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1、中山太阳城 BAS 冷源群控方案1 群控介绍作为一栋现代化建筑物，致力于创造一个高效节能、绿色环保、舒适、高性 能价格比、温馨而安全的环境。广晟国际大厦项目对建筑物机电设备节能方面有 很高的要求，建筑物内分布着冷水机、电梯、高低压变配电柜、大量的空调风柜、 给排水泵等机电设备，这种情况下，建筑物内的所有机电设备如何进行统一管理， 如何节能控制，如何收集报表进行数据分析，就显得尤为重要,该项目节能系统 的关键。群控范围针对太阳城项目，主要冷源群控方案主要包括以下几个方面：（1）的设备编号及点表（2）冷源群控系统监控原理（3）冷源群控系统整体节能控制（4）冷源群控系统主要算法（5）冷源群控系统功能
2、2 冷源群控系统监控原理太阳城项目项目采用了冷冻水泵变频、冷却水泵，如何保证各设备稳定协调运行并做到节能控制是本系统节能管理的关键。冷源群控功能1）节能-控制器实时检测系统的负荷情况，根据负荷大小和累计运行时间法，启停 相应的冷水机组和相关设备，使冷水机组制冷能力和系统实际负荷匹配， 冷源系统群控避免多开机，降低运行费用。- 根据系统负荷对冷却泵、冷冻泵变频及台数控制，节约能源。- 根据冷却水温度启停冷却塔风机台数。- 根据系统运行情况，对冷水机组出水温度设定，降低运行费用。2）控制- 设备顺序启停并有连锁保护。- 根据实际需求设定冷却水回水温度。- 根据末端压差值、温度与压差设定值的比较，自
3、动调整水泵频率与支管阀 门的开度来控制每个支管的流量。3）管理- 实现自动化控制，减少操作失误。- 延长机组寿命，提高设备利用率。- 降低操作人员劳动强度。- 实现计算机集中监控（在冷水机组机房可以独立监控），提高管理效率及 反应速度。冷源群控监控原理说明本设计从冷站整体效率出发的控制策略，即当冷站系统中所需控制的目标有 多个时，协调各自之间的逻辑关系，协调冷机控制、冷冻水泵控制、冷却水泵控 制、冷却塔控制甚至是末端调节之间的关系。本章节以地下一层机组群控系统作为依据叙述相关控制原理，其它系统与之 类似。2.2.1 冷水机组控制冷水机组是整个中央空调系统的心脏，自控节能控制系统以冷水机组为中
4、心，着眼于整个空调系统，根据冷水机组的运行可靠性要求，自动控制辅助设备， 主要包括冷冻水泵，冷却塔风机，风柜风机的功率消耗。我们在谈具体的节能控 制策略前，必须先了解冷水机组的运行特性曲线。任何不顾及冷水机组本身运 行特性而进行的控制都是后患无穷的，引起冷水机组喘振、结冰等是目前一些 控制系统造成的常见问题。由于太阳城项目将采取一次泵变频控制方式，故对冷水机组要求是强制明确 的。针对冷水机组的选择：1、蒸发器最小流量限制冷水机组蒸发器最小水流量限值能否小于冷冻机设计流量值的 50%。2、流量变化率限制冷水机组蒸发器每分钟流量能否达到 50% 。3、蒸发器额定水阻力限制冷水机组蒸发器额定水阻力尽
5、可能保持在相等的水平。4、COP 波动变流量的范围内，冷水机组 COP 波动不大。从以上要求可以看出：控制系统如何和冷水主机通讯是控制系统稳定运行的 关键。另外从太阳城项目设计分析：冷水机组能耗占整个机房系统 60左右比例， 故如何利用好冷水机组是是否节能的关键。1) 开机控制系统采集冷水主机各设备，如手自动状态、有无故障状态、水流开关等系统 能开机数，并以时间、主机大小排序主机系统。开机子程序收到开机指令后，进 入开机步骤。开启主机各蝶阀，启动冷却泵、冷冻泵，投入冷却塔，最后开主机。 系统当收到个蝶阀、泵故障就关闭相关启动的设备，进入启动备用主机系统。系统根据室外温湿度、数据库中的历史时间负
6、荷表、现场负荷需求区域要求 等预测需要开启的台数，同时根据输入的水温设定值判断是冬天还是夏天。夏天 就按减机模式运行（开机时以最大计算负荷启机，再根据负荷逐渐减机）。冬天 就按加机模式运行（开机时单台运行，再根据负荷逐减加机）；冬季夏季定义由 室外环境（室外温湿度）决定。2）停机控制关机子程序分紧急关闭和正常关闭。紧急关闭流程为同时关闭主机、水 泵、冷却塔再关闭蝶阀。正常关闭流程先是主机，接着冷却泵、冷却塔、冷 却蝶阀，再根据冷冻水温度延时关闭冷冻泵和冷冻蝶阀。关闭主机一台后延 时 60 秒再关闭下台主机，关闭步骤同上。3）加减机控制通过主机电流百分比计算主机负载情况，举例：主机加减运行是根据
7、主机的 电流百分比，为主要冷负荷参数进行加减主机，主机电流百分比是冷水机组里的 参数，它直接反映了系统的负荷大小。当运行中的主机电流百分比在 30 分钟内 都大于 95%时，程序根据冷水系统的负荷需求启动累计运行时间最短的主机系 统。当电流百分比在 30 分钟内都小于 60%时，则关闭累计运行时间最长的主机 系统。为什么采用电流百分比作为加减机控制依据，而不采用负荷计算作为加减 机控制依据。因为设计时冷水机组提供的仅仅是标准工况的制冷量，并不适合 各地的环境环境，也就是说一台 1000TR 的冷水机组，在某种场合可能冲到 1100TR。所以只有电流百分比才能正确反映一台冷水机组的运行情况。举例
8、：太阳城地下一层有700TR冷水机组2台，300TR冷水机组2台，若按 现场负荷计算所得现在需要750TR冷量,那么按照传统方式需要开启1台700TR 和1台300TR的冷水机组。而按照电流百分比可以准确反映出700TR冷水机组 在此刻工况下是否只需运行700TR冷水机组。4）流量允许控制不同的冷水机组配置，允许的冷冻水流量变化范围不同，一次冷冻水泵允许 的频率变化范围不同，而且冷冻水流量改变过快，将引起冷水机组的运行工况变 化过快，影响机组的运行安全性，引起整个系统运行波动或者频繁调节（尤其针 对离心机组）。冷水机组的安全可靠运行，须保证整个制冷系统具有合适的排气压力与进气 压力的压比和压差
9、，在不同的运行外界环境条件下，不同的负荷需求情况下，冷 水机组具有不同的最小水流量要求，这是冷水机组设计制造完成后所具有的固有 特性。故在每台冷水机组冷冻水进出口安装水管压力传感器，用于监测进出口的 压差。保证冷水机组在流量允许的范围内运行。5）通讯接口 为了获取电流百分比等冷水机组的实际数据，需要冷水机组提供接口提供给 控制系统数据。冷水机组提供给BAS系统的参数包括但不局限于以下内容：冷水主机电机参数，包括：电压、电流、输入/输出功率、有功电度、累计 使用时间；压缩机参数，包括：导叶开度、扩压器开度、膨胀阀开度、油箱油温、油压 等主机控制数据；冷凝器参数，包括：冷凝压力、冷凝液温度、冷却水
10、入口温度、冷却水出口 温度、冷却水温度差、冷却水进水压力、冷却水出水压力等；蒸发器参数，包括：蒸发压力、蒸发温度、冷水入口温度、冷水出口温度、 冷水温度差、冷水进水压力、冷水出水压力等。4.2.2 冷冻水泵控制1）启停泵控制 系统采集冷冻水泵各状态如手自动状态、有无故障状态等系统能启泵数，并 以时间排序主机系统。停泵子程序分紧急关闭和正常关闭。紧急关闭流程为同时 关闭主机、水泵、冷却塔再关闭蝶阀。正常关闭流程先是主机，接着冷却泵、冷 却塔、冷却蝶阀，再根据冷冻水温度关闭冷冻泵和冷冻蝶阀。2）变频及加减泵控制冷冻水泵为变频泵，冷冻水泵控制采用定压差控制同步变频法 ,在末端管路 不利位置设置压差测
11、点。冷冻水泵的频率由一个压差调节 PID 回路来控制，读取 多个压差测点，低选其输出作为 PID 回路的 PV 值，目的保证系统中最不利环节 的流量需求。比较PV与PID回路的压差设定点SP值，当PVvSP，说明系统压差 偏小，由PID增加输出使变频器频率提高，反之PID降低输出使频率降低。当检 测到变频器达到工频并维持若干分钟（预设 10 分钟）以上，程序自动启动1 台 冷冻变频泵的投入。循环执行上述流程，以此类推投入更多的泵。假如运行台数 是n（n=2）台，当检测到末端回水流量小于n-1台泵的设计流量的90%并维持 若干分钟（预设10分钟），程序退出1台泵的运行。循环执行变频控制流程及检
12、测流量反馈，以决定冷冻水泵是否卸载。3）变频预测控制 系统全面监测了现场空调机组风柜的运行状况和冷水机组的运行状态参数，根据现场负荷的变化趋势（比如空调机组末端阀门的开度综合情况、回水温度变 化的幅度。室外环境的变化等），预测一次冷冻水泵须调频的范围，快速调节系 统的运行状态，使整个系统尽可能达到稳定运行状态，避免系统的波动过大和频 繁调节，提高系统调试的可靠性和准确性。比如此时现场10台空调机组在运行， 10分钟后变成12台空调机组在运行。 那么冷冻水泵将根据算法粗调频率，再根据不利点压差进行细调。4）允许变频范围控制 变频范围控制除了保证变频器在允许范围内变频之外，还需充分考虑冷水机组允许
13、的流量变化范围。5）支管电动阀调节控制 每个支管都应计算，单个支管的温度流量和压力参数，用温度流量开控制支管阀门的开度，用压力来保证支管在最小压力下运行。4.2.3 冷却水泵控制1）启停泵控制系统采集冷却水泵各状态如手自动状态、有无故障状态等系统能启泵数，并 以时间排序主机系统。停泵子程序分紧急关闭和正常关闭。紧急关闭流程为同时 关闭主机、水泵、冷却塔再关闭蝶阀。正常关闭流程先是主机，接着冷却泵、冷 却塔、冷却蝶阀，再根据冷冻水温度关闭冷冻泵和冷冻蝶阀。4.2.5 其它常规控制1）开/关机顺序控制冷源设备的开机顺序：冷却水泵倉冷冻水泵&冷却塔&冷水机组；冷源 设备的关机顺序：冷水机组必冷却水泵
14、必冷却塔&冷冻水泵。2）连锁控制 系统通过硬件节点保证上述的开/关机顺序正确执行，同时软件上也做连锁 控制。3）时间优先控制 系统对设备的运行时间有记录和积算功能，启动设备时为确保设备平均使用, 系统判断使用时间数较低之设备会优先使用,防止固定使用同一台设备,使设备 使用寿命短,相反若是停机时也会优先关闭使用时数较高之设备，所有具备备用 功能的设备都需要考虑。举例：若此时有两台水泵在待用状态，其中一台使用时间为 200小时，另 外一台使用时间为220小时，那么若需要增加水泵，先启动时间短的水泵（前 提是此台水泵不是在手动或有故障的状况下）。而经过25小时的运行后，这台 水泵已经超过另外一台水泵
15、的运行时间，此时不会停止目前运行的水泵，系统 将按照预设程序比如一周时间再做切换控制。4）故障和报警处理阀门的故障 设备能代替的场合,则发出警告信息，同时自动转移到能代替的机器 （如冷 水机组、冷却塔） 。设备不存在代替的场合，则发出警告信息停机。泵的故障冷冻水泵和冷却水泵：存在备用水泵，则使用备用水泵，不存在备用水泵， 则启动备用冷水机组回路。冷水机组的故障运转当中的冷水机组发生故障而停机的场合, 使下位备用的启动优先度高 的冷水机组自动启动。故障警报若一套设备在启动运行中，某一设备在系统发生开启信号后，无法在一定 时间内反馈正确运行状态，系统将产生该设备开启失败警报，并同时反向关闭该 套设备，并且改为手动状态。若一套设备在关闭中，某一设备在系统发出关闭信号后，无法在一定时间内 反应正确停止状态，系统将产生该设备关闭失败警报，停止关闭该套设备中的后 续设备。水泵备用控制某一冷却水泵或一级冷水水泵因故障无法使用、导致与之相关的整套设备无 法使用，则发出警报，下次启动时自动地切换为备用的泵启动。5冷源群控系统整体节能控制在以上节中描述了冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等主要设备的监控原理。按照以上所有设备的控制都是孤立的各个“局部效率”的控制。如何协调各自之间的逻辑关系，如何协调冷机控制、冷冻水泵控制、冷却水泵控制、冷却塔控制甚至是末端调节之间的关系，因此需
