Optimalisering av kjøleanlegg

Foto av Nopparuj Lamaikul på Unsplash.

En kjølers egen styreenhet rapporterer allerede de fire tallene som betyr mest for å kjøre anlegget godt: hvor tett kondensator og fordamper nærmer seg sine teoretiske temperaturgrenser, hvor mye overhetning som finnes ved kompressorens sug, hvor mange ampere kompressoren trekker for en gitt last, og hvor ofte maskinen starter og stopper. Optimalisering av kjøleanlegg er praksisen med å lese disse tallene med to spørsmål i gang samtidig. Forverres noe. Koster noe mer å kjøre enn det burde. Det meste publiserte materialet behandler dem som to disipliner med to sett rapporter. De er de samme avlesningene.

Nesten alle kommersielle kjølere trendar allerede disse dataene et sted, enten i enhetens egen styreenhetslogg eller i bygningsautomasjonssystemet under punktnavn som cond appr temp og comp amps A. Gapet er sjelden instrumentering. Det er at ingen leser en trend med begge spørsmål i tankene, så en avlesning som ville flagget et vedlikeholdsfunn denne måneden og et kostnadsfunn neste kvartal, leses for ingen av dem.

Signalene en kjøler allerede gir deg

Kondensator-approach-temperatur er gapet mellom kjølemediets kondenseringstemperatur og temperaturen på det som avviser varmen: kondensatorvann på en vannkjølt maskin, uteluft på en luftkjølt. En ren kondensator holder vanligvis en tett approach. La det gapet utvide seg, og maskinen presser varme gjennom et lag termisk motstand ingen designet inn, vanligvis avleiring eller biofilm på rørene, eller en tilsmussede spole.

Fordamper-approach-temperatur er samme idé på kjølevannssiden: gapet mellom kjølemediets fordampingstemperatur og utgående kjølevannstemperatur. Den utvider seg av relaterte årsaker, rørtilsmussing, lav kjølemedieladning eller redusert flow, men på lastsidens av maskinen snarere enn varmeavvisningssiden.

Overhetning er hvor langt kjølemediets temperatur ligger over metningspunktet ved kompressorens sug, og det er vanligvis det tidligste tallet som beveger seg når dosering eller ladning er feil. Lav overhetning risikerer at flytende kjølemedium når kompressoren. Høy overhetning betyr vanligvis at fordampningen er sultet, og kompressoren jobber hardere for å levere samme kjøling.

Kompressorampere, lest mot kjølevannsflow og delta-T der styreenheten rapporterer tonnage, er det nærmeste en direkte effektivitetsavlesning de fleste anlegg har uten en dedikert effektmåler. Ampere som stiger for en last som ikke har endret seg, er forverring som viser seg i nåtid, ikke en prognose.

Syklustellinger og starter per time måler noe annet: ikke termisk ytelse, men mekanisk slitasje og styrestabilitet. En kompressor som sykler et dusin ganger i timen når aldri stabil drift mellom starter, noe som er hardere for maskinen og mindre effektivt enn én lang, stabil kjøring ved lavere last.

Hvorfor samme avlesning er to funn

Hver av disse fem avlesningene besvarer et vedlikeholdsspørsmål og et kostnadsspørsmål med samme verdi, fordi varmeoverføring og elektrisk trekk er mekanisk koblet inne i en kjøler. En bredere approach-temperatur betyr at kjølemediet må kjøre ved et mer ekstremt trykk for å flytte samme varme over en tilsmussede overflate, og trykkdifferansen er det kompressoren jobber mot. Hver grad unngåelig approach er en grad kompressoren ikke trengte å løfte eller senke, og det vises som ampere.

Overhetning og syklustellinger bærer samme doble betydning fra en annen vinkel. Sultet overhetning betyr at kompressoren jobber lenger for mindre kjøling per syklus. Kort syklisk kjøring betyr at maskinen bruker en uforholdsmessig andel av driftstiden i den minst effektive delen av driftskurven, rampen mellom start og stabil tilstand, fremfor i den flate, effektive midten. Ingen av delene er et separat energiproblem ved siden av et separat mekanisk. De er samme feil, beskrevet to ganger.

Det er den delen de fleste skrifter om tilstandsovervåking hopper over, fordi de er skrevet for roterende maskiner generelt, og en kjøler er et spesifikt termodynamisk unntak. Et lagre som slites ut på en vifte endrer vanligvis ikke viftens elektriske trekk mye før det er nær feil. En kjøler som mister varmeoverføringseffektivitet endrer sitt elektriske trekk umiddelbart og kontinuerlig, i omtrentlig proporsjon til hvor langt den har drevet. Det er det som gjør optimalisering av kjøleanlegg verdt å behandle som sin egen disiplin fremfor en delmengde av generell tilstandsovervåking.

Et gjennomarbeidet eksempel: kort syklisk kjøring som ikke er en defekt kompressor

Ta et anlegg med to kjølere på en lead-lag-sekvens, dimensjonert slik at én maskin dekker bygningens normale last og den andre bare kommer på ved spissbelastning. BMS-trenden viser lag-kjøleren syklende av og på hvert femten til tyve minut gjennom en mild ettermiddag, godt under dens ratede minimumskjøretid. Den opplagte lesningen er en feilende kompressor eller en fastlåst kontaktor.

Vanligvis er det ikke det. Den vanligste årsaken er et sekvenseringsdødbånd satt for smalt for lastsvingningen bygningen faktisk produserer, så et lite fall i kjølevannsbehovet senker anlegget under lag-kjølerens cut-out-punkt nesten like snart som den kobler inn. En annen vanlig årsak er en returtemperatursensor som har drevet en grad eller to, og gir sekvenseringslogikken et signal som ikke lenger matcher virkeligheten. En tredje er en lead-lag-rotasjonsplan som bytter hvilken kjøler som er primær på en fast kalender fremfor på driftstid, så en maskin som burde hvile kalles inn i et lastbånd den aldri ble sekvensert for.

Alle tre er styringsproblemer, ikke mekaniske feil, og alle tre er synlige i avlesningene ovenfor før en tekniker åpner et panel. Kompressorampere viser korte kjøringer som aldri når stabilt trekk. Syklustellinger stiger mot den enhetens egen historikk for sesongen. Approach-temperaturer på lag-kjøleren beveger seg knapt, fordi maskinen aldri kjører lenge nok til å utvikle en ren baseline, noe som i seg selv er verdt å flagge. Å jage dette som en hardwarefeil betyr et servicebesøk som ikke finner noe galt med kompressoren. Å lese det som et sekvenseringsproblem betyr å justere et dødbånd eller rette en sensorforskyvning, til en brøkdel av kostnaden og nedetiden.

Hva som allerede trendar, og hva som er verdt å legge til

Det meste denne artikkelen dekker er ikke et hardwareprosjekt. Kjølerstyreenheter fra alle store produsenter logger allerede approach-temperaturer, overhetning, ampere og syklustellinger internt, uansett om disse dataene noen gang forlater enheten. Der et BMS er integrert med kjøleren via BACnet eller Modbus, er de samme punktene vanligvis allerede kartlagt og trendende, bare uleste. Det typiske startgapet er ikke sensorer. Det er at ingen har bygget vanen med å hente trenden og stille begge spørsmål til den.

Unntakene verdt å flagge: mange anlegg måler ikke kjølevannsflow direkte, noe som betyr at et sant kW-per-ton-tall må estimeres fra ampere og last fremfor måles, og frittstående kjølere uten en nettverksforbundet styreenhet eksponerer kanskje bare alarmpunkter fremfor kontinuerlig trenddata. Begge deler kan løses, men de er minoritetstilfellet, ikke utgangspunktet. Start med det styreenheten og BMS allerede rapporterer før du spesifiserer noe nytt.

Fra en vegg av trenddiagrammer til en rangert kø

Å lese fem signaler på tvers av hver kjøler i et anlegg, på tvers av hver sesong, med øyet skalerer ikke forbi en eller to maskiner. Det som endrer økonomien er et system som leser de samme punktene kontinuerlig, lærer hvordan hver maskins egen normal ser ut over en full varme- og kjølesesong, og fremhever en drift med en klart språk-begrunnelse fremfor enda et diagram å tolke. Det er deteksjonsmotoren FrostLogic Explore kjører på topp av eksisterende BMS- og kjølerstyreenhetsdata: den leser punktene som allerede er der, rangerer hva som driver lengst fra sin egen baseline, og returnerer en kø ordnet etter hva som er verdt oppmerksomhet først, fremfor et dashboard som antar at noen har tid til å lete.

En stigende approach-temperatur eller et stigende ampere-trekk er også akkurat den typen signal som mater en bygnings bredere programvare for energistyring, siden en forverrende kjøler er en av de større svingningene en facilities strømregning vil se. Deteksjon på kjølernivå er ett input i det bredere bildet, ikke en erstatning for det.

Sekvenseringsresonneringen i eksemplet ovenfor er spesifikk for komfortkjølere i bygninger. For samme type tenkning anvendt på industrielt prosessutstyr har vi dekket prediktivt vedlikehold i produksjon separat.

Ofte stilte spørsmål

Hva er optimalisering av kjøleanlegg? Å lese en kjølers egne approach-temperaturer, overhetning, kompressorampere og syklustellinger som både et vedlikeholdssignal og et energikostnadssignal, fremfor å spore dem i separate rapporter. De to spørsmålene, forverres noe og koster noe mer å kjøre, besvares av samme trend.

Hvordan skiller optimalisering av kjøleanlegg seg fra tilstandsovervåking? Tilstandsovervåking er den bredere praksisen på tvers av hvert aktiv i et maskinrom, pumper, vifter, luftbehandlingsenheter og kjølere, og spør om et aktiv forverres. Optimalisering av kjøleanlegg er den kjølerspesifikke versjonen av det spørsmålet, utvidet til eksplisitt å koble de samme avlesningene til driftskostnad fremfor kun helse. Vi har dekket tilstandsovervåking for bygninger generelt andre steder; denne siden er det dypere, kjølerspesifikke laget under det.

Erstatter optimalisering av kjøleanlegg et CMMS? Nei. Explore er et beslutningslag, ikke et CMMS. Det håndterer ikke arbeidsordrer, holder ikke PM-planer, sporer ikke reservedeler eller sender teknikere. Det identifiserer hvilket kjølersignal som driver og hvorfor, så det resulterende arbeidet fortsatt planlegges og spores i det CMMS et team allerede kjører.

Er optimalisering av kjøleanlegg det samme som energistyring? Beslektet, men smalere. Programvare for energistyring ser på en bygnings eller porteføljes totale forbruk og kostnad på tvers av alle systemer. Optimalisering av kjøleanlegg er ett input i det bildet, fokusert spesifikt på hva en kjølers egne styresignaler avslører om tilstand og effektivitet.

Hvilke data trenger jeg for å begynne å lese kjølersignaler på denne måten? Vanligvis ingenting utover det kjølerstyreenheten og BMS allerede trendar. Approach-temperaturer, overhetning, ampere og syklustellinger er standard styreenhetsoutput på de fleste kommersielle maskiner. Det vanlige gapet er en kjølevannsflowmåler for en sann kW-per-ton-avlesning, verdt å legge til når de eksisterende signalene viser hvor man skal se.

Hva forårsaker vanligvis kort syklisk kjøring hos kjølere? Oftere en sekvenserings- eller styresekvensfeil enn en feilende kompressor: et dødbånd satt for stramt for lasten, en drevet sensor som mater sekvenseringslogikken dårlige data, eller en lead-lag-rotasjon som kjører på en fast plan fremfor på driftstid. Alle tre vises i kompressorampere og syklustellinger før en tekniker trenger å åpne et panel.

Hvor ofte bør kondensator-approach-temperatur kontrolleres? Kontinuerlig er bedre enn periodisk, siden verdien som betyr noe er trenden mot maskinens egen baseline fremfor en enkelt avlesning. Der trending ikke er automatisert, er en månedlig manuell kontroll mot produsentens spesifikasjon for ren kondensator det laveste nyttige intervallet.