发明内容
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、稳定可靠、适应性广且易于实现的冷却塔控制系统。本发明解决上述问题的技术方案是：一种冷却塔控制系统，用于工业循环冷却水系统所属冷却塔内冷却水的冷却控制，所述工业循环冷却水系统包括但不限于冷却塔(1)、供水泵(2)、母管阀门(3)、供水母管(4)、回水母管(7)以及分别与供水母管(4)和回水母管(7)连接的若干支管，且每一支管均设有支管阀门(5)和工艺末端换热器(6)，所属冷却塔(1)包括可调速电机(101)、塔顶风机(102)和塔体(103)，所述可调速电机(101)与塔顶风机(102)机械连接且用于驱动塔顶风机(102)运转从而实现冷却水的蒸发冷却，所述供水母管(4)从塔体(103)底部引出并依次与供水泵(2)、母管阀门(3)和若干支管的一端连接并为所有支管供水，所述回水母管(7)与若干支管的另一端连接并汇聚所有支管的冷却水至塔体(103)顶部，且所有支管均为并联关系；所述冷却塔控制系统包括控制模块(8)、水温传感器(9)、温湿度传感器(10)和温湿度预报装置(11)，所述水温传感器(9)、温湿度传感器(10)和温湿度预报装置(11)分别与控制模块(8)电性连接，所述控制模块(8)还与可调速电机(101)电性连接以实现可调速电机(101)的转速感知与控制，其中：
[0006] (a)所述控制模块(8)包括水温给定器(81)、PID控制器(82)和截断器(83)，用于根据输入信息进行控制运算并输出调速指令至可调速电机(101)；
[0007] (b)所述水温传感器(9)用于实时采集靠近冷却塔(1)的供水母管(4)内的冷却水水温并输出至控制模块(8)；
[0008] (c)所述温湿度传感器(10)用于实时采集冷却塔(1)附近大气的温度值和湿度值，同时依据大气的温度值和湿度值同步换算获得大气湿球温度测量值并输出至控制模块(8)；
[0009] (d)所述温湿度预报装置(11)用于实时与气象预报机构联网获取冷却塔(1)所处地域未来的大气温度值和湿度值，同时将预报的大气温度值和湿度值换算成大气湿球温度预报值并输出至控制模块(8)。
[0010] 基于上述冷却塔控制系统，提供一种冷却塔控制方法，分别将温湿度传感器(10)获得的大气湿球温度测量值和温湿度预报装置(11)获得的大气湿球温度预报值输入水温给定器(81)，经水温给定器(81)分析后输出温度设定值ST；然后将温度设定值ST和水温传感器(9)获得的水温相比较以获得二者的偏差，将比较结果送入PID控制器(82)，经PID运算后输出电机调速值Δn1至截断器(83)，同时将可调速电机(101)的当前转速值ni送入截断器(83)，再根据下式进行截断计算以得到可调速电机(101)的调速值Δn2并最终输出至可调速电机(101)完成转速调节：
[0011]
[0012] 式(1)中，Δn1和Δn2和Δn分别为PID控制器(82)和截断器(83)输出的电机调速值运算结果，Nmin和Nmax分别为根据设计资料事先输入截断器(83)的塔顶风机(102)的最低许可转速和最高许可转速，ni为可调速电机(101)的当前转速值，以上转速值的单位均为r/min。
[0013] 上述冷却塔控制方法，所述经水温给定器(81)分析并输出的温度设定值ST，按下式计算：
[0014]
[0015] 式(2)中，ST为水温给定器(81)输出的温度设定值；ti和tf分别为温湿度传感器(10)获得的当前大气湿球温度测量值和温湿度预报装置(11)获得的h小时后的大气湿球温度预报值，其中h处于0.5至5之间；Tmin和Tmax分别为根据循环冷却水系统工艺要求确定供水母管(4)内冷却水的最佳温度下限值和最佳温度上限值；a和b分别为第一温差值和第二温差值，其中a处于2至4℃之间，b处于3至5℃之间。
[0016] 本发明的有益效果在于：
[0017] 1、本发明提出的控制控制系统仅包括控制模块、水温传感器、温湿度传感器和温湿度预报装置，且控制模块可在现有的控制器基础上稍加改进即可实现，故结构简单、成本低廉。
[0018] 2、本发明的控制方法充分考虑了大气湿球温度及其未来短时期内变化情况对冷却塔制冷能力的影响，同时兼顾了工艺末端需求和塔顶风机运行节能的需要：若当前大气湿球温度较高，当前大气湿球温度减去一个较小的温差值还高于供水母管(4)内冷却水的最佳温度上限值，则此时冷却塔实际上无法供水母管(4)内冷却水的最佳温度上限值，应该将当前大气湿球温度减去一个较小的温差值作为控制系统中冷却水的给定温度值。若当前大气湿球温度减去一个较小的温差值低于供水母管(4)内冷却水的最佳温度上限值，则此时还应该考虑未来短时期内大气湿球温度是否会显著上升：若不出现显著上升，则应当将供水母管(4)内冷却水的最佳温度上限值作为控制系统中冷却水的给定温度值，这样既满足工艺需求又使塔顶风机转速尽可能低以节约运行能耗；否则，则控制系统中冷却水的给定温度值应该在供水母管(4)内冷却水的最佳温度上限值和当前大气湿球温度减去某个较小的温差所得的结果中比较并取二者中的较大值，这样既满足工艺需求，又尽可能地使塔顶风机开足马力促进循环冷却水的降温，积蓄“冷能”以应对未来大气湿球温度显著上升后带来的降温困难和制冷能耗偏高问题，以保证循环冷却水系统运行高效稳定。
[0019] 3、本发明的控制方法中，在PID控制器的基础上增设截断器，将PID控制器输出的电机调速值以及电机的当前转速值同时输入截断器，以确保最终输出至执行机构的电机调速值处于可调速电机的最低和最高许可转速值之间，这可以避免控制错误，使可调速电机的转速始终等于或大于其最小许可转速值以满足冷却塔最低限度的制冷需求，且小于或等于其最高许可转速值。
