CN1164899C - 压缩式中央空调自适应变流量节能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩式中央空调自适应变流量节能控制装置，它由自适应变流量控制器，冷水机控制子系统，冷冻水泵控制子系统，冷却水控制子系统，冷却塔风机控制子系统组成，自适应变流量控制器通过通信接口分别与冷水机控制子系统，冷冻水泵控制子系统，冷却水控制子系统及冷却塔风机控制子系统连接。本发明具有可使设备的各项运行指标都能达到最优化，使系统处于最佳工作状态，从而达到节能降耗的目的等优点。另外，在降低设备的运转速度同时，还降低设备的噪声、减少机械磨损、增强了运行的安全性，延长了设备寿命。
Description
技术领域：
本发明涉及一种中央空调的节能控制装置。
技术背景：
现有的中央空调系统都是定流量系统，最大冷负荷设计余量大，而每年出现最大冷负荷的时间只有10～20小时，但只要启动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz状态下运行，即在满负荷状态下工作，水泵和风机的电机都在高速下旋转，往往造成冷冻水供水流量和冷却水进水流量大，而冷冻水供回水温差和冷却水进出水温差小，造成能源的很大浪费。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种通过连续自动测量冷水机、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机的动态特性，并将其与理想的动态特性相比较，再用其差值去改变可调节的参数，使中央空调原有的定流量系统改变为变流量系统，以达到节能降耗、延长设备寿命的目的。
本发明是这样构成的：由自适应变流量控制器1，冷水机控制子系统2，冷冻水泵控制子系统3，冷却水泵控制子系统4，冷却塔风机控制子系统5组成，自适应变流量控制器1由工业一体化工作站6，通信接口7，模拟量输入卡8，模拟量输出卡9组成，模拟量输入卡8检测冷冻水总管流量，模拟量输出卡9控制冷冻水总管供回水旁通阀17，通信接口7分别与冷水机控制子系统2，冷冻水泵控制子系统3，冷却水泵控制子系统4及冷却塔风机控制子系统5连接；冷水机控制子系统2由第一可编程逻辑控制器10、第一变频器11、冷水机12组成，第一可编程逻辑控制器10、第一变频器11之间用通信线缆连接，第一变频器11与冷水机12之间用电力电缆和通信线缆连接；冷冻水泵控制子系统3由第二可编程逻辑控制器13、第二变频器14、冷冻水泵15、冷冻水供回水温度传感器、压差传感器16、旁通阀17组成，第二可编程逻辑控制器13、第二变频器14、冷冻水供回水温度传感器、压差传感器16、旁通阀17之间用通信线缆连接，第二变频器14与冷冻水泵15之间用电力电缆连接；冷却水泵控制子系统4由第三可编程逻辑控制器18、第三变频器19、冷却水泵20、冷却水进出水温度传感器、温差传感器21组成，第三可编程逻辑控制器18、第三变频器19、冷却水进出水温度传感器、温差传感器21之间用通信线缆连接，第三变频器19与冷却水泵20之间用电力电缆连接；冷却塔风机控制子系统5由第四可编程逻辑控制器22、第四变频器23、冷却塔风机24、冷却水进出水温度传感器和变送器25组成，第四可编程逻辑控制器22、第四变频器23、冷却水进出水温度传感器和变送器25之间用通信线缆连接，第四变频器23与冷却塔风机24之间用电力电缆连接。
所述的工业一体化工作站6中固化有性能辩识、决策、知识库、推理机软件。
本发明与现有技术相比，具有可使设备的各项运行指标都能达到最优化，对于中央空调的时变性、非线性特点能够实现自动调整和完善控制规则，以保证系统跟踪上给定的最优化性能指标，使系统处于最佳工作状态，从而达到节能降耗的目的等优点。本发明中的自适应变流量节能控制系统与其他系统的显著区别在于它包含有性能指标闭环，对于中央空调具有时变性、非线性特点的系统，自适应变流量控制器能在控制过程中，自动调整和完善控制规则，使控制性能不断完善，达到预期的节能效果。另外，在降低设备的运转速度同时，还降低设备的燥声、减少机械磨损、增强了运行的安全性，延长了设备寿命。
附图说明：
图1为本发明的系统组成框图；
图2为本发明的原理图；
图3为本发明的自适应变流量控制器1控制原理图；
图4为本发明冷水机控制子系统原理框图；
图5为本发明冷冻水泵子系统原理框图；
图6为本发明冷却水泵控制子系统原理框图；
图7为本发明冷却塔风机控制子系统原理框图。
具体实施方式：
本发明的实施例：自适应变流量控制器1通过通信接口7用通信线缆连接冷水机控制子系统2、冷冻水泵控制子系统3、冷却水泵控制子系统4和冷却塔风机控制子系统5，其中，自适应变流量控制器1由工业一体化工作站(AMB-655HTT)6、通信接口(IPC5631)7、模拟量输入卡(IPC5422)8、模拟量输出卡(IPC5445B)9构成。通过检测冷冻水供回水温度、压差和冷冻水总管流量，将这些测试数据送往可编程逻辑控制器和自适应变流量控制器1，经过自适应模糊运算和控制，调节冷冻水泵转速、冷冻水总管供回水旁通阀17的开启度；通过检测冷冻水进出水温度、温差，将这些测试数据送往可编程逻辑控制器和自适应变流量控制器1，经过自适应模糊运算和控制，调节冷却水泵转速；通过检测冷却水进水温度，将其测试数据送往可编程逻辑控制器和自适应变流量控制器1，经过自适应模糊运算和控制，调节冷却塔风机转速。
自适应变流量节能控制器1是一个具有一定适应能力的控制器，在系统运行过程中，根据控制给定值包括冷冻水供回水温度、压差、流量，冷却水进出水温度、温差，并根据冷水机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等子系统的输出值，以及外部干扰，去测量被控对象的性能指标。这些测量结果通过模数转换器(A/D)送入推理机中，与来自知识库(含数据库与规则库)的数据和规则进行推理运算，再通过数模转换器(D/A)送出运算结果，去控制被控对象。将上述测量和运算结果与给定的性能指标进行比较，作出决策，自动修改知识库中的控制规则，并改变中央空调系统运行参数，以保证系统跟踪上给定的最优性能指标，使系统处于最佳工作状态，这些计算和修改数据全部由控制软件完成。
冷水机控制子系统2由第一可编程逻辑控制器(PLC)10、第一变频器11、冷水机12组成，第一可编程逻辑控制器10、第一变频器11之间用通信线缆连接，第一变频器11与冷水机12之间用电力电缆和通信线缆连接。通过通信接口(RS485)将冷水机12中的数据传送给PLC10和自适应变流量控制器1，自适应变流量控制器1可以监测冷水机组工作状态，根据测量的冷冻水供回水温度，冷却水进出水温度、环境温度数值和理想的控制模型去改变冷水机组运行参数，并按照PLC10给出的控制参数，调节第一变频器11的输出频率在给定的安全工作频率范围内，从而改变冷水机组工作状态和冷冻水供水温度实现最佳节能。
冷冻水泵控制子系统3由第二可编程逻辑控制器13、第二变频器14、冷冻水泵15、冷冻水供回水温度传感器、压差传感器16、旁通阀17组成，第二可编程逻辑控制器13、第二变频器14、冷冻水供回水温度传感器、压差传感器16、旁通阀17之间用通信线缆连接，第二变频器14与冷冻水泵15之间用电力电缆连接。当中央空调系统负荷发生变化时，冷冻水供回水压差发生相应的变化，压差传感器16测出压差变化量和变化速率，将这些数据送至第二可编程逻辑控制器(PLC)13，与自适应变流量节能控制器1给定值相比较，作出决策，调节第二变频器14输出频率，改变冷冻水泵15的转速，使冷冻水流量随负荷而变化，从而使冷冻水供回水压差ΔP迅速回到设定值，进入稳定状态。
冷却水泵控制子系统4由第三可编程逻辑控制器(PLC)18、第三变频器19、冷却水泵20、冷却水进出水温度传感器、温差传感器21组成，第三可编程逻辑控制器18、第三变频器19、冷却水进出水温度传感器、温差传感器21之间用通信线缆连接，第三变频器19与冷却水泵20之间用电力电缆连接。当中央空调系统负荷发生变化时，冷却水进出水温度(温差)发生相应的变化，温度传感器21测量出温差变化值及温差变化速率，将这些数据送至第三可编程逻辑控制器(PLC)18与自适应变流量节能控制器1给定值相比较，作出决策，调节第三变频器19输出频率，改变冷却水泵20的转速，使冷却水流量随负荷而变化，从而使冷却水进出水温度迅速回到设定值，进入稳定状态。
冷却塔风机控制子系统5由第四可编程逻辑控制器(PLC)22、第四变频器23、冷却塔风机24、冷却水进出水温度传感器和变送器25组成，第四可编程逻辑控制器22、第四变频器23、冷却水进出水温度传感器和变送器25之间用通信线缆连接，第四变频器23与冷却塔风机24之间用电力电缆连接。当中央空调系统负荷发生变化时，冷却水进水温度发生相应的变化，温度传感器25测量出进水温度变化值和变化速率，将这些数据送至第四可编程逻辑控制器(PLC)22，与自适应变流量节能控制器1给定值相比较，作出决策，调节第四变频器23输出频率，改变冷却塔风机24的转速，使冷却塔风机24的风量随负荷而变化，从而使冷却水进水温度迅速回到设定值，进入稳定状态。
Claims (2)
1、一种压缩式中央空调自适应变流量节能控制装置，它由自适应变流量控制器(1)，冷水机控制子系统(2)，冷冻水泵控制子系统(3)，冷却水泵控制子系统(4)，冷却塔风机控制子系统(5)组成，其特征在于：自适应变流量控制器(1)由工业一体化工作站(6)，通信接口(7)，模拟量输入卡(8)，模拟量输出卡(9)组成，模拟量输入卡(8)检测冷冻水总管流量，模拟量输出卡(9)控制冷冻水总管供回水旁通阀(17)，通信接口(7)分别与冷水机控制子系统(2)，冷冻水泵控制子系统(3)，冷却水泵控制子系统(4)及冷却塔风机控制子系统(5)连接；冷水机控制子系统(2)由第一可编程逻辑控制器(10)、第一变频器(11)、冷水机(12)组成，第一可编程逻辑控制器(10)、第一变频器(11)之间用通信线缆连接，第一变频器(11)与冷水机(12)之间用电力电缆和通信线缆连接；冷冻水泵控制子系统(3)由第二可编程逻辑控制器(13)、第二变频器(14)、冷冻水泵(15)、冷冻水供回水温度传感器、压差传感器(16)、旁通阀(17)组成，第二可编程逻辑控制器(13)、第二变频器(14)、冷冻水供回水温度传感器、压差传感器(16)、旁通阀(17)之间用通信线缆连接，第二变频器(14)与冷冻水泵(15)之间用电力电缆连接；冷却水泵控制子系统(4)由第三可编程逻辑控制器(18)、第三变频器(19)、冷却水泵(20)、冷却水进出水温度传感器、温差传感器(21)组成，第三可编程逻辑控制器(18)、第三变频器(19)、冷却水进出水温度传感器、温差传感器(21)之间用通信线缆连接，第三变频器(19)与冷却水泵(20)之间用电力电缆连接；冷却塔风机控制子系统(5)由第四可编程逻辑控制器(22)、第四变频器(23)、冷却塔风机(24)、冷却水进出水温度传感器和变送器(25)组成，第四可编程逻辑控制器(22)、第四变频器(23)、冷却水进出水温度传感器和变送器(25)之间用通信线缆连接，第四变频器(23)与冷却塔风机(24)之间用电力电缆连接。
2、根据权利要求1所述的压缩式中央空调自适应变流量节能控制装置，其特征在于：所述的工业一体化工作站(6)中固化有性能辩识、决策、知识库、推理机软件。
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