CN111457566A - 一种下送风机柜送风装置及其控制方法 - Google Patents

一种下送风机柜送风装置及其控制方法 Download PDF

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丰刚明
吴远培
卢国平
谢晴
王隽祎
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Abstract

本发明公开了一种下送风机柜送风装置及其控制方法，综合通过风量偏差控制送风阀的开度，通过温度偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速和通过温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量，不仅能够快速补偿因静压箱的压力变化导致的送风量变化差值，还可以拓宽风量的控制范围，快速准确地响应风量需求，提高风量的控制精度和可靠性。

Description

一种下送风机柜送风装置及其控制方法
技术领域
本发明属于空调风机控制技术领域，尤其涉及一种下送风机柜送风装置及其控制方法。
背景技术
随着高密度设备、虚拟化、云计算的不断增长，数据中心机房的热环境变得越来越复杂。在机房内部，因功能和配置不同，各机柜间的发热量相差很大。即使是同一机柜，也会因为在不同时段运行，导致能耗差异显著。面对多元的负荷环境和多变的负荷状态，目前比较常规的方案是在机房中铺设智能送风地板，以解决传统送风方式不能调整风量大小的问题。
然而，现阶段的相关技术中，依然存在风量控制精度不足、可靠性差的问题。例如，风量大小仅受温度控制的调节，但送入机柜的风量受地板下静压箱的影响，当静压箱内静压改变时，送风量也会相应改变，致使实际送风量与需求送风量不相适应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种下送风机柜送风装置及其控制方法，以解决上述风量控制精度不足、可靠性差的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种下送风机柜送风装置的控制方法，包括：
分别获取机柜的送回风温差、机柜内设备的运行功率和机柜的实际风量；
根据所述送回风温差和所述运行功率计算机柜的设定风量，所述实际风量与所述设定风量的差值为风量偏差；
根据所述风量偏差调节送风阀的开度，使所述风量偏差趋于零。
可选地，所述设定风量根据如下公式计算得出：
Figure BDA0002504443380000011
其中，G为所述设定风量、α为热扰动系数、Q为所述运行功率、ρ为空气密度、G0为空气比热容、T2-T1为所述送回风温差，α、ρ和G0均为预先标定值。
可选地，所述分别获取机柜的送回风温差、机柜内设备的运行功率和机柜的实际风量，包括：
连续或间隔预设时间获取所述送回风温差、所述运行功率和所述实际风量；
分别对获取的多个所述送回风温差、多个所述运行功率和多个所述实际风量进行加权平均，得到所述送回风温差的平均值、所述运行功率的平均值和所述实际风量的平均值。
可选地，所述根据所述风量偏差调节送风阀的开度，使所述风量偏差趋于零，包括：
当所述风量偏差在预设的风量中性区范围内时，所述送风阀的开度保持不变；
当所述风量偏差在所述风量中性区范围外时，根据所述风量偏差调节送风阀的开度，使所述风量偏差处于所述风量中性区范围内。
可选地，所述当所述风量偏差在所述风量中性区范围外时，根据所述风量偏差调节送风阀的开度，使所述风量偏差处于所述风量中性区范围内，包括：
当所述风量偏差在所述风量中性区范围外、所述风量偏差为正时，且连续满足该条件第一预设时长后，减小所述调节阀的开度；
当所述风量偏差在所述风量中性区范围外、所述风量偏差为负时，且连续满足该条件第一预设时长后，增大所述调节阀的开度。
可选地，还包括：
获取所述送风阀的实际开度、送风机的实际转速；
计算所述送回风温差与设定温差的差值，所述送回风温差与所述设定温差的差值为温差偏差；
根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述送风机的转速，使所述温差偏差趋于零。
可选地，所述获取所述送风阀的实际开度、送风机的实际转速，包括：
连续或间隔预设时间获取所述实际开度和所述实际转速；
分别对获取的多个所述实际开度和多个所述实际转速进行加权平均，得到所述实际开度的平均值和所述实际转速的平均值。
可选地，所述根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述送风机的转速，使所述温差偏差趋于零，包括：
当所述温差偏差在预设的第一温差中性区范围内时，所述送风机的转速保持不变；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外时，根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述送风机的转速，使所述温差偏差处于所述第一温差中性区范围内。
可选地，所述当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外时，根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述送风机的转速，使所述温差偏差处于所述第一温差中性区范围内，包括：
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外、所述温差偏差为正、所述实际开度的百分比值小于所述实际转速的百分比值时，且连续满足该条件第二预设时长后，若所述实际转速为最大转速或者最小转速，则所述送风机保持转速不变，若所述实际转速在最小转速与最大转速之间，则增大所述送风机的转速；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外、所述温差偏差值为正、所述实际开度的百分比值大于所述实际转速的百分比值时，且连续满足该条件第二预设时长后，若所述实际转速为最大转速，则所述送风机的转速保持不变，若所述实际转速小于最大转速，则增大所述送风机的转速；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外、所述温差偏差为负，且连续满足该条件第二预设时长后，若所述实际转速为最小转速，则所述送风机的转速保持不变，若所述实际转速大于最小转速，则减小所述送风机的转速。
可选地，第二预设时长大于第一预设时长。
可选地，所述机柜配置有至少2台所述送风机，所有处于运行的所述送风机的实际转速相等，且调速同时进行。
可选地，还包括：
当所述温差偏差在预设的第二温差中性区范围内时，所述送风机的运行数量保持不变；
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外时，根据所述温差偏差、所述送风机的实际转速调节所述送风机的运行数量，使所述温差偏差处于所述第二温差中性区范围内；
所述第二温差中性区范围包含所述第一温差中性区范围。
可选地，所述当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外时，根据所述温差偏差、所述送风机的实际转速调节所述送风机的运行数量，使所述温差偏差处于所述第二温差中性区范围内，包括：
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外、所述温差偏差为正、所述实际转速达到或超过预先设置的加载转速、剩余可投入使用的所述送风机数量大于等于1台时，且连续满足该条件第三预设时长后，则增加所述送风机的运行数量；
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外、所述温差偏差为负、所述实际转速低于预先设置的减载转速、所述送风机的运行数量大于1台时，且连续满足该条件第三预设时长后，则减少所述送风机的运行数量。
可选地，所述增加所述送风机的运行数量，包括：
从剩余可投入使用的所述送风机中，选出运行时长最短的所述送风机待加载；
根据加载前所述送风机的实际转速和运行数量，计算加载后所述送风机的加机运行转速；
启动待加载的所述送风机，并将所有运行的所述送风机调整为以所述加机运行转速运行；
所述减少所述送风机的运行数量，包括：
从运行中的所述送风机中，选出运行时长最长的所述送风机待减载；
根据减载前所述送风机的实际转速和运行数量，计算减载后所述送风机的减机运行转速；
停止待减载的所述送风机，并将所有运行的所述送风机调整为以所述减机运行转速运行。
可选地，第三预设时长大于第二预设时长。
第二方面，本发明还提供了一种下送风机柜送风装置，包括：
温差采集模块，用于获取机柜的送回风温差；
功率采集模块，用于获取机柜内设备的运行功率；
风量采集模块，用于获取机柜的实际风量；
风阀执行器，用于调节送风阀的开度；
控制模块，所述控制模块分别电连接所述温差采集模块、所述功率采集模块、所述风量采集模块和所述风阀执行器，所述控制模块用于根据所述送回风温差和所述运行功率计算设定风量，并根据风量偏差调节所述风阀执行器的输出，以调节所述送风阀的开度，使所述风量偏差趋于零，所述风量偏差为所述实际风量与所述设定风量的差值。
可选地，当所述风量偏差在预设的风量中性区范围内时，所述控制模块维持所述风阀执行器的输出不变，使所述送风阀的开度保持不变；
当所述风量偏差在所述风量中性区范围外时，所述控制模块根据所述风量偏差调节所述风阀执行器的输出，以调节所述送风阀的开度，使所述风量偏差处于所述风量中性区范围内。
可选地，还包括：
风阀开度采集模块，用于获取所述送风阀的实际开度；
风机转速采集模块，用于获取送风机的实际转速；
风机转速调节模块，用于调节所述送风机的转速；
所述控制模块还分别电连接所述风阀开度采集模块、所述风机转速采集模块和所述风机转速调节模块，所述控制模块还用于根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述风机转速调节模块的输出，以调节所述送风机的转速，使所述温差偏差趋于零，所述温差偏差为所述送回风温差与设定温差的差值。
可选地，当所述温差偏差在预设的第一温差中性区范围内时，所述控制模块维持所述风机转速调节模块的输出不变，使所述送风机的转速保持不变；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外时，所述控制模块根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述风机转速调节模块的输出，以调节所述送风机的转速，使所述温差偏差处于所述第一温差中性区范围内。
可选地，所述机柜配置有至少2台所述送风机，所有处于运行的所述送风机的实际转速相等，且调速同时进行。
可选地，还包括：
风机启停模块，用于控制所述送风机的启动和停止；
当所述温差偏差在预设的第二温差中性区范围内时，所述控制模块维持所述风机启停模块的输出不变，使所述送风机的运行数量保持不变；
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外时，所述控制模块根据所述温差偏差、所述送风机的实际转速调节所述风机启停模块的输出，以调节所述送风机的运行数量，使所述温差偏差处于所述第二温差中性区范围内；
所述第二温差中性区范围包含所述第一温差中性区范围。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
在风阀开度控制中，增加了风量检测环节，利用送回风温差、运行功率计算出机柜所需的设定风量，用实际风量与设定风量的差值调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零。本发明实施例提供的一种下送风机柜送风装置及其控制方法，能够快速补偿因静压箱的压力变化导致的送风量变化差值，其风量控制精度更高、可靠性更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的下送风机柜送风装置的送风地板风机组结构图；
图2为本发明实施例提供的下送风机柜送风装置的控制方法流程图；
图3为本发明实施例提供的下送风机柜送风装置的另一控制方法流程图。
图示说明：
送风阀11、送风机12。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，其为本实施例提供的下送风机12柜送风装置的送风地板风机组结构图，包括送风阀11和送风机12。由送风机12将空调冷风经由送风阀11后吹入机柜，以便对机柜内的设备进行冷却。因此，送风机12送入机柜的送风量取决于送风阀11的开度、送风机12的转速和送风机12的运行数量。
请参阅图2至图3，本实施例提供了一种下送风机柜送风装置的控制方法，可应用于数据中心机房，对机房内的机柜内设备进行冷却，控制方法包括：
步骤S1、分别获取机柜的送回风温差、机柜内设备的运行功率和机柜的实际风量；
步骤S2、根据送回风温差和运行功率计算机柜的设定风量，实际风量与设定风量的差值为风量偏差；即计算实际风量与设定风量的差值，作为风量偏差；
步骤S3、根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零。
具体的，在暖通空调领域，送回风温差等于送风温度与回风温度的差值。对于一个循环风系统来说，送风温度通常指送风机的出风口处至设备的上游端这一段的温度，回风温度通常指设备的下游端处的温度。本实施例中，送风温度选择在机柜前门上方处安装送风温度传感器进行测量得到，回风温度选择在机柜后门顶部回风处安装回风温度传感器进行测量得到。
机柜内的设备通常包括服务器、交换机等设备，这些设备的发热量因功率不同而不同。因此，本实施例采集机柜内设备运行时的总功率，根据功率和送回风温差计算设备所需要的冷量，即所需要的设定风量。
由于功率可以由电压和电流计算得到，因此具体可以采用测量设备的总电压和总电流计算上述运行功率。
机柜的实际风量可以通过风量传感器测量得到，风量传感器可以安装在送风阀的下游端。
然后，根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零。作为一种可选方式，可以利用自动控制技术中的PID控制技术，实现利用风量偏差调节送风阀的开度，并使风量偏差趋于零。
本实施例提供的一种下送风机柜送风装置的控制方法，与现有技术相比，在风阀开度控制中，增加了风量检测环节，利用送回风温差、运行功率计算出机柜所需的设定风量，用实际风量与设定风量的差值调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零，能够快速补偿因静压箱的压力变化导致的送风量变化差值，其风量控制精度更高、可靠性更好。
实施例二
本实施例公开了一种具体计算上述设定风量的方法，其包括：
设定风量根据如下公式计算得出：
Figure BDA0002504443380000081
其中，G为设定风量，α为热扰动系数，取值范围为1.1～1.3，可根据机柜内设备选择确定具体数值，Q为运行功率，ρ为空气密度，可取值为1.2kg/m-3、G0为空气比热容，可取值为1.01kj(kg.k)、T2-T1为送回风温差，α、ρ和G0均为预先标定值。具体的，将该设定风量用于调节送风阀的开度时，其风量单位采用立方米每分钟，而不是采用立方米每小时，以避免设定风量的数值偏大，也即设定风量的数值大小适中时，可以进一步提高送风阀的调节精度。
需要说明的是，在获取到送回风温差和运行功率后，还可以采用其他的计算方法计算设定风量。
实施例三
本实施例中，为了提高控制的精准度，上述步骤S1中，具体包括：
连续或间隔预设时间获取送回风温差、运行功率和实际风量；
分别对获取的多个送回风温差、多个运行功率和多个实际风量进行加权平均，得到送回风温差的平均值、运行功率的平均值和实际风量的平均值，然后利用各自的平均值参与后续计算。
需要说明的是，在计算平均值前，需要将异常数据剔除，以避免异常数据影响平均值的准确性。
实施例四
本实施例中，考虑到实际风量的测量会有一定的偏差，且数值存在波动，利用步骤S3去调节送风阀的开度，会存在送风阀的调节频率过快、影响风阀执行器的寿命问题。因此，为解决该问题，本实施例对其进行改进，即根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零，包括：
当风量偏差在预设的风量中性区范围内时，送风阀的开度保持不变；
当风量偏差在风量中性区范围外时，根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差处于风量中性区范围内。
例如，假设风量中性区范围为-1～1、设定风量为7时，那么当实际风量在6～8时，送风阀的开度保持不变，以避免送风阀频繁调节；当实际风量小于6或者大于8时，即需要调节送风阀的开度，使实际风量达到6～8之间，即减小风量偏差，使风量偏差趋于零，具体为风量偏差处于风量中性区范围内。需要说明的是，风量中心区范围可以根据实际需要进行设置。
进一步的，当风量偏差在风量中性区范围外时，根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差处于风量中性区范围内，包括：
当风量偏差在风量中性区范围外、风量偏差为正时，且连续满足该条件第一预设时长后，减小调节阀的开度；
当风量偏差在风量中性区范围外、风量偏差为负时，且连续满足该条件第一预设时长后，增大调节阀的开度；
其中，第一预设时长为正数，且该数值可调。
实施例五
本实施例提供了一种下送风机柜送风装置的控制方法，可通过调节送风机的转速调节风量，具体包括：
步骤S4、获取送风阀的实际开度、送风机的实际转速；
步骤S5、预先设置一设定温差，送回风温差与设定温差的差值为温差偏差；即计算所述送回风温差与设定温差的差值，作为温差偏差；
步骤S6、根据温差偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速，使温差偏差趋于零。
具体的，送风阀带有开度反馈信号，例如可以0～10V的开度反馈信号代表开度0％～100％，系统可以通过读取该开度反馈信号获取送风阀的实际开度。
具体的，送风机可以通过变频器启动，通过获取变频器的输出频率获得送风机的实际转速。通常变频器的输出频率范围为0～50Hz，而送风机的实际转速也以百分比值进行表示，即实际转速0％～100％分别表示以变频器以0～50Hz的输出控制送风机启动。其中，实际开度和实际转速均用百分比值表示，可方便两者之间比较大小。
具体的，空调冷风经过机柜后，其前后通常会产生温差变化，根据工程设计规范，该温差变化通常有一个设定值，即设定温差。因此，作为一种可选方式，可以利用自动控制技术中的PID控制技术，实现利用温差偏差调节送风机的转速，使温差偏差趋于零。
本实施例可通过温差偏差调节送风机的转速，并结合前述风量偏差调节送风阀的开度，有效拓宽了风量的控制范围，使风量控制精度更高。
实施例六
本实施例中，为了提高控制的精准度，步骤S4包括：
连续或间隔预设时间获取实际开度和实际转速；
分别对获取的多个实际开度和多个实际转速进行加权平均，得到实际开度的平均值和实际转速的平均值，利用各自的平均值参与后续的计算。
需要注意的是，在实际操作过程中，异常数据不纳入平均值的计算范围。
实施例七
本实施例中，由于测得的送回风温差存在一定的误差、且会不停的波动，使得温差偏差会存在一定的误差、且会不停的波动，因此导致送风机的转速被频繁调节，影响送风机的使用寿命。为了解决该问题，步骤S6，具体包括：
当温差偏差在预设的第一温差中性区范围内时，送风机的转速保持不变；
当温差偏差在第一温差中性区范围外时，根据温差偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速，使温差偏差处于第一温差中性区范围内。
例如，假设第一温差中性区的范围为-1～1，设定温差为5，那么当送回风温差在4～6之间时，送风机的转速保持不变；当送回风温差小于4或者大于6时，就需要调节送风机的转速，使温差偏差趋于零，具体为使送回风温差为4～6，即温差偏差处于第一温差中性区范围内。
需要说明的是，第一温差中性区范围可以根据实际需要进行设置。
进一步的，当温差偏差在第一温差中性区范围外时，根据温差偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速，使温差偏差处于第一温差中性区范围内，包括：
当温差偏差在第一温差中性区范围外、温差偏差为正、实际开度的百分比值小于实际转速的百分比值时，且连续满足该条件第二预设时长后，若实际转速为最大转速或者最小转速，则送风机保持转速不变，若实际转速在最小转速与最大转速之间，则增大送风机的转速；
当温差偏差在第一温差中性区范围外、温差偏差值为正、实际开度的百分比值大于实际转速的百分比值时，且连续满足该条件第二预设时长后，若实际转速为最大转速，则送风机的转速保持不变，若实际转速小于最大转速，则增大送风机的转速；
当温差偏差在第一温差中性区范围外、温差偏差为负，且连续满足该条件第二预设时长后，若实际转速为最小转速，则送风机的转速保持不变，若实际转速大于最小转速，则减小送风机的转速；
上述第二预设时长为正数，且可调。
本实施例中，通过温差偏差及比较实际开度和实际转速的百分比值大小，以灵活调节送风机的转速，并结合上述通过风量偏差调节送风阀的开度，能够灵活调整送风机的送风风量，极大地拓宽风量的控制范围，风量的控制范围为：送风阀的开度处于最小值、送风机的转速处于最小值时的风量与送风阀的开度处于最大值、送风机的转速处于最大值时的风量之间。
需要说明的是，在实际应用中，送风阀的开度最小值可以自由设置，最小值通常大于零，作为一种可选方式，该最小值可以设置为小于100％的数，如设为30％；送风阀的开度最大值也可以自由设置，最大值通常等于100％，作为一种可选方式，该最大值也可以设置为大于最小值的数，如设为90％。
同理，送风机的转速最小值可以自由设置，最小值通常大于零，作为一种可选方式，该最小值可以设置为小于100％的数，如设为60％；送风机的转速最大值也可以自由设置，最大值通常等于100％，作为一种可选方式，该最大值也可以设置为大于最小值的数，如设为90％。
实施例八
本实施例中，为了保证送风机的转速变化速率小于送风阀的开度变化速率，上述第二预设时长大于第一预设时长。
实施例九
本实施例中，机柜配置有4台送风机，所有处于运行的送风机的实际转速相等，且调速同时进行。
进一步的，本实施例中还可以通过控制送风机的运行数量，以调节实际风量，实现增加风量提高冷却能力，或者减少风量节约能耗。为达此目的，本实施例提供的下送风机柜送风装置的控制方法还包括：
当温差偏差在预设的第二温差中性区范围内时，送风机的运行数量保持不变；第二温差中性区范围包含第一温差中性区范围；
当温差偏差在第二温差中性区范围外时，根据温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量，使温差偏差处于第二温差中性区范围内。
具体的，第二温差中性区范围与第一温差中性区范围属于包含和被包含的关系，即第一温差中性区范围属于第二温差中性区的范围的一个子集。例如当第一温差中性区范围为-1～1、第二温差中性区范围为-2～2时，即可说明第二温差中性区范围包含第一温差中性区范围。
设置上述第二温差中性区范围，可以防止送风机频繁的加减载，避免影响送风机的使用寿命。
需要说明的是，第二温差中性区范围也可以任意设置。当温差偏差在第二温差中性区范围外时，表示需要进行加减载，使温差偏差处于第二温差中性区范围内，然后加减载完毕后由调节送风机的转速使温差偏差处于第一温差中性区范围内，实现温差偏差的精准控制。
实施例十
本实施例中，送风机的加减载判断方法包括：
当温差偏差在第二温差中性区范围外、温差偏差为正、实际转速达到或超过预先设置的加载转速、剩余可投入使用的送风机数量大于等于1台时，且连续满足该条件第三预设时长后，则增加送风机的运行数量；
当温差偏差在第二温差中性区范围外、温差偏差为负、实际转速低于预先设置的减载转速、送风机的运行数量大于1台时，且连续满足该条件第三预设时长后，则减少送风机的运行数量；
上述第三预设时长为正数，且数值可调。
本实施例公开了加减载的判断方法，上述加减载时，每次只加载1台送风机或者减载1台送风机。
需要说明的是，预先设置的加载转速可以设置，作为一种可选方式，其通常等于送风机的最大转速，即100％，也可以设置为其他值，如设置为90％。
同理，预先设置的减载转速也可以设置，其通常根据减载前的送风机的运行数量确定。如减载前有2台送风机运行，则减载转速设置为50％；减载前有3台送风机运行，则减载转速设置为65％；减载前有4台送风机运行，则减载转速设置为75％。
实施例十一
本实施例中，上述第三预设时长大于第二预设时长，第二预设时长大于第一预设时长，以保证送风机的运行数量变化速率小于送风机的转速变化速率及送风阀的开度变化速率。
实施例十二
本实施例中，公开了一种具体的加减载方法，加载方法包括：
从剩余可投入使用的送风机中，选出运行时长最短的送风机待加载；
根据加载前送风机的实际转速和运行数量，计算加载后送风机的加机运行转速；
启动待加载的送风机，并将所有运行的送风机调整为以加机运行转速运行。
选出运行时长最短的送风机待加载，是为了平衡所有送风机的累计运行时长，使各个送风机的累计运行时长尽可能相等。
具体的，通过举例说明加机运行转速的计算过程：
当加载前有1台送风机运行，加载转速设置为100％，则加载后2台送风机的加机运行转速为50％。加载前有2台送风机运行，加载转速设置为100％，则加载后3台送风机的加机运行转速为65％。加载前有3台送风机运行，加载转速设置为100％，则加载后4台送风机的加机运行转速为75％。
减载方法包括：
从运行中的送风机中，选出运行时长最长的送风机待减载；
根据减载前送风机的实际转速和运行数量，计算减载后送风机的减机运行转速；
停止待减载的送风机，并将所有运行的送风机调整为以减机运行转速运行。
选出运行时长最长的送风机待减载，是为了平衡所有送风机的累计运行时长，使各个送风机的累计运行时长尽可能相等。
具体的，通过举例说明减机运行转速的计算过程：
当减载前有2台送风机运行，减载转速设置为50％，则减载后1台送风机的减机运行转速为100％。减载前有3台送风机运行，减载转速设置为65％，则减载后2台送风机的减机运行转速为100％。减载前有4台送风机运行，减载转速设置为75％，则减载后3台送风机的减机运行转速为100％。
本实施例提供的下送风机柜送风装置的控制方法，通过加减载的方式调节送风机的送风风量，并结合上述通过调节送风阀的开度和调节送风机的转速进行调节送风机的送风风量，不仅拓宽了风量的控制范围，还可以快速准确地响应风量需求；另外，若有1台送风机损坏，其余送风机还可以继续提供风量，提高设备的可靠性。
综上，下送风机柜送风装置的控制方法，主要包括：
根据风量偏差调节送风阀的开度，根据温差偏差调节送风机的转速，根据温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量；
根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零；
根据温差偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速，使温差偏差趋于零。
根据温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量。
因此，综合通过风量偏差控制送风阀的开度，通过温度偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速和通过温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量，不仅能够快速补偿因静压箱的压力变化导致的送风量变化差值，还可以拓宽风量的控制范围，快速准确地响应风量需求，提高风量的控制精度和可靠性。
实施例十三
本实施例提供了一种下送风机柜送风装置，用于实现上述的控制方法，包括：
温差采集模块，用于获取机柜的送回风温差；
功率采集模块，用于获取机柜内设备的运行功率；
风量采集模块，用于获取机柜的实际风量；
风阀执行器，用于调节送风阀的开度；
控制模块，控制模块分别电连接温差采集模块、功率采集模块、风量采集模块和风阀执行器，控制模块用于根据送回风温差和运行功率计算设定风量，并根据风量偏差调节风阀执行器的输出，以调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零，风量偏差为实际风量与设定风量的差值。
温差采集模块具体包括用于测量送风温度的送风温度传感器和用于测量回风温度的回风温度传感器。
功率采集模块具体包括用于测量机柜内设备的运行电压的电压采集单元和用于测量机柜内设备的运行电流的电流采集单元，根据运行电压和运行电流计算运行功率。
作为一种可选方式，控制模块选择为可编程逻辑控制器，通过通信连接，其可以获取上述的送风温度、回风温度、运行电压、运行电流、实际风量，并控制风阀执行器的输出，以调节送风阀的开度。如可编程逻辑控制器向风阀执行器输出0～10V，以控制风阀执行器的输出大小，以调节送风阀的开度，0～10V对应0～100％的开度。
本实施例的下送风机柜送风装置的具体控制方法已经在上述具体描述，此处不再赘述。
本实施例提供的下送风机柜送风装置，在风阀开度控制中，增加了风量检测环节，利用送回风温差、运行功率计算出机柜所需的设定风量，用实际风量与设定风量的差值调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零，能够快速补偿因静压箱的压力变化导致的送风量变化差值，其风量控制精度更高、可靠性更好。
实施例十四
在实施例十三中，实际风量的测量会有一定的偏差，且数值存在波动，利用风量偏差去调节送风阀的开度，会存在送风阀的调节频率过快、影响风阀执行器的寿命问题。因此，为解决该问题，本实施例采用以下方式解决：
当风量偏差在预设的风量中性区范围内时，控制模块维持风阀执行器的输出不变，使送风阀的开度保持不变；
当风量偏差在风量中性区范围外时，控制模块根据风量偏差调节风阀执行器的输出，以调节送风阀的开度，使风量偏差处于风量中性区范围内。
本实施例的下送风机柜送风装置的具体控制方法已经在上述具体描述，此处不再赘述。
实施例十五
下送风机柜送风装置还包括：
风阀开度采集模块，用于获取送风阀的实际开度；
风机转速采集模块，用于获取送风机的实际转速；
风机转速调节模块，用于调节送风机的转速；
控制模块还分别电连接风阀开度采集模块、风机转速采集模块和风机转速调节模块，控制模块还用于根据温差偏差、实际开度和实际转速调节风机转速调节模块的输出，以调节送风机的转速，使温差偏差趋于零，温差偏差为送回风温差与设定温差的差值。
通常，送风阀带有开度反馈，即送风阀包括有风阀开度采集模块，然后将该开度反馈传递给可编程逻辑控制器使用。
具体的，目前送风机通常由变频器控制启动，通过改变变频器的输出频率，以调节送风机的转速。变频器的输出频率通常为0～50Hz。
因此，变频器包含有风机转速采集模块和风机转速调节模块，并将实际转速给可编程逻辑控制器使用，可编程逻辑控制器通过控制变频器的风机转速调节模块，以调节送风机的转速。
本实施例的下送风机柜送风装置的具体控制方法已经在上述具体描述，此处不再赘述。
本实施例提供的下送风机柜送风装置，可通过温差偏差调节送风机的转速，并结合前述风量偏差调节送风阀的开度，有效拓宽了风量的控制范围，使风量控制精度更高。
实施例十六
实施例十五中，由于测得的送回风温差存在一定的误差、且会不停的波动，使得温差偏差会存在一定的误差、且会不停的波动，因此导致送风机的转速被频繁调节，影响送风机的使用寿命。为了解决该问题，本实施例采用以上手段解决：
当温差偏差在预设的第一温差中性区范围内时，控制模块维持风机转速调节模块的输出不变，使送风机的转速保持不变；
当温差偏差在第一温差中性区范围外时，控制模块根据温差偏差、实际开度和实际转速调节风机转速调节模块的输出，以调节送风机的转速，使温差偏差处于第一温差中性区范围内。
本实施例的下送风机柜送风装置的具体控制方法已经在上述具体描述，此处不再赘述。
实施例十七
本实施例中，机柜配置有至少2台送风机，所有处于运行的送风机的实际转速相等，且调速同时进行。
进一步的，下送风机柜送风装置还包括：
风机启停模块，用于控制送风机的启动和停止；
当温差偏差在预设的第二温差中性区范围内时，控制模块维持风机启停模块的输出不变，使送风机的运行数量保持不变；
当温差偏差在第二温差中性区范围外时，控制模块根据温差偏差、送风机的实际转速调节风机启停模块的输出，以调节送风机的运行数量，使温差偏差处于第二温差中性区范围内；
第二温差中性区范围包含第一温差中性区范围。
通过设置第二温差中性区范围，可以防止送风机频繁的加减载，避免影响送风机的使用寿命。
本实施例通过控制送风机的运行数量，以调节实际风量，实现增加风量提高冷却能力，或者减少风量节约能耗。
本实施例的下送风机柜送风装置的具体控制方法已经在上述具体描述，此处不再赘述。
综上，下送风机柜送风装置的工作过程为：
控制模块根据风量偏差调节送风阀的开度，根据温差偏差调节送风机的转速，根据温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量；
根据风量偏差调节送风阀的开度，使风量偏差趋于零；
根据温差偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速，使温差偏差趋于零。
根据温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量。
因此，综合通过风量偏差控制送风阀的开度，通过温度偏差、实际开度和实际转速调节送风机的转速和通过温差偏差、送风机的实际转速调节送风机的运行数量，不仅能够快速补偿因静压箱的压力变化导致的送风量变化差值，还可以拓宽风量的控制范围，快速准确地响应风量需求，提高风量的控制精度和可靠性。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于，包括：
分别获取机柜的送回风温差、机柜内设备的运行功率和机柜的实际风量；
根据所述送回风温差和所述运行功率计算机柜的设定风量，所述实际风量与所述设定风量的差值为风量偏差；
根据所述风量偏差调节送风阀的开度，使所述风量偏差趋于零。
2.根据权利要求1所述的下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于，所述设定风量根据如下公式计算得出：
Figure FDA0002504443370000011
其中，G为所述设定风量、α为热扰动系数、Q为所述运行功率、ρ为空气密度、G0为空气比热容、T2-T1为所述送回风温差，α、ρ和G0均为预先标定值。
3.根据权利要求1所述的下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述风量偏差调节送风阀的开度，使所述风量偏差趋于零，包括：
当所述风量偏差在预设的风量中性区范围内时，所述送风阀的开度保持不变；
当所述风量偏差在所述风量中性区范围外、所述风量偏差为正时，且连续满足该条件第一预设时长后，减小所述调节阀的开度；
当所述风量偏差在所述风量中性区范围外、所述风量偏差为负时，且连续满足该条件第一预设时长后，增大所述调节阀的开度。
4.根据权利要求1所述的下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于，还包括：
获取所述送风阀的实际开度、送风机的实际转速；
计算所述送回风温差与设定温差的差值，所述送回风温差与所述设定温差的差值为温差偏差；
根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述送风机的转速，使所述温差偏差趋于零。
5.根据权利要求4所述的下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述送风机的转速，使所述温差偏差趋于零，包括：
当所述温差偏差在预设的第一温差中性区范围内时，所述送风机的转速保持不变；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外、所述温差偏差为正、所述实际开度的百分比值小于所述实际转速的百分比值时，且连续满足该条件第二预设时长后，若所述实际转速为最大转速或者最小转速，则所述送风机保持转速不变，若所述实际转速在最小转速与最大转速之间，则增大所述送风机的转速；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外、所述温差偏差值为正、所述实际开度的百分比值大于所述实际转速的百分比值时，且连续满足该条件第二预设时长后，若所述实际转速为最大转速，则所述送风机的转速保持不变，若所述实际转速小于最大转速，则增大所述送风机的转速；
当所述温差偏差在所述第一温差中性区范围外、所述温差偏差为负，且连续满足该条件第二预设时长后，若所述实际转速为最小转速，则所述送风机的转速保持不变，若所述实际转速大于最小转速，则减小所述送风机的转速。
6.根据权利要求4所述的下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于，所述机柜配置有至少2台所述送风机，所有处于运行的所述送风机的实际转速相等，且调速同时进行；
所述下送风机柜送风装置的控制方法还包括：
当所述温差偏差在预设的第二温差中性区范围内时，所述送风机的运行数量保持不变；
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外、所述温差偏差为正、所述实际转速达到或超过预先设置的加载转速、剩余可投入使用的所述送风机数量大于等于1台时，且连续满足该条件第三预设时长后，则增加所述送风机的运行数量；
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外、所述温差偏差为负、所述实际转速低于预先设置的减载转速、所述送风机的运行数量大于1台时，且连续满足该条件第三预设时长后，则减少所述送风机的运行数量；
所述第二温差中性区范围包含所述第一温差中性区范围。
7.根据权利要求6所述的下送风机柜送风装置的控制方法，其特征在于：
所述增加所述送风机的运行数量，包括：
从剩余可投入使用的所述送风机中，选出运行时长最短的所述送风机待加载；
根据加载前所述送风机的实际转速和运行数量，计算加载后所述送风机的加机运行转速；
启动待加载的所述送风机，并将所有运行的所述送风机调整为以所述加机运行转速运行；
所述减少所述送风机的运行数量，包括：
从运行中的所述送风机中，选出运行时长最长的所述送风机待减载；
根据减载前所述送风机的实际转速和运行数量，计算减载后所述送风机的减机运行转速；
停止待减载的所述送风机，并将所有运行的所述送风机调整为以所述减机运行转速运行。
8.一种下送风机柜送风装置，其特征在于，包括：
温差采集模块，用于获取机柜的送回风温差；
功率采集模块，用于获取机柜内设备的运行功率；
风量采集模块，用于获取机柜的实际风量；
风阀执行器，用于调节送风阀的开度；
控制模块，所述控制模块分别电连接所述温差采集模块、所述功率采集模块、所述风量采集模块和所述风阀执行器，所述控制模块用于根据所述送回风温差和所述运行功率计算设定风量，并根据风量偏差调节所述风阀执行器的输出，以调节所述送风阀的开度，使所述风量偏差趋于零，所述风量偏差为所述实际风量与所述设定风量的差值。
9.根据权利要求8所述的下送风机柜送风装置，其特征在于，还包括：
风阀开度采集模块，用于获取所述送风阀的实际开度；
风机转速采集模块，用于获取送风机的实际转速；
风机转速调节模块，用于调节所述送风机的转速；
所述控制模块还分别电连接所述风阀开度采集模块、所述风机转速采集模块和所述风机转速调节模块，所述控制模块还用于根据所述温差偏差、所述实际开度和所述实际转速调节所述风机转速调节模块的输出，以调节所述送风机的转速，使所述温差偏差趋于零，所述温差偏差为所述送回风温差与设定温差的差值。
10.根据权利要求9所述的下送风机柜送风装置，其特征在于，所述机柜配置有至少2台所述送风机，所有处于运行的所述送风机的实际转速相等，且调速同时进行；
所述下送风机柜送风装置还包括：
风机启停模块，用于控制所述送风机的启动和停止；
当所述温差偏差在预设的第二温差中性区范围内时，所述控制模块维持所述风机启停模块的输出不变，使所述送风机的运行数量保持不变；
当所述温差偏差在所述第二温差中性区范围外时，所述控制模块根据所述温差偏差、所述送风机的实际转速调节所述风机启停模块的输出，以调节所述送风机的运行数量，使所述温差偏差处于所述第二温差中性区范围内；所述第二温差中性区范围包含所述第一温差中性区范围。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112528380A (zh) * 2020-12-18 2021-03-19 深圳供电局有限公司 电房通风环境优化方法及系统
CN115003137A (zh) * 2022-07-22 2022-09-02 中国建筑西南设计研究院有限公司 一种考虑温度非均匀性的通风基站柜体及其运行控制方法

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