且管理便捷的优势后（年供冷成本节约855万元，即航站楼每平方米节约成本17元，且为城市电网“削峰填谷”缓解了电力矛盾），于2009年在此基础上新增两台11600立方的蓄冷罐，总蓄冷量达到12万冷吨，迄今为止为国内最大的蓄冷项目。

当年的江湖地位是这样分配的： 2007年时是国内最大的蓄冷项目； 2009年被上海虹桥机场T2能源中心反超，当时也是我执行的项目； 2009年年底，新增两个蓄冷罐，又成功登顶。

下图为工艺平面图

自控系统的实施和调试非常顺利，得益于业主单位的有效管理和强有力的执行，当年与我们一起蹲战壕的甲方工程师现都是上海机场各部门科级以上主要领导干部了。一期从2007年5月进场，7月开始试运行，实现自控系统的当年设计、当年安装及调试、当年验收投产的高效；二期从2009年10月开始进场，第二年3月投入使用；

自控系统采用西门子硬冗余PLC，冷冻监控系统的上层管理层打通了供热系统、市政管理系统，T1能源中心，航站楼BA平台。但是由于当时技术所限，未实现与机场航显系统的通讯，否则通过航显系统实现能源的控制策略优化将是非常好手段，所幸现在的技术已经没有问题；控制层采用西门子的硬冗余PLC，现场采用分布式I/O，共17个子站，包括能源站中心10个、管理中心BA2个、管网及换热站5个；现场层除了常规的工业级温度、压力、温湿度等，此项目首次尝试了在蓄冷罐中采用线缆式温度传感器和管道上的超声波流量传感器。线缆式温度传感器首次在蓄冷罐系统中使用，在安装方式和通讯上费了非常多的精力，当把蓄冷罐中一串从上往下40多个温度一次性采集到的PLC上时兴奋了好久，安装时一定要做好防水措施和防雷措施；对夹式超声波流量计因为安装要求非常高，数据经常跳变，由于安装高度高，现场使我熟练掌握了升降机的使用和自己亲自搭登高架的技能，幸好那时候还是个瘦子，超声波流量计需要每年进行维护。调试时遇到的最大的问题，是两个系统的水力平衡的问题：1、10台冷冻机同时开启时候的水力平衡； 2、蓄冷罐及斜温层的控制。

这两个问题都是非常致命的，稍有不慎，状况不断。花了我非常多的精力去解决。

1：10台冷冻机系统的管网平衡：晚上22点开始八台主机同时蓄冷，但是在11点之后经常有两到三台主机跳机并做故障停机保护（故障代码忘记了），当然备用主机会及时顶上，但是加减机过程中斜温层得不到保障，仔细检查是超电流保护，分析下来，虽然是同程系统，但是8台主机同时开启时很难做到真正同程，由于流量大小不一，小于设计流量的，主机出力不到85%，而实际运行流量大于设计流量的，冷冻机的出力（电流百分比）超过了105%出现过载故障保护；要命的是冷冻机在本地模式下可以限制设置最大电流百分比，而在远程模式下这个设置值就失效了，解决方法：1、通过远程控制电流百分比及控制出力(电流百分比上限在主机上可以设置，但是在主机远程模式下设置就失效了，必须通过内部一对模拟量通道按照3.7V-9V的电压进行控制)；2、 细调冷冻机进口电动开关阀的开度；3、安装单位只能调初步平衡，因为没有精确流量检测，所以安装公司的初平衡调整基本无效；4、建议大于四台主机的系统，冷机务必要有流量监测手段，方式很多，想知道的点关注哈！

2：蓄冷罐和斜温层的控制：因为蓄冷罐是开式系统，为了提高蓄冷罐的蓄能率，往往蓄冷罐的上溢流口和上布水器只有20cm不到的距离，控制目标：斜温层的厚度和水罐的平稳，避免出现蓄冷罐溢水或者蓄冷水罐抽空同时出现的问题，不能引起制冷机跳机保护。1、开机阶段和蓄冷后半程的主机、水泵、蓄冷罐的协同同步控制，合理控制加减机的时间间隔和变频器频率爬坡时间；2、大口径的电动调节阀，采用调节阀组的方案是解决阀门线性度差的最好办法。

这么大的系统，系统平衡是非常非常难的。业主的管理水平也非常高，自控系统的使用过程中，传感器的数值偏移都会按照事故来处理，保证能源中心十年如一日地稳定运行。