CN114484948B - 一种节能的多级泵变频联动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节能的多级泵变频联动系统，包括：一级泵管路，所述一级泵管路包括若干个一级泵支路，所述一级泵支路上设有一级泵、冷水机组，所述一级泵与冷水机组相连通，各个所述一级泵支路之间并联；二级泵管路，所述二级泵管路包括若干个二级泵支路，各个所述二级泵支路之间并联，所述二级泵支路上设有一个或多个并联的二级泵、负载单元、旁通管，所述二级泵与负载单元相连，所述旁通管与二级泵、负载单元组成环路结构；所述一级泵管路与二级泵管路相连；所述一级泵管路控制方法为：采集二级泵管路各个旁通管流量；调节一级泵频率，使至少1个旁通管流量接近0。本发明可对对一、二级泵进行智能联动控制，具有高效节能效果。

Description

一种节能的多级泵变频联动系统

技术领域

本发明属于建筑节能技术领域，具体涉及一种多级泵的变频联动系统。

背景技术

冷冻水一、二级泵系统在大型公共建筑中应用较多，但其变频控制技术在实际应用中很多未达到设计效果。现有冷冻水一、二级泵的变频自控方法主要采用的是如下控制方案:一级泵主要通过和主机流量保持恒定来控制水泵变频；二级泵根据最不利空调末端设备正常运行所需要的供回水压差来调节水泵转速进行变流量供水。

虽有学者提出了对一次冷冻水泵采用变压差的控制方案，但该控制方案无法简单应用于一、二级泵变频自控中，主要原因如下：

(1)由于水系统实际运行管路特性曲线是动态变化的，不少变频系统以管路所有阀门全打开时实测的管路特性曲线再考虑到最不利末端设备压力损失后所得系统阻力曲线作为运行控制曲线，该曲线只是系统运行的某一特例，并不能反映动态的系统运行工况，用该固定的特性曲线控制系统运行未能达到最大的节能效果。尤其在过渡季节和部分负荷时，最不利末端所需压差值可以比设定的固定压差值小很多，但是水泵还是按设定的压差来进行变频，其节能性就差很多；

(2)由于水系统实际运行管路特性曲线是动态变化的，原先选定的最不利末端在实际运行中存在负荷突然变小或暂时无需开启，从而关闭的情况，此时，其他支路可能变成最不利末端，但是，现有变频控制参数还是以原先选定的固定压差来进行变频调节，这就存在控制不准确的问题，有可能引起其他最不利支路欠流从而导致室内舒适度下降等问题。

现有的实际工程中，很多采用一、二级泵联动控制的大型空调系统都存在上述的问题：二级泵以最不利空调末端压差值来控制水泵变频，在过渡季节或部分负荷时，由于负荷降低，实际所需要的压差值可以降低，但是，系统无法重新设定压差值，从而导致最不利空调末端的压差超过需求值，其他空调末端压差值就更远超需求值，导致水泵变频未达到最佳节能效果，尤其目前多数项目大部分时间都是在部分负荷运行的，因此二级变频泵的节能性大打折扣。

发明内容

本发明提供了一种节能的多级泵变频联动系统，实现对一、二级泵进行智能联动控制，可根据终端空调的使用情况进行智能调节，达到高效节能效果。

本发明提供了一种节能的多级泵变频联动系统，包括：

一级泵管路，所述一级泵管路包括若干个一级泵支路，所述一级泵支路上设有一级泵、冷水机组，所述一级泵与冷水机组相连通，各个所述一级泵支路之间并联；

二级泵管路，所述二级泵管路包括若干个二级泵支路，各个所述二级泵支路之间并联，所述二级泵支路上设有一个或多个并联的二级泵、负载单元、旁通管，所述二级泵与负载单元相连，所述旁通管与二级泵、负载单元组成环路结构；

所述一级泵管路与二级泵管路相连；

所述一级泵管路控制方法为：采集二级泵管路各个旁通管流量；调节一级泵频率，使至少1个旁通管流量接近0。

进一步地，所述负载单元包括若干个并联的空调负载支路，所述空调负载支路上设有空调单元。

更进一步地，所述空调负载支路的空调单元处还设有能量平衡一体阀，所述能量平衡一体阀用于测量空调负载支路的冷冻水流量

更进一步地，所述空调单元处还设有第一压差传感器。

进一步地，所述旁通管处还设有双向流量计，旁通管处设有第二压差传感器。

更进一步地，所述二级泵管路控制方法为：

S101设定同一负载单元上的n个空调负载支路为一个控制支路，实现对空调负载支路的片区划分；n为正整数；

S102采集各个空调单元处第一压差传感器的压差数据，根据压差数据确定各个控制支路的压差数值；

S103设定x个压差数值较大的控制支路为备选最不利支路；x为正整数。

更进一步地，所述一级泵管路控制方法具体为：

S201检测各个旁通管流量，设定旁通流量最低的环路为最不利环路；

S202根据最不利环路的旁通管流量控制一级泵变频工作，若最不利环路旁通流量为正值，且超过50m³/h，则降低一级泵的运行频率，直至旁通水流量在0-50m³/h之间。

进一步地，所述一级泵管路控制方法还包括备选方案设计过程：

S203所述若一级泵变频至最不利环路旁通管水流量在0-50m³/h之间，则采集此时最不利环路旁通管两端压力差；

S204以此压差值作为设定压差值；直接根据此压差值作为设定目标值；以该设定目标值建立一级泵管路控制方案，与S202中旁通管流量控制方案进行数据比对。

更进一步地，还包括第一压差传感器重设方法：

S301设定能量平衡一体阀第一开度值为欠压阈值、第二开度值为过压阈值，且第一开度值大于第二开度值，若能量平衡一体阀开度在第一开度值、第二开度值之间，则为正常值；若能量平衡一体阀开度大于第一开度值，则为回路欠压，若低于第二开度值，则为回路过压；

S302设定多个调节周期，各个调节周期时长为单位时间，在调节周期开始时，采集各个备选最不利支路上能量平衡一体阀的开度值，并确定各个备选最不利支路中高开度的能量平衡一体阀数量占该备选最不利支路能量平衡一体阀总数量的比例，则确定比例最高的备选最不利支路为最不利支路；

S303在本次调节周期内，仅对该周期所确定的最不利支路进行调节，若此最不利支路上有超过1个能量平衡一体阀的开度大于第一开度值，且未发生过压情况，则控制二级泵增加该最不利支路的压差；

若该最不利支路发生过压情况，且该最不利支路上的所有能量调节阀的开度均小于第二开度值时，则控制二级泵减少该最不利支路的压差；

S304控制与该最不利支路相连的二级泵，使能量平衡一体阀开度在第一开度值、第二开度值之间，采集此时空调单元的压差值，以该压差值作为该最不利支路的目标压差设定值；

S305在该调节周期中，根据该最不利支路的目标压差设定值与实际值之间差值，对二级泵工作情况进行调节控制。

更进一步地，所述单位时间为10-30min。

本发明相对于现有技术，通过阀门开度及压差再设定，实现对一、二级泵变频联动控制，可以精确检测各个空调末端支路所需的流量及阀门开度，根据各支路阀门开度来确定最不利末端，从而重新设定最不利末端的压差值，再对二级泵进行调节，从而达到精确“按需分配”各支路流量的目的，在保证房间舒适度前提下，让水泵用最小的能耗将冷冻水送到末端，达到最大的节能效果。

附图说明

图1为本发明实施例结构图。

1、一级泵支路；11、一级泵；12、冷水机组；2、二级泵支路；21、二级泵；22、负载单元；23、旁通管；24、空调负载支路；3、能量平衡一体阀；4、第一压差传感器；5、第二压差传感器；6、双向流量计。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例公开了一种节能的多级泵变频联动系统，包括：

一级泵管路，所述一级泵管路包括若干个一级泵支路1，所述一级泵支路1上设有一级泵11、冷水机组12，所述一级泵11与冷水机组12相连通，各个所述一级泵支路1之间并联；

二级泵管路，所述二级泵管路包括若干个二级泵支路2，各个所述二级泵支路2之间并联，所述二级泵支路2上设有一个或多个并联的二级泵21、负载单元22、旁通管23，所述二级泵21与负载单元22相连，所述旁通管23与二级泵21、负载单元22组成环路结构；

所述一级泵管路与二级泵管路相连；

所述一级泵管路控制方法为：采集二级泵管路各个旁通管23流量；调节一级泵11频率，使至少1个旁通管23流量接近0。

其中，一级冷冻水泵根据二级泵21组之前旁通管23流量来控制变频，控制目标是保持1个最不利二级泵21组旁通管23流量接近为0，但最低运行频率应满足经过冷水机组12的冷冻水流量不小于冷水机组12允许的最小流量。本发明实施例还采用中央控制器，对一级泵管路、二级泵管路实现频率控制。

可选的，所述负载单元22包括若干个并联的空调负载支路24，所述空调负载支路24上设有空调单元。

其中，空调单元可选为空调器或风机盘管。

特别的，所述空调负载支路24的空调单元处还设有能量平衡一体阀3，所述能量平衡一体阀3用于测量空调负载支路24的冷冻水流量

特别的，所述空调单元处还设有第一压差传感器4。

可选的，所述旁通管23处还设有双向流量计6，旁通管23处设有第二压差传感器5。

其中，本发明实施例如图1所示，共设有4台冷水机组12、每台冷水机组12对应设置1台一级冷冻水泵，同时设有三组二级冷冻泵组。三组二级泵21前均设置旁通用的旁通管23，旁通管23上增设双向流量计6；而在末端侧，每个空调负载支路24上均设置1个能量平衡一体阀3，可以测量支路的冷冻水流量。

特别的，所述二级泵管路控制方法为：

S101设定同一负载单元22上的n个空调负载支路24为一个控制支路，实现对空调负载支路24的片区划分；n为正整数；

其中，n可选为5-10中的正整数。

S102采集各个空调单元处第一压差传感器4的压差数据，根据压差数据确定各个控制支路的压差数值；

S103设定x个压差数值较大的控制支路为备选最不利支路；x为正整数，x可选为10-20中正整数。

其中，由于空调末端多达几百台AHU和风机盘管支路，因此为了控制的准确和可操作性，对空调末端进行片区划分，以5-10个能量平衡一体阀3所在的空调负载支路24作为一个控制支路，然后每个二级泵21组选定10-20个水阻较大的支路作为备选最不利支路。

本发明实施例通过对二级泵管路控制，实现对多个空调单元的分区管理，并通过压差数据获取水阻情况，从而判断空调负载支路24的使用情况，进而达到对备选最不利支路的有效筛选，与对各个空调负载支路24进行检测的相比，可有效提高检测效率，实现对大型建筑物中多个空调单元的智能管控。

特别的，所述一级泵管路控制方法具体为：

S201检测各个旁通管23流量，设定旁通流量最低的环路为最不利环路；

其中，本发明实施例的制冷系统负担3个分区二级泵21组，利用双向流量计6检测各个二级泵21组前旁通管23流量，以旁通管23流量最低的环路选定为最不利环路；

S202根据最不利环路的旁通管23流量控制一级泵11变频工作，若最不利环路旁通流量为正值，且超过50m³/h，则降低一级泵11的运行频率，直至旁通水流量在0-50m³/h之间。

本发明实施例通过对旁通管23流量的监控，可根据旁通管23流量对一级泵11处的变频工作情况进行调节，实现对一级泵11的智能调控。

可选的，所述一级泵管路控制方法还包括备选方案设计过程：

S203所述若一级泵11变频至最不利环路旁通管23水流量在0-50m³/h之间，则采集此时最不利环路旁通管23两端压力差；

其中，当水泵变频到最不利环路旁通管23水流量在0-50m³/h之间时，检测此时二级泵21组前供回水干管之间的压差。

S204以此压差值作为设定压差值；直接根据此压差值作为设定目标值；以该设定目标值建立一级泵管路控制方案，与S202中旁通管23流量控制方案进行数据比对。

其中，可通过控制器对压差值控制方案与旁通管23流量控制方案进行数值比对，获取空调单元处的制冷情况、工作工率情况，使用者可根据具体的情况分析，选择需要采用的控制方案。

特别的，还包括第一压差传感器4重设方法：

S301设定能量平衡一体阀3第一开度值为欠压阈值、第二开度值为过压阈值，且第一开度值大于第二开度值，若能量平衡一体阀3开度在第一开度值、第二开度值之间，则为正常值；若能量平衡一体阀3开度大于第一开度值，则为回路欠压，若低于第二开度值，则为回路过压；

其中，第一开度值可选为95％，第二开度值可选为70％，正常值为70％-95％(开度设定值可根据后期管理调整)；

S302设定多个调节周期，各个调节周期时长为单位时间，在调节周期开始时，采集各个备选最不利支路上能量平衡一体阀3的开度值，并确定各个备选最不利支路中高开度的能量平衡一体阀3数量占该备选最不利支路能量平衡一体阀3总数量的比例，则确定比例最高的备选最不利支路为最不利支路；

其中，单位时间可选为10-30min。本发明实施例中单位时间为20min，即一个调节周期为20min，在一个调节周期结束后，会进行下一个调节周期的重新开始；本发明实施例中高开度设定为≥80％；

S303在本次调节周期内，仅对该周期所确定的最不利支路进行调节，若此最不利支路上有超过1个能量平衡一体阀3的开度大于第一开度值，且未发生过压情况，则控制二级泵21增加该最不利支路的压差；

其中，此时可控制二级泵21提高频率，从而提高最不利支路的压差；

若该最不利支路发生过压情况，且该最不利支路上的所有能量调节阀的开度均小于第二开度值时，则控制二级泵21减少该最不利支路的压差；

其中，此时可控制二级泵21降低频率，或关闭多个二级泵21中的一个或几个，从而降低最不利支路的压差；

S304控制与该最不利支路相连的二级泵21，使能量平衡一体阀3开度在第一开度值、第二开度值之间，采集此时空调单元的压差值，以该压差值作为该最不利支路的目标压差设定值；

其中，此时使用者可以目标压差设定值作为调控标准，实现对水泵频率的调控，达到对不同工况空调的分析及调节；

S305在该调节周期中，根据该最不利支路的目标压差设定值与实际值之间差值，对二级泵21工作情况进行调节控制。

本发明实施例中二级冷冻水泵的控制目标就是在保证房间舒适度前提下，让水泵用最小的能耗将冷冻水送到末端，其控制参数还是根据最不利支路的压差值对二级冷冻水泵进行变频调节，但是最不利支路及其此压差值都可以根据系统负荷变化进行重设定。为了保证最不利支路的准确性，本发明实施例在设计阶段先选定10-20个左右的支路(以5-10个能量平衡一体阀3所在的空调支路作为一个控制支路)作为备选最不利支路；然后在调试阶段设定各个备选最不利支路的初始压差设定值。在实际运行过程中二级冷冻水泵变频控制分为三个步骤：第一步，判断哪个备选最不利支路为实际运行的最不利支路；第二步，利用压差重设控制二级冷冻水泵变频；第三步，重新设定最不利支路的压差设定值。

综上所述，本发明实施例通过阀门开度及压差再设定，实现对一、二级泵21变频联动控制，可以精确检测各个空调末端支路所需的流量及阀门开度，根据各支路阀门开度来确定最不利末端，从而重新设定最不利末端的压差值，再对二级泵21进行调节，从而达到精确“按需分配”各支路流量的目的，在保证房间舒适度前提下，让水泵用最小的能耗将冷冻水送到末端，达到最大的节能效果。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，包括：

一级泵管路，所述一级泵管路包括若干个一级泵支路，所述一级泵支路上设有一级泵、冷水机组，所述一级泵与冷水机组相连通，各个所述一级泵支路之间并联；

二级泵管路，所述二级泵管路包括若干个二级泵支路，各个所述二级泵支路之间并联，所述二级泵支路上设有一个或多个并联的二级泵、负载单元、旁通管，所述二级泵与负载单元相连，所述旁通管与二级泵、负载单元组成环路结构；

所述一级泵管路与二级泵管路相连；

所述一级泵管路控制方法为：采集二级泵管路各个旁通管流量；调节一级泵频率，使至少1个旁通管流量接近0；

所述一级泵管路控制方法具体为：

S201检测各个旁通管流量，设定旁通流量最低的环路为最不利环路；

S202根据最不利环路的旁通管流量控制一级泵变频工作，若最不利环路旁通流量为正值，且超过50m³/h，则降低一级泵的运行频率，直至旁通水流量在0-50m³/h之间；

所述一级泵管路控制方法还包括备选方案设计过程：

S203若所述一级泵变频至最不利环路旁通管水流量在0-50m³/h之间，则采集此时最不利环路旁通管两端压力差；

S204以此压差值作为设定压差值；直接根据此压差值作为设定目标值; 以该设定目标值建立一级泵管路控制方案，与S202中旁通管流量控制方案进行数据比对。

2.根据权利要求1所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，所述负载单元包括若干个并联的空调负载支路，所述空调负载支路上设有空调单元。

3.根据权利要求2所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，所述空调负载支路的空调单元处还设有能量平衡一体阀，所述能量平衡一体阀用于测量空调负载支路的冷冻水流量。

4.根据权利要求3所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，所述空调单元处还设有第一压差传感器。

5.根据权利要求1所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，所述旁通管处还设有双向流量计，旁通管处设有第二压差传感器。

6.根据权利要求3所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，所述二级泵管路控制方法为：

S101设定同一负载单元上的n个空调负载支路为一个控制支路，实现对空调负载支路的片区划分；n为正整数；

S102采集各个空调单元处第一压差传感器的压差数据，根据压差数据确定各个控制支路的压差数值；

S103设定x个压差数值较大的控制支路为备选最不利支路；x为正整数。

7.根据权利要求6所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，还包括第一压差传感器重设方法：

S301设定能量平衡一体阀第一开度值为欠压阈值、第二开度值为过压阈值，且第一开度值大于第二开度值，若能量平衡一体阀开度在第一开度值、第二开度值之间，则为正常值；若能量平衡一体阀开度大于第一开度值，则为回路欠压，若低于第二开度值，则为回路过压；

S302设定多个调节周期，各个调节周期时长为单位时间，在调节周期开始时，采集各个备选最不利支路上能量平衡一体阀的开度值，并确定各个备选最不利支路中高开度的能量平衡一体阀数量占该备选最不利支路能量平衡一体阀总数量的比例，则确定比例最高的备选最不利支路为最不利支路；

S303在本次调节周期内，仅对该周期所确定的最不利支路进行调节，若此最不利支路上有超过1个能量平衡一体阀的开度大于第一开度值，且未发生过压情况，则控制二级泵增加该最不利支路的压差；

若该最不利支路发生过压情况，且该最不利支路上的所有能量调节阀的开度均小于第二开度值时，则控制二级泵减少该最不利支路的压差；

S304控制与该最不利支路相连的二级泵，使能量平衡一体阀开度在第一开度值、第二开度值之间，采集此时空调单元的压差值，以该压差值作为该最不利支路的目标压差设定值；

S305在该调节周期中，根据该最不利支路的目标压差设定值与实际值之间差值，对二级泵工作情况进行调节控制。

8.根据权利要求7所述一种节能的多级泵变频联动系统，其特征在于，所述单位时间为10-30min。