CN107166682B - 一种基于智能模组的空调冷源控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于智能模组的空调冷源控制系统，包括多套智能模组；所述智能模组中包括制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷冻水泵变频装置、模组智能控制器，冷冻水泵、制冷机组、冷却塔风机、冷却水泵、制冷机组依次管道连接，冷冻水泵均通过冷水回水支管管道接入自回水总管，制冷机组均通过冷水供水支管管道接出至供水总管，制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵变频装置均由模组智能控制器连接控制，冷冻水泵变频装置连接控制冷冻水泵。本发明将具有密切逻辑关系的空调冷源设备划分为若干模组，对应每个模组配置独立的模组智能控制单元，可独立实现空调冷源的制备和智能化运行，模组智能控制单元用于实现对模组设备的智能化控制。

Description

一种基于智能模组的空调冷源控制系统

技术领域

本发明涉及一种基于智能模组的空调冷源控制系统。

背景技术

在工厂、集中供冷站等较为复杂的中央空调系统中，冷源站往往包含多台制冷机组、水泵、冷却塔风机等设备，目前一般常采用楼宇设备自控系统或可编程逻辑控制器来构建控制系统，这两种方式都是面向点的控制，一台设备包含若干个控制点，在实施自动控制系统时，就需要进行比较复杂的基于点为对象的控制逻辑组态，在增加或减少设备时，需要对之前的控制软件重新进行编程组态、甚至是推翻重新来做，且整个控制系统需要进行重新调试，这不光要花费较长的调试时间而且要投入较多人力和成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于智能模组的空调冷源控制系统，该基于智能模组的空调冷源控制系统将具有密切逻辑关系的空调冷源设备划分为若干模组，对应每个模组配置独立的模组智能控制单元，可独立实现空调冷源的制备和智能化运行，模组智能控制单元用于实现对模组设备的智能化控制。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种基于智能模组的空调冷源控制系统，包括多套智能模组；所述智能模组中包括制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷冻水泵变频装置、模组智能控制器，冷冻水泵、制冷机组、冷却塔风机、冷却水泵、制冷机组依次管道连接，冷冻水泵均通过冷水回水支管管道接入自回水总管，制冷机组均通过冷水供水支管管道接出至供水总管，制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵变频装置均由模组智能控制器连接控制，冷冻水泵变频装置连接控制冷冻水泵，模组智能控制器均连接至网络交换机。

所述冷冻水泵还连接有冷水泵电力监测仪，冷水泵电力监测仪由模组智能控制器连接控制；所述制冷机组还接有制冷机组电力监测仪，制冷机组电力监测仪由模组智能控制器连接控制。

所述冷冻水泵和制冷机组之间的管道连接上设置有电动冷水连通阀，电动冷水连通阀由模组智能控制器连接控制。

所述冷却水泵和制冷机组之间的管道连接上设置有电动冷却水连通阀，电动冷却水连通阀由模组智能控制器连接控制。

所述制冷机组和冷却塔风机之间的管道连接上设置有电动冷却塔进水阀，电动冷却塔进水阀由模组智能控制器连接控制。

所述冷冻水泵和制冷机组的管道连接上设置有冷水回水温度传感器和冷水流量传感器，冷水回水温度传感器和冷水流量传感器均连接至模组智能控制器。

所述冷却塔风机接有塔风机电力监测仪和塔风机变频装置，塔风机电力监测仪和塔风机变频装置均由模组智能控制器连接控制。

所述冷却水泵接有冷却水泵电力监测仪和冷却水泵变频装置，冷却水泵电力监测仪和冷却水泵变频装置均由模组智能控制器连接控制。

所述冷水供水支管上设置有冷水供水温度传感器，冷水供水温度传感器通信连接至模组智能控制器。

所述智能模组数量为三套，分别为第一智能模组、第二智能模组、第三智能模组。

本发明的有益效果在于：将具有密切逻辑关系的空调冷源设备划分为若干模组，对应每个模组配置独立的模组智能控制单元，可独立实现空调冷源的制备和智能化运行，模组智能控制单元用于实现对模组设备的智能化控制。

附图说明

图1是本发明的连接示意图；

图中：1-制冷机组，2-冷冻水泵，3-冷却水泵，4-冷却塔风机，5-冷水回水温度传感器，6-冷水供水温度传感器，7-冷水流量传感器，8-冷却水供水温度传感器，9-冷却水回水温度传感器，10-冷水供水支管，11-冷水回水支管，12-冷却水供水管，13-冷却水回水管，14-制冷机组电力监测仪，15-冷水泵电力监测仪，16-冷却水泵电力监测仪，17-塔风机电力监测仪，18-冷冻水泵变频装置，19-冷却水泵变频装置，20-塔风机变频装置，21-电动冷水连通阀，22-电动冷却水连通阀，23-电动冷却塔进水阀，24-模组智能控制器，25-供水总管，26-回水总管，27-第一智能模组，28-第二智能模组，29-第三智能模组，30-网络交换机。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的一种基于智能模组的空调冷源控制系统，包括多套智能模组；所述智能模组中包括制冷机组1、冷冻水泵2、冷却水泵3、冷却塔风机4、冷冻水泵变频装置18、模组智能控制器24，冷冻水泵2、制冷机组1、冷却塔风机4、冷却水泵3、制冷机组1依次管道连接，冷冻水泵2均通过冷水回水支管11管道接入自回水总管26，制冷机组1均通过冷水供水支管10管道接出至供水总管25，制冷机组1、冷却水泵3、冷冻水泵变频装置18均由模组智能控制器24连接控制，冷冻水泵变频装置18连接控制冷冻水泵2，模组智能控制器24均连接至网络交换机30。

所述冷冻水泵2还连接有冷水泵电力监测仪15，冷水泵电力监测仪15由模组智能控制器24连接控制；所述制冷机组1还接有制冷机组电力监测仪14，制冷机组电力监测仪14由模组智能控制器24连接控制。

所述冷冻水泵2和制冷机组1之间的管道连接上设置有电动冷水连通阀21，电动冷水连通阀21由模组智能控制器24连接控制。

所述冷却水泵3和制冷机组1之间的管道连接上设置有电动冷却水连通阀22，电动冷却水连通阀22由模组智能控制器24连接控制。

所述制冷机组1和冷却塔风机4之间的管道连接上设置有电动冷却塔进水阀23，电动冷却塔进水阀23由模组智能控制器24连接控制。

所述冷冻水泵2和制冷机组1的管道连接上设置有冷水回水温度传感器5和冷水流量传感器7，冷水回水温度传感器5和冷水流量传感器7均连接至模组智能控制器24。

所述冷却塔风机4接有塔风机电力监测仪17和塔风机变频装置20，塔风机电力监测仪17和塔风机变频装置20均由模组智能控制器24连接控制。

所述冷却水泵3接有冷却水泵电力监测仪16和冷却水泵变频装置19，冷却水泵电力监测仪16和冷却水泵变频装置19均由模组智能控制器24连接控制。

所述冷水供水支管10上设置有冷水供水温度传感器6，冷水供水温度传感器6通信连接至模组智能控制器24。

所述智能模组数量为三套，分别为第一智能模组27、第二智能模组28、第三智能模组29。

基于上述，本发明将具有密切逻辑关系的空调冷源设备划分为若干模组，对应每个模组配置独立的模组智能控制单元，构成1套智能模组，1套典型的智能模组包括：1套模组智能控制单元、1台制冷机组、1台冷水泵、1台冷却水泵、1台冷却塔风机、1只电动冷水连通阀、1只电动冷却水连通阀、1只电动冷却塔进水阀；每套智能模组可独立实现空调冷源的制备和智能化运行，模组智能控制单元用于实现对模组设备的智能化控制。

其中，1套模组智能控制单元包括：1台模组智能控制器24、1只冷水回水温度传感器5、1只冷水供水温度传感器6、1只冷却水供水温度传感器8、1只冷却水回水温度传感器9，1只冷水流量传感器7，1只制冷机组电力监测仪14、1只冷水泵电力监测仪15、1只冷却水泵电力监测仪16、1只冷却塔风机电力监测仪17、1台冷水泵变频控制装置18、1台冷却水泵变频控制装置19、1台冷却塔风机变频控制装置20、1只电动冷水连通阀21、1只电动冷却水连通阀22、1只电动冷却塔进水阀23。制冷机组1冷凝器、冷却水泵3、冷却塔塔风机4、电动冷却水连通阀22、电动冷却塔进水阀23、冷却水供水管12、冷却水回水管13构成冷却水循环，制冷机组1蒸发器、冷水泵2、电动冷水连通阀21、冷水供水支管10、冷水回水支管11构成冷水循环。

本发明的第一个特点是模组内自动控制。每个模组通过内部的模组智能控制单元对模组内设备进行联动启停，模组智能控制单元根据采集到的相关环境参数进行自动运算，通过智能控制单元内置的变频控制装置对冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机进行转速调节，以达到节约能耗的目的。

本发明的第二个特点是模组间无中心群优化。各模组的模组智能控制单元通过以太网连接在一起，模组间通过通信方式互相共享运行数据，这些数据包括模组内设备的运行状态、模组工艺参数等，模组智能控制单元自动将其它模组共享的运行数据与本模组的运行数据进行整合运算，确定本模组需承担的冷量输出、并以达到能效最优化为目标自动调整模组内各个设备的运行状态，本模组不直接干涉其它模组的工作状态。

本发明的第三个特点是模组间故障自动互备。当同时运行的多台智能模组中一台或几台发生故障时，发生故障模组的模组智能控制单元将停止本模组其它设备的运行，而正常运行的智能模组检测到有模组发生故障后，会将故障模组的数据剔除，重新与其它正常运行模组建立新的运行方案，并相应增大自身冷量的输出，以补偿因模组故障而减少的冷量。

本发明的第四个特点是模组间的智能群控。模组内的模组智能控制单元通过采集到的本模组和其它模组运行参数计算出当前总负荷，再通过内置的增减模组策略来判断当前负荷需求下本模组需要停止还是运行，从而达到智能群控、节约能耗的目的。

本发明的第五个特点是模组间自动声明和自动撤销。当需要增加模组时，只需要将新增模组的模组智能控制单元的通信通过以太网与其它模组的模组智能控制单元连接起来，其它模组会自动扫描到该新增模组后，将新增模组的声明注册到本模组的算法模型中，从而自动建立新的控制方案；当需要撤销模组时，只需要将拟撤销模组的模组智能控制单元的通信与其它模组的模组智能控制单元断开，其它模组会自动从各自的算法模型中撤销该模组，并重新自动建立控制方案。

由此，基于上述方案，制冷机组1冷凝器、冷却水泵3、冷却塔塔风机4、电动冷却水连通阀22、电动冷却塔进水阀23、冷却水供水管12、冷却水回水管13构成冷却水循环，制冷机组1蒸发器、冷水泵2、电动冷水连通阀21、冷水供水支管10、冷水回水支管11构成冷水循环。

本发明的技术方案经三套智能模块的设置进行实践测试，故此处以三套智能模块为例详述。

正常运行时，模组智能控制器24将智能模组27中的制冷机组1、冷冻水泵2、冷却水泵3、冷却塔风机4、电动冷水连通阀21、电动冷却水连通阀22、电动冷却塔进水阀23根据内置的控制逻辑按顺序启动或打开。模组智能控制器24通过冷却水供水温度传感器8，冷却水回水温度传感器9，采集冷却水供水温度和回水温度经过内置算法运算后，分别控制冷却水泵变频控制装置19、冷却塔风机变频控制装置20来调整冷却水泵3、冷却塔风机4的转速，使冷却水供水温度和回水温度达到预期控制目标；模组智能控制器24通过冷水回水温度传感器5，冷水供水温度传感器6，冷水流量传感器7，采集冷水供水温度、回水温度、冷水支管流量用以计算本模组的负荷，并通过网络交换机30使用以太网与其它模组的模组智能控制器通信，将其它模组的运行状态和负荷情况收集过来，使用内置优化算法，控制冷水泵变频控制装置18来调整冷水泵2的转速，使冷水供水温度和回水温度达到预期控制目标；当末端负荷增大到一定程度时，第一智能模组27、第二智能模组28、第三智能模组29的模组智能控制器通过数据交互，根据智能群控策略，此时无故障且处于停止状态的智能模组的模组智能控制器判断启动本模组的条件满足则启动本模组，用以满足末端负荷变大的要求，其它运行模组检测到有新增的模组后，重新进行数据交互，并建立新的算法模型，通过运算调整冷水泵的转速；当末端负荷减小到一定程度时，第一智能模组27、第二智能模组28、第三智能模组29的模组智能控制器通过数据交互，根据智能群控策略，此时正常运行的智能模组的模组智能控制器判断停止本模组的条件满足则停止本模组，其它运行模组检测到有模组减少后，重新进行数据交互，建立新的算法模型，通过运算调整冷冻水泵的转速，保证在满足末端负荷需求的前提下尽可能节约能耗；

当智能模组中的制冷机组1、冷水泵2、冷却水泵3、冷却塔风机4、电动冷水连通阀21、电动冷却水连通阀22、电动冷却塔进水阀23中的一个或多个出现故障时，模组内的模组智能控制器24会自动停止本模组，并将模组故障信息通过以太网通信方式告知其它正常运行模组，其它运行模组更新数据后，通过运算重新调整冷水泵的转速，而其它停止的模组检测到故障模组信息后，根据当前末端负荷并结合智能群控逻辑判断是否需要启动本模组，满足增机要求时，则启动本模组。

当一个基于智能模组的空调冷源控制系统在已有第一智能模组27、第二智能模组28、第三智能模组29基础上还需要增加智能模组时，只需要将新增智能模组的模组智能控制单元的通信通过以太网与其它模组的模组智能控制单元连接起来，其它模组会自动扫描到新增智能模组后，将新增智能模组声明到自己的算法模型中，运算中会加入新增智能模组的运行数据，从而建立新的冷量输出；当一个基于智能模组的空调冷源控制系统在已有第一智能模组27、第二智能模组28、第三智能模组29基础上需要减少智能模组时，只需要将需减少智能模组的模组智能控制单元的通信与其它模组的模组智能控制单元断开，其它模组通过扫描会自动在算法模型中撤销需减少智能模组，运算中不会再使用减少模组的运行数据。

Claims (10)

1.一种基于智能模组的空调冷源控制系统，包括多套智能模组，其特征在于：所述智能模组中包括制冷机组(1)、冷冻水泵(2)、冷却水泵(3)、冷却塔风机(4)、冷冻水泵变频装置(18)、模组智能控制器(24)，冷冻水泵(2)、制冷机组(1)、冷却塔风机(4)、冷却水泵(3)、制冷机组(1)依次管道连接，冷冻水泵(2)均通过冷水回水支管(11)管道接入自回水总管(26)，制冷机组(1)均通过冷水供水支管(10)管道接出至供水总管(25)，制冷机组(1)、冷却水泵(3)、冷冻水泵变频装置(18)均由模组智能控制器(24)连接控制，冷冻水泵变频装置(18)连接控制冷冻水泵(2)，模组智能控制器(24)均连接至网络交换机(30)；模组间无中心群优化。

2.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷冻水泵(2)还连接有冷水泵电力监测仪(15)，冷水泵电力监测仪(15)由模组智能控制器(24)连接控制；所述制冷机组(1)还接有制冷机组电力监测仪(14)，制冷机组电力监测仪(14)由模组智能控制器(24)连接控制。

3.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷冻水泵(2)和制冷机组(1)之间的管道连接上设置有电动冷水连通阀(21)，电动冷水连通阀(21)由模组智能控制器(24)连接控制。

4.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷却水泵(3)和制冷机组(1)之间的管道连接上设置有电动冷却水连通阀(22)，电动冷却水连通阀(22)由模组智能控制器(24)连接控制。

5.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述制冷机组(1)和冷却塔风机(4)之间的管道连接上设置有电动冷却塔进水阀(23)，电动冷却塔进水阀(23)由模组智能控制器(24)连接控制。

6.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷冻水泵(2)和制冷机组(1)的管道连接上设置有冷水回水温度传感器(5)和冷水流量传感器(7)，冷水回水温度传感器(5)和冷水流量传感器(7)均连接至模组智能控制器(24)。

7.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷却塔风机(4)接有塔风机电力监测仪(17)和塔风机变频装置(20)，塔风机电力监测仪(17)和塔风机变频装置(20)均由模组智能控制器(24)连接控制。

8.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷却水泵(3)接有冷却水泵电力监测仪(16)和冷却水泵变频装置(19)，冷却水泵电力监测仪(16)和冷却水泵变频装置(19)均由模组智能控制器(24)连接控制。

9.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述冷水供水支管(10)上设置有冷水供水温度传感器(6)，冷水供水温度传感器(6)通信连接至模组智能控制器(24)。

10.如权利要求1所述的基于智能模组的空调冷源控制系统，其特征在于：所述智能模组数量为三套，分别为第一智能模组(27)、第二智能模组(28)、第三智能模组(29)。