機房變頻水泵控制系統(tǒng)設計方案 精品.docx

中央空調機房水泵變頻控制系統(tǒng)節(jié)能方案一、方案概述空調機房水泵變頻控制系統(tǒng)是按照空調機房的運行要求和節(jié)能理念進行設計，對空凋機房水泵設備運行進行監(jiān)測、控制與管理。空調機房水泵設備變頻控制和監(jiān)控系統(tǒng)與分部控制最大的區(qū)別，在于對機房水泵設備運行控制的深度與管理進行智能化。根據(jù)負載的變化進行自動調節(jié)水泵輸出功率，降低了能源的浪費和運行費用。水泵變頻自動控制講究對設備運行實施深層次的邏輯控制，并提供智能化實時優(yōu)化管理。從而使空調機組和水泵設備在高效率、高能效比的工況環(huán)境下實現(xiàn)自動化的經(jīng)濟合理運行。二、系統(tǒng)介紹中央空調機房變頻水泵控制系統(tǒng)是一個對中央空調制冷系統(tǒng)設備進行聯(lián)動自動控制系統(tǒng)。2.1特點 提高空調系統(tǒng)運行效率。 自動化程度高。 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、投資回報高。 操作界面人性化、智能化。 提高了空調系統(tǒng)的智能管理。 便于操作人員監(jiān)控。 使整個空調機房水泵設備匯集到一個操作平臺上進行監(jiān)控和管理。2.2基本功能 變頻水泵能夠自動調節(jié)空調系統(tǒng)設備最佳負荷工況運行。 水泵系統(tǒng)設備最佳負荷運行控制。 多點分布式數(shù)據(jù)實時采集，計算機后臺集中控制管理。 實時負荷分析計算，按需供冷。 控制系統(tǒng)自動優(yōu)化升級（由人工輸入指令）。 實時監(jiān)控空調機房水泵設備運行情況。 提高空調機房設備安全可靠運行。 當空調機房水泵設備出現(xiàn)故障時，能夠快速的提出報警并分析故障原因。 能夠有效的記錄空調機房水泵設備運行情況。221 變頻水泵系統(tǒng)重點在于自動控制與經(jīng)濟化智能管理，具體在以下幾個方面：（1）水泵設備運行控制與管理。（2）季節(jié)供冷量判斷控制與管理。（3）變頻水泵根據(jù)進出水溫度和壓力運行控制。（3）負荷跟隨運行與管理。（3）水泵運行工況監(jiān)測與管理。（4）系統(tǒng)運行優(yōu)化管理。（5）根據(jù)現(xiàn)場實際情況的冷量需求進行對空調機組的管理。（6）根據(jù)制冷負荷不同變化使空調機組始終運行在最佳狀態(tài)下。2.3系統(tǒng)組成珠海優(yōu)華節(jié)能技術有限公司開發(fā)的“機電設備節(jié)能運行控制系統(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；另一部分是以計算機為主體的系統(tǒng)智能管理軟件平臺。231 監(jiān)測控制硬件平臺包括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）實時采集系統(tǒng)工況各個運行參數(shù)，溫度（實時檢測冷凍水供、回水及冷卻水供、回水溫度）；壓力（檢測冷凍供、回水及冷卻供、回水壓力）；對冷凍水泵、冷卻水泵、電動蝶閥的聯(lián)動運行自動發(fā)出控制指令。 可編程中央控制柜組成的硬件控制平臺可隨時以自動/手動切換方式介入或退出對冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻水塔風機、電動蝶閥的自動/手動控制?，F(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)中央空調水泵設備：冷凍水泵4臺，冷卻水泵4臺，冷卻塔風機4臺。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/工頻控制轉換開關切換：可以隨時設置變頻控制和工頻控制水泵，方便操作人員對水泵系統(tǒng)操作與維護運行狀態(tài)監(jiān)視。監(jiān)視當前各機組的運行狀態(tài)及運行模式故障報警監(jiān)視，故障報警監(jiān)測與報警提示。變頻控制：當轉換開關設置于變頻控制位置時，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）實時采集過來的數(shù)據(jù)進行分析運算得出的給定值運行。冷凍水泵和冷卻水泵的輸出功率可根據(jù)負荷不同做出無期限調節(jié)，實現(xiàn)了水泵系統(tǒng)功率損耗實時跟隨負荷的變化而變化；使水泵系統(tǒng)做出更多有用功，不浪費每一度電；為用戶精打細算。工頻控制：當轉換開關設置于工頻控制位置時，冷凍水泵、冷卻水泵不通過監(jiān)控系統(tǒng)對水泵控制。整個水泵系統(tǒng)控制由現(xiàn)有控制柜上按鈕開關和交流接觸器控制，方便操作人員和專業(yè)技術調試和檢修。對于整個空調系統(tǒng)在初期設計時，設計人員對水泵系統(tǒng)的設計往往都是根據(jù)整棟大廈的用冷量最大負荷時設計，而且有的還比最大用冷量還要預大。這樣在負荷較小的情況下水泵系統(tǒng)這時就做了許多無用功，大大浪費了能源。而采用變頻器使水泵系統(tǒng)的輸出功率隨負荷的變化而變，大大減少電能浪費。通過變頻/工頻控制轉換開關使整個水泵設備操作系統(tǒng)更人性化和智能化。3.3、控制說明3.3.1.負荷分析計算通過對冷凍水供水、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、計算，以及運行方式的分析參數(shù)，得到空調系統(tǒng)的不同負荷比例工況下的總冷負荷量。3.3.2、聯(lián)動控制根據(jù)系統(tǒng)負荷量的變化，冷凍水出水、回水溫度變化，以及相應的壓力差變化進行分析，實時的對水泵設備的聯(lián)動控制。冷卻水塔風機運行將根據(jù)冷卻回水溫度進行自動控，投入和退出進行了合理控制和管理。3.3.3、水冷冷水機組群控中央空調制冷主機的效率特性通常隨著負荷的變化而變化，并在某一負荷率下具有最佳效率。對于單臺機組運行，運用模糊優(yōu)化的控制方法可以達到系統(tǒng)能源配置的最佳，但是對于整個機組群，則需要考慮其整體轉換效率的機組的群控策略。在多臺機組并聯(lián)運行工況下，根據(jù)所采集的流量與溫差計算出當前的實際負荷，并以歷史記錄的各型主機的技術參數(shù)及負荷效率特性為依據(jù)，通過模糊推理規(guī)則建立的主機群控模型來確定需要投入運行的主機臺數(shù)及具體機組，確保系統(tǒng)具有最高的運行效率。3.3.4、故障報警通過觸模屏可監(jiān)測各設備的運行情況，實時的對各采集參數(shù)進行分析，如有異?；蚬收虾蛡鞲衅鳌⒆兯推鲄?shù)沒有變化，則及時在監(jiān)控系統(tǒng)中顯示，并先發(fā)出預警，隨后報警提示，同時記錄下報警時間、報警設備、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/停止控制。 B、冷凍水泵運行/停止狀態(tài)。 C、冷凍水泵熱過載故障。 D、冷凍水泵的運行頻率。 3.4.2、冷卻水泵 A、冷卻水泵啟動/停止控制。 B、冷卻水泵運行/停止狀態(tài)。 C、冷卻水泵熱過載故障。 D、冷卻水泵的運行頻率。 3.4.3、冷卻水塔風機 A、冷卻水塔風機啟動/停止控制。 B、冷卻水塔風機運行/停止狀態(tài)。 3.4.4、變頻器 A、變頻器運行頻率。 B、變頻器故障。四、監(jiān)控系統(tǒng)4.1.變頻水泵系統(tǒng)拓撲圖五、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)標準觸模式顯示屏。六、節(jié)能效果61 水泵系統(tǒng)節(jié)能技術及預算空調系統(tǒng)在設計時，中央空調系統(tǒng)都是按最大負荷計算與設計，并且還預留了一定設計余量。而實際運行時冷凍水泵和冷卻水泵卻不能根據(jù)負載變化而隨之得出相應的調節(jié)，完成自動控制，存在大量的能源浪費。根據(jù)水泵固有特性和技術參數(shù)，變頻控制技術是水泵節(jié)能效果最理想選擇。變頻控制是根據(jù)冷凍系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的負載變化而隨之調整水泵的轉速來控制水流量，來滿足中央空調系統(tǒng)最佳工作情況下所需要的冷凍水和冷卻水作出相應的調節(jié)，使整個空調系統(tǒng)在高效率節(jié)能的條件下運行。根據(jù)三相異步電動機電磁轉矩性質和三相異步電動機調速技術綜合計算，水泵電機轉速下降，電機的功率損耗會大大減少。根據(jù)實踐經(jīng)驗和相關的理論認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-改變后的轉速；N0-原電機轉速；P0-原電機轉速下電機所消耗功率；Q0-原電機轉速下所產(chǎn)生的水泵流量；由上式可以看出流量的減少與轉速減少的一次方成正比，而功率的減少卻與轉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節(jié)機組的最佳運行狀態(tài)和負載變化的配合使用，因為水泵系統(tǒng)原設計時已預留了一定的余量和空調系統(tǒng)負載不斷的變化；末端空調機增多時空調系統(tǒng)負載將會隨之增大，而末端空調機減少用時空調系統(tǒng)負載也會隨之相對減少。我們通過變頻水泵把原設計預留的余量和冷負載變化時節(jié)省下來和