機(jī)房變頻水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、中央空調(diào)機(jī)房水泵變頻控制系統(tǒng)節(jié)能方案2012年4月25日目錄一、方案概述- 3 -二、系統(tǒng)介紹- 3 -2.1特點(diǎn)- 3 -2.2基本功能- 3 -2.3系統(tǒng)組成- 4 -三、控制功能說明- 5 -3.1、變頻水泵控制系統(tǒng)- 5 -3.2、系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容- 5 -3.3、控制說明- 5 -3.4、變頻水泵監(jiān)控內(nèi)容：- 6 -四、監(jiān)控系統(tǒng)- 7 -4.1.變頻水泵系統(tǒng)拓?fù)鋱D- 7 -五、產(chǎn)品選型- 7 -六、節(jié)能效果- 8 -61 水泵系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及預(yù)算- 8 -一、方案概述空調(diào)機(jī)房水泵變頻控制系統(tǒng)是按照空調(diào)機(jī)房的運(yùn)行要求和節(jié)能理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)空凋機(jī)房水泵設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、控制與管理?？照{(diào)機(jī)房水泵

2、設(shè)備變頻控制和監(jiān)控系統(tǒng)與分部控制最大的區(qū)別，在于對(duì)機(jī)房水泵設(shè)備運(yùn)行控制的深度與管理進(jìn)行智能化。根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵輸出功率，降低了能源的浪費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用。水泵變頻自動(dòng)控制講究對(duì)設(shè)備運(yùn)行實(shí)施深層次的邏輯控制，并提供智能化實(shí)時(shí)優(yōu)化管理。從而使空調(diào)機(jī)組和水泵設(shè)備在高效率、高能效比的工況環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行。二、系統(tǒng)介紹中央空調(diào)機(jī)房變頻水泵控制系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。2.1特點(diǎn) 提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率。 自動(dòng)化程度高。 不改變原系統(tǒng)功能、安全可靠。 安裝、操作簡單。 節(jié)電效果好、投資回報(bào)高。 操作界面人性化、智能化。 提高了空調(diào)系統(tǒng)的智能管理。 便于操作人

3、員監(jiān)控。 使整個(gè)空調(diào)機(jī)房水泵設(shè)備匯集到一個(gè)操作平臺(tái)上進(jìn)行監(jiān)控和管理。2.2基本功能 變頻水泵能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備最佳負(fù)荷工況運(yùn)行。 水泵系統(tǒng)設(shè)備最佳負(fù)荷運(yùn)行控制。 多點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，計(jì)算機(jī)后臺(tái)集中控制管理。 實(shí)時(shí)負(fù)荷分析計(jì)算，按需供冷。 控制系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化升級(jí)（由人工輸入指令）。 實(shí)時(shí)監(jiān)控空調(diào)機(jī)房水泵設(shè)備運(yùn)行情況。 提高空調(diào)機(jī)房設(shè)備安全可靠運(yùn)行。 當(dāng)空調(diào)機(jī)房水泵設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠快速的提出報(bào)警并分析故障原因。 能夠有效的記錄空調(diào)機(jī)房水泵設(shè)備運(yùn)行情況。221 變頻水泵系統(tǒng)重點(diǎn)在于自動(dòng)控制與經(jīng)濟(jì)化智能管理，具體在以下幾個(gè)方面：（1）水泵設(shè)備運(yùn)行控制與管理。（2）季節(jié)供冷量判斷控制與管理。

4、（3）變頻水泵根據(jù)進(jìn)出水溫度和壓力運(yùn)行控制。（3）負(fù)荷跟隨運(yùn)行與管理。（3）水泵運(yùn)行工況監(jiān)測與管理。（4）系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化管理。（5）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況的冷量需求進(jìn)行對(duì)空調(diào)機(jī)組的管理。（6）根據(jù)制冷負(fù)荷不同變化使空調(diào)機(jī)組始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)下。2.3系統(tǒng)組成珠海優(yōu)華節(jié)能技術(shù)有限公司開發(fā)的“機(jī)電設(shè)備節(jié)能運(yùn)行控制系統(tǒng)”，由兩部分所組成，一部分是以可編程控制器為主體的監(jiān)測控制硬件平臺(tái)；另一部分是以計(jì)算機(jī)為主體的系統(tǒng)智能管理軟件平臺(tái)。231 監(jiān)測控制硬件平臺(tái)包括PLC可編程中央控制柜和現(xiàn)場采集控制元件等。 中央控制柜由PLC（可編程控制器）實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)工況各個(gè)運(yùn)行參數(shù)，溫度（實(shí)時(shí)檢測冷凍水供、回水及冷卻水供、

5、回水溫度）；壓力（檢測冷凍供、回水及冷卻供、回水壓力）；對(duì)冷凍水泵、冷卻水泵、電動(dòng)蝶閥的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行自動(dòng)發(fā)出控制指令。 可編程中央控制柜組成的硬件控制平臺(tái)可隨時(shí)以自動(dòng)/手動(dòng)切換方式介入或退出對(duì)冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻水塔風(fēng)機(jī)、電動(dòng)蝶閥的自動(dòng)/手動(dòng)控制。現(xiàn)場采集控制元件主要包含了安裝在管道上的溫度傳感器、壓力傳感器和電動(dòng)蝶閥等。三、控制功能說明3.1、變頻水泵控制系統(tǒng)中央空調(diào)水泵設(shè)備：冷凍水泵4臺(tái)，冷卻水泵4臺(tái)，冷卻塔風(fēng)機(jī)4臺(tái)。3.2、系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容3.2.1變頻水泵控制系統(tǒng)啟停水泵系統(tǒng)可以通過變頻控制/工頻控制轉(zhuǎn)換開關(guān)切換：可以隨時(shí)設(shè)置變頻控制和工頻控制水泵，方便操作人員對(duì)水泵系統(tǒng)操作與維護(hù)運(yùn)行狀態(tài)

6、監(jiān)視。監(jiān)視當(dāng)前各機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式故障報(bào)警監(jiān)視，故障報(bào)警監(jiān)測與報(bào)警提示。變頻控制：當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置于變頻控制位置時(shí)，冷凍水泵、冷卻水泵主要通過變頻器和中央控制柜PLC（可編程控制器）實(shí)時(shí)采集過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算得出的給定值運(yùn)行。冷凍水泵和冷卻水泵的輸出功率可根據(jù)負(fù)荷不同做出無期限調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了水泵系統(tǒng)功率損耗實(shí)時(shí)跟隨負(fù)荷的變化而變化；使水泵系統(tǒng)做出更多有用功，不浪費(fèi)每一度電；為用戶精打細(xì)算。工頻控制：當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置于工頻控制位置時(shí)，冷凍水泵、冷卻水泵不通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)水泵控制。整個(gè)水泵系統(tǒng)控制由現(xiàn)有控制柜上按鈕開關(guān)和交流接觸器控制，方便操作人員和專業(yè)技術(shù)調(diào)試和檢修。對(duì)于整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)在初期設(shè)計(jì)

7、時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)水泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往都是根據(jù)整棟大廈的用冷量最大負(fù)荷時(shí)設(shè)計(jì)，而且有的還比最大用冷量還要預(yù)大。這樣在負(fù)荷較小的情況下水泵系統(tǒng)這時(shí)就做了許多無用功，大大浪費(fèi)了能源。而采用變頻器使水泵系統(tǒng)的輸出功率隨負(fù)荷的變化而變，大大減少電能浪費(fèi)。通過變頻/工頻控制轉(zhuǎn)換開關(guān)使整個(gè)水泵設(shè)備操作系統(tǒng)更人性化和智能化。3.3、控制說明3.3.1.負(fù)荷分析計(jì)算通過對(duì)冷凍水供水、回水溫度；冷凍水壓力差以及冷凍水流量的綜合監(jiān)測、分析、計(jì)算，以及運(yùn)行方式的分析參數(shù)，得到空調(diào)系統(tǒng)的不同負(fù)荷比例工況下的總冷負(fù)荷量。3.3.2、聯(lián)動(dòng)控制根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷量的變化，冷凍水出水、回水溫度變化，以及相應(yīng)的壓力差變化進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)的對(duì)

8、水泵設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制。冷卻水塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行將根據(jù)冷卻回水溫度進(jìn)行自動(dòng)控，投入和退出進(jìn)行了合理控制和管理。3.3.3、水冷冷水機(jī)組群控中央空調(diào)制冷主機(jī)的效率特性通常隨著負(fù)荷的變化而變化，并在某一負(fù)荷率下具有最佳效率。對(duì)于單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，運(yùn)用模糊優(yōu)化的控制方法可以達(dá)到系統(tǒng)能源配置的最佳，但是對(duì)于整個(gè)機(jī)組群，則需要考慮其整體轉(zhuǎn)換效率的機(jī)組的群控策略。在多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行工況下，根據(jù)所采集的流量與溫差計(jì)算出當(dāng)前的實(shí)際負(fù)荷，并以歷史記錄的各型主機(jī)的技術(shù)參數(shù)及負(fù)荷效率特性為依據(jù)，通過模糊推理規(guī)則建立的主機(jī)群控模型來確定需要投入運(yùn)行的主機(jī)臺(tái)數(shù)及具體機(jī)組，確保系統(tǒng)具有最高的運(yùn)行效率。3.3.4、故障報(bào)警通過觸模屏可監(jiān)測

9、各設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)的對(duì)各采集參數(shù)進(jìn)行分析，如有異常或故障和傳感器、變送器參數(shù)沒有變化，則及時(shí)在監(jiān)控系統(tǒng)中顯示，并先發(fā)出預(yù)警，隨后報(bào)警提示，同時(shí)記錄下報(bào)警時(shí)間、報(bào)警設(shè)備、故障內(nèi)容。3.4、變頻水泵監(jiān)控內(nèi)容：3.4.1、冷凍水泵 A、冷凍水泵啟動(dòng)/停止控制。 B、冷凍水泵運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)。 C、冷凍水泵熱過載故障。 D、冷凍水泵的運(yùn)行頻率。 3.4.2、冷卻水泵 A、冷卻水泵啟動(dòng)/停止控制。 B、冷卻水泵運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)。 C、冷卻水泵熱過載故障。 D、冷卻水泵的運(yùn)行頻率。 3.4.3、冷卻水塔風(fēng)機(jī) A、冷卻水塔風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止控制。 B、冷卻水塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)。 3.4.4、變頻器 A、變頻器

10、運(yùn)行頻率。 B、變頻器故障。四、監(jiān)控系統(tǒng)4.1.變頻水泵系統(tǒng)拓?fù)鋱D五、產(chǎn)品選型1. 可編程控制器選用國際品牌西門子PLC。2. 低壓電氣選用國際品牌施耐德產(chǎn)品。3. 傳感器選用知名品牌昆侖工控產(chǎn)品。4. 變頻器選用ABB高效節(jié)能變頻器。5. 工控電腦顯示器選用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)觸模式顯示屏。六、節(jié)能效果61 水泵系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及預(yù)算空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)荷計(jì)算與設(shè)計(jì)，并且還預(yù)留了一定設(shè)計(jì)余量。而實(shí)際運(yùn)行時(shí)冷凍水泵和冷卻水泵卻不能根據(jù)負(fù)載變化而隨之得出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，完成自動(dòng)控制，存在大量的能源浪費(fèi)。根據(jù)水泵固有特性和技術(shù)參數(shù)，變頻控制技術(shù)是水泵節(jié)能效果最理想選擇。變頻控制是根據(jù)冷凍系統(tǒng)和冷

11、卻系統(tǒng)的負(fù)載變化而隨之調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速來控制水流量，來滿足中央空調(diào)系統(tǒng)最佳工作情況下所需要的冷凍水和冷卻水作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)在高效率節(jié)能的條件下運(yùn)行。根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩性質(zhì)和三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)綜合計(jì)算，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)的功率損耗會(huì)大大減少。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的理論認(rèn)證得出如下推算公式：降低的功率消耗：P=P01-（N1/N0）3 公式（1）減少的流量：Q=Q01-（N1/N0） 公式（2）N1-改變后的轉(zhuǎn)速；N0-原電機(jī)轉(zhuǎn)速；P0-原電機(jī)轉(zhuǎn)速下電機(jī)所消耗功率；Q0-原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量；由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，而功率的減少卻與轉(zhuǎn)速減速減少的三次方成正比。變頻水泵的作用主要是改變水泵系統(tǒng)輸出功率和水流量來調(diào)節(jié)機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載變化的配合使用，因?yàn)樗孟到y(tǒng)原設(shè)計(jì)時(shí)已預(yù)留了一定的余量和空調(diào)系統(tǒng)負(fù)載不斷的變化；末端空調(diào)機(jī)增多時(shí)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)載將