CN1793746A - 中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，所述中央空调系统包括冷水机组、与冷水机组相连接的冷却塔及空调末端，设置在冷水机组与冷却塔相连接的冷却回水管道上的冷却水泵，设置在冷水机组与空调末端相连接的冷冻回水管道上的冷冻水泵，还包括一PLC控制器，与该LC控制器相连接的变频器，通过变频器分别对冷却水泵及冷冻水泵进行调节，能精确的控制中央空调系统的冷冻水及冷却水的流量，既满足中央空调空调末端的使用要求又能达到节约能量的目的，并且控制精度更高。

Description

中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法
技术领域
本发明涉及中央空调系统技术领域，具体地说，是涉及一种中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法。
背景技术
目前，在中央空调领域中，冷冻水泵与冷却水泵采用定频水泵，由于定频电机只能通过改变转差率调速，而当转差率增大后，电机的能耗又飞速的上升，因此，如果采用定频水泵来控制系统水流量，无法达到真正节能的目的，或者说节能效果不好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，能精确控制中央空调系统的冷冻水及冷却水的流量，并可降低中央空调系统的能耗。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：提供一种中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，所述中央空调系统包括冷水机组、与冷水机组相连接的冷却塔及空调末端，设置在冷水机组与冷却塔相连接的冷却回水管道上的冷却水泵，设置在冷水机组与空调末端相连接的冷冻回水管道上的冷冻水泵，还包括一PLC控制器，在冷水机组与冷却塔相连接的冷却出水管道上设有冷却出水温度传感器，所述冷却出水温度传感器与PLC控制器的输入接口相连接，PLC控制器的输出接口通过变频器与冷却水泵相连接；在冷水机组与空调末端相连接的冷冻回水管道上设有冷冻回水温度传感器，在冷水机组与空调末端相连接的冷冻出水管道上设有冷冻出水温度传感器，在冷水机组与空调末端相连接的冷冻出水管道上还设有冷冻水流量传感器，所述冷冻回水温度传感器、冷冻出水温度传感器和冷冻水流量传感器与PLC控制器的输入接口相连接；PLC控制器的输出接口通过变频器与冷冻水泵相连接，通过PLC控制器与变频器来自动调节冷却水及冷冻水流量，包括以下步骤：
a、检测并恢复各输出部件为原始状态，进行开机；
b、通过冷却出水温度传感器检测冷却水出水温度，PLC控制器将冷却出水温度传感器感应到的温度值与用户设定的温度值作比较，并输出一个PID控制值给变频器，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器经过运算后输出相应频率的电源信号给冷却水泵，实现冷却水流量的自动调节，其计算简式如下：
式中：TQc(实际)表示冷却水出水的实际温度；
TQc set(设定)表示冷却水出水的设定温度。
c、通过冷冻回水温度传感器和冷冻出水温度传感器感应到冷冻回水温度TDh及冷冻出水温度TDc可以得出冷冻水进出水温差ΔT；通过流量传感器感应到冷冻水流量QD；根据ΔTD与QD可计算出冷冻水经过冷水机组后的能量差WD，即冷水机组的负荷，冷水机组的负荷是随着中央空调系统空调末端冷量的变化而不断变化的，因此冷水机组任一时刻的负荷WD，就对应空调末端任一时刻所需的冷量，也就是对应该时刻冷冻水系统所需的水流量，通过WD与用户设定的冷水机组能量WDset进行比较，WDset为冷水机组额定负荷，经PLC控制器进行PID运算后，并输出一个PID控制值给变频器，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器根据PLC输入的信号实现10～120Hz的变频调速。从而改变了冷冻水泵的水流量，实现中央空调系统冷冻水流量的自动调节，其计算简式如下：
式中：TDh表示冷冻回水温度；
      TDc表示冷冻出水温度；
      ΔT表示冷冻水进出水温差；
      QD表示冷冻水流量QD；
      WD表示系统的实际负荷；
      WDset表示设定的系统负荷。
所述PLC控制器还设有一与其相连接的触摸控制显示屏。
本发明所述中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法的有益效果是：采用PLC控制器结合PID算法，PID信号传送到变频器，通过变频器调节冷冻水泵及冷却水泵，能精确的控制中央空调系统的冷冻水及冷却水的流量，既满足中央空调空调末端的使用要求又能达到节约能量的目的，并且控制精度更高，采用的PLC控制器还能够实时检测系统的运行状态，并反馈到PLC控制器，及时做出相应的输出控制并且系统设置了多种保护功能，当系统变频器出现故障时，可发出报警信息并自动切段变频器电源，同时引入市电直接对水泵供应电能，使系统保持正常运行，能够监视各部件的运行状态，出现故障时自动停机和发出报警信号。
下面结合附图和实施例对本发明所述中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法作进一步说明：
附图说明
图1是本发明中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法的结构示意；
图2是本发明中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法的控制流程框图；
图3是本发明中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法的电路原理图。
具体实施方式
以下是本发明所述中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法的最佳实施例，并不因此限定本发明的保护范围。
参照图1、图2、图3，提供一种中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，所述中央空调系统包括冷水机组12、与冷水机组12相连接的冷却塔1及空调末端8，设置在冷水机组12与冷却塔1相连接的冷却回水管道上的冷却水泵2，设置在冷水机组12与空调末端8相连接的冷冻回水管道上的冷冻水泵7，还包括一PLC控制器4，在冷水机组12与冷却塔1相连接的冷却出水管道上设有冷却出水温度传感器13，所述冷却出水温度传感器13与PLC控制器4的输入接口相连接，PLC控制器4的输出接口通过变频器3与冷却水泵2相连接；在冷水机组12与空调末端8相连接的冷冻回水管道上设有冷冻回水温度传感器11，在冷水机组12与空调末端8相连接的冷冻出水管道上设有冷冻出水温度传感器10，在冷水机组12与空调末端8相连接的冷冻出水管道上还设有冷冻水流量传感器9，所述冷冻回水温度传感器11、冷冻出水温度传感器10和冷冻水流量传感器9与PLC控制器4的输入接口相连接；PLC控制器4的输出接口通过变频器6与冷冻水泵7相连接，通过PLC控制器与变频器来自动调节冷却水及冷冻水流量，包括以下步骤：
a、检测并恢复各输出部件为原始状态，进行开机；
b、通过冷却出水温度传感器13检测冷却水出水温度，PLC控制器4将冷却出水温度传感器13感应到的温度值与用户设定的温度值作比较，并输出一个PID控制值给变频器3，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器3经过运算后输出相应频率的电源信号给冷却水泵2，实现冷却水流量的自动调节，其计算简式如下：
Figure A20051012125300091
式中：TQc(实际)表示冷却水出水的实际温度；
TQc set(设定)表示冷却水出水的设定温度。
c、通过冷冻回水温度传感器11和冷冻出水温度传感器10感应到冷冻回水温度TDh及冷冻出水温度TDc可以得出冷冻水进出水温差ΔT；通过流量传感器9感应到冷冻水流量Q D；根据ΔTD与QD可计算出冷冻水经过冷水机组12后的能量差WD，即冷水机组12的负荷，冷水机组12的负荷是随着中央空调系统空调末端冷量的变化而不断变化的，因此冷水机组12任一时刻的负荷WD，就对应空调末端任一时刻所需的冷量，也就是对应该时刻冷冻水系统所需的水流量，通过WD与用户设定的冷水机组12能量WDset进行比较，WDset为冷水机组12额定负荷，经PLC控制器4进行PID运算后，并输出一个PID控制值给变频器6，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器6根据PLC输入的信号实现10～120Hz的变频调速。从而改变了冷冻水泵7的水流量，实现中央空调系统冷冻水流量的自动调节，其计算简式如下：
Figure A20051012125300101
式中：TDh表示冷冻回水温度；
      TDc表示冷冻出水温度；
      ΔT表示冷冻水进出水温差；
      QD表示冷冻水流量QD；
      WD表示系统的实际负荷；
      WDset表示设定的系统负荷。
所述PLC控制器4还设有一与其相连接的触摸控制显示屏5。
当按下开机按钮后，PLC控制器4首先对系统传感器进行检测，正常后接着检测与冷却水泵2相连接的变频器3，正常后，启动冷却水泵2，即冷却水泵2按100％额定负荷启动，冷却水泵2的原始设定值也可根据实际情况调整，冷却水泵2运行5秒后，如果这时PLC控制器4检测到与冷冻水泵2相连接的变频器4也正常后，启动冷冻水泵7，冷冻水泵7按100％额定负荷启动，冷冻水泵7原始设定值也可根据实际情况调整，运行30秒后，启动冷水机组12，冷水机组12原始设定值，可根据实际情况调整，稳定运行5分钟后，PLC控制器4开始将冷却出水温度传感器13，冷冻回水温度传感器11、冷冻出水温度传感器10及冷冻水流量传感器9反馈过来的信号进行运算并输出相应的PID控制信号传送至变频器3、6，对冷却水泵2及冷冻水泵7进行调节，从而实现冷却水及冷冻水流量自动调节。
冷却水流量控制：通过冷却出水温度传感器13检测冷却水出水温度，PLC控制器4将冷却出水温度传感器13感应到的温度值与用户设定的温度值作比较，并输出一个PID控制值给变频器3，该控制值为一个0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器3经过运算后输出相应频率的电源信号给冷却水泵2，从而改变了冷却水泵2的水流量。
通过冷冻回水温度传感器11和冷冻出水温度传感器10感应到冷冻回水温度TDh及冷冻出水温度TDc可以得出冷冻水进出水温差ΔT；通过冷冻水流量传感器9感应到冷冻水流量QD；根据ΔTD与QD可计算出冷冻水经过机组后的能量差WD，即冷水机组12的负荷，冷水机组12的负荷是随着中央空调系统空调末端8冷量的变化而不断变化的，因此冷水机组12任一时刻的负荷WD，就对应空调末端8任一时刻所需的冷量，也就是对应该时刻冷冻水系统所需的水流量，所以可以通过WD与用户设定的冷水机组12能量WDset进行比较，WDset设定值为冷水机组12额定负荷，经PLC控制器4进行PID运算后，并输出一个PID控制值给变频器3，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的一个模拟信号，变频器6根据PLC控制器4输入的信号实现10～120Hz的变频调速，从而改变了冷冻水泵7的水流量。
变频器3、6控制：通过接收PLC控制器4发出的模拟信号来决定输出电源的频率，当系统变频器3、6出现故障时，可发出报警信息并自动切断变频器电源，同时引入市电直接对冷却水泵2及冷冻水泵7供应电，使系统保持正常运行。

Claims (4)

1、一种中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，所述中央空调系统包括冷水机组、与冷水机组相连接的冷却塔及空调末端，设置在冷水机组与冷却塔相连接的冷却回水管道上的冷却水泵，设置在冷水机组与空调末端相连接的冷冻回水管道上的冷冻水泵，还包括一PLC控制器，在冷水机组与冷却塔相连接的冷却出水管道上设有冷却出水温度传感器，所述冷却出水温度传感器与PLC控制器的输入接口相连接，PLC控制器的输出接口通过变频器与冷却水泵相连接；在冷水机组与空调末端相连接的冷冻回水管道上设有冷冻回水温度传感器，在冷水机组与空调末端相连接的冷冻出水管道上设有冷冻出水温度传感器，在冷水机组与空调末端相连接的冷冻出水管道上还设有冷冻水流量传感器，所述冷冻回水温度传感器、冷冻出水温度传感器和冷冻水流量传感器与PLC控制器的输入接口相连接；PLC控制器的输出接口通过变频器与冷冻水泵相连接，通过PLC控制器与变频器来自动调节冷却水及冷冻水流量，其特征在于，包括以下步骤：
a、检测并恢复各输出部件为原始状态，进行开机；
b、通过冷却出水温度传感器检测冷却水出水温度，PLC控制器将冷却出水温度传感器感应到的温度值与用户设定的温度值作比较，并输出一个PID控制值给变频器，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器经过运算后输出相应频率的电源信号给冷却水泵，实现冷却水流量的自动调节，
其计算简式如下：
式中：TQc(实际)表示冷却水出水的实际温度；
      TQc set(设定)表示冷却水出水的设定温度。
c、通过冷冻回水温度传感器和冷冻出水温度传感器感应到冷冻回水温度TDh及冷冻出水温度TDc可以得出冷冻水进出水温差ΔT；通过流量传感器感应到冷冻水流量QD；根据ΔTD与QD可计算出冷冻水经过冷水机组后的能量差WD，即冷水机组的负荷，冷水机组的负荷是随着中央空调系统空调末端冷量的变化而不断变化的，因此冷水机组任一时刻的负荷WD，就对应空调末端任一时刻所需的冷量，也就是对应该时刻冷冻水系统所需的水流量，通过WD与用户设定的冷水机组能量WDset进行比较，WDset为冷水机组额定负荷，经PLC控制器进行PID运算后，并输出一个PID控制值给变频器，该控制值为0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，变频器根据PLC输入的信号实现10～120Hz的变频调速。从而改变了冷冻水泵的水流量，实现中央空调系统冷冻水流量的自动调节，其计算简式如下：
式中：TDh表示冷冻回水温度；
TDc表示冷冻出水温度；
ΔT表示冷冻水进出水温差；
QD表示冷冻水流量QD；
WD表示系统的实际负荷；
WDset表示设定的系统负荷。
2、根据权利要求1所述的中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，其特征在于，所述与冷却水泵相连接的变频器，其输入端与PLC控制器的输出接口相连接，其输出端与冷却水泵的输入接口相连接。
3、根据权利要求1所述的中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，其特征在于，所述与冷冻水泵相连接的变频器，其输入端与PLC控制器的输出接口相连接，其输出端与冷冻水泵的输入接口相连接。
4、根据权利要求1所述的中央空调系统冷却水及冷冻水流量的自动调节控制方法，其特征在于，所述PLC控制器还设有一与其相连接的触摸控制显示屏。
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