CN201255824Y - 一种中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置 - Google Patents

一种中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置,由制冷机组制冷量和温度采集元件组、制冷系统设备功率采集组或制冷系统设备电耗采集组、电柜和电脑组成;制冷机组制冷量和温度采集元件组由多组传感器组成;每台制冷机组设有一传感器组,每一传感器组包括四个温度传感器和一个流量传感器,温度传感器分别安装在制冷机组冷冻和冷却进、出水管检修阀内,流量计安装在制冷机进水管或出水管的检修阀内;该装置实时测量和跟踪制冷系统和各设备的能效,全面实时监测整个系统制冷量和各设备的消耗功率,为运行操作者及时诊断现在制冷系统各设备的能效状况,为管理者提供能效管理标尺、定量管理工具,从而达到节能降耗、延长设备寿命的目的。

Description

一种中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置
技术领域
本实用新型涉及一种实时能效控制装置,特别是涉及工厂或者商住楼宇的 中央空调制冷系统的能效实时监测和分析诊断装置。
背景技术
目前,在全球能源紧张情况下,节能降耗日益紧迫。而从中央空调制冷系
统的耗能占据20%以上社会总电耗。另一方面,制冷系统的设计效率应该在0. 5 到1.0 KW/T0N (1T0N二1USTR美制冷量单位,同公制单位换算公式为: 3. 516KW=1USTR),但是根据我们收集到的国外和国内的冷水机房的实际运行效 率却在1.5到3.0KW/T0N,这意味着一个巨大的能量节约机会。
目前还没有一个独立的装置来帮助中央空调系统的操作运行管理者来实 时测量和跟踪制冷系统的能效,更不用说能评估出目前制冷系统的状况,诊断 出目前制冷系统存在的问题,从而将制冷系统能效优化到设计范围。
一些楼宇集成系统虽然对整个制冷系统总的制冷量进行测量跟踪,这是根 据中央空调的负荷需求从而自动调节运行设备,但均未对制冷系统及设备进行 能效检测分析及诊断。本实用新型是对整个中央空调冷源端的制冷系统,包括 冷水机组,冷冻水泵,冷却水泵,凉水塔等辅助设备,全面实时监测整个系统 制冷量和各设备的消耗功率,计算系统和分类设备的能效并分析诊断各类低能 效问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种中央空调制冷系统 实时能效的监测、计量及分析诊断的装置。
本实用新型通过采用如下技术方案实现:
一种中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置,由制冷机组制冷量和温度 采集元件组、制冷系统设备功率采集组或制冷系统设备电耗采集组、电柜和电 脑组成;所述制冷机组制冷量和温度采集元件组由多组传感器组成,每台制冷 机组设有一传感器组,每一传感器组包括四个温度传感器和一个流量传感器, 温度传感器分别安装在制冷机组冷冻和冷却进、出水管检修阀内,流量计安装在制冷机进水管或出水管的检修阀内;
制冷系统设备功率采集组由多个带模拟量输出的功率计组成,或者是制冷 系统设备电耗采集组由多个带模拟量输出的电量计组成,所述多个功率计或者 电量计分别安装在低压配电柜中每台制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔
的电源开关之后;
电柜包括带触摸功能的工控机、采集信号巡检仪和网络接口;带触摸功能 的工控机通过RS485通讯接口与采集信号巡检仪连接,采集信号巡检仪分别与 制冷系统设备制冷量和温度采集元件组、制冷系统设备功率采集组或制冷系统 设备电耗采集组连接,带触摸功能的工控机还通过网络接口与电脑连接。
为进一步实现本实用新型的目的,所述中央空调制冷系统实时能效监测诊 断装置还包括局域网、部门PC机、互联网和移动办公PC机以及控制装置;电
脑通过局域网与部门PC机连接;电脑还通过互联网与移动办公PC机;控制装
置通过M-BUS工控通讯装置与电柜连接。
所述控制装置为安装于现场的用于制冷系统自动化控制的PLC或DDC控制器。
所述巡检仪为XSL系列智能巡回检测仪。
相对于现有技术,本实用新型有如下优点和有益效果:
本实用新型能直观准确监测、计量制冷系统和各制冷主机的能效
(KW/T0N),判别各制冷主机的能效性能,诊断分类设备:冷冻水泵、冷却水 泵、冷却塔的能效(KW/T0N),提供实时能效的优化指引,从而达到节能管理 和节能调节的效果。该装置能同时适用于现场操作和监测管理两个层面的用户 使用,结合现有的通讯及网络功能具有监测平台或自控系统双向拓展性。本实 用新型汇集控制技术、网络信息技术、管理技术、自动安全预警与诊断技术、 设备维护技术于一体,有效监测和优化制冷系统的运行能效,减少人为操作失 误或系统及设备异常导致的故障和能源浪费。
附图说明:
图1为中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置结构示意图。 图2为装置电柜的结构原理示意图。
图3为中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置拓展功能系统示意图。 图4为实施实时能效监测诊断流程示意图。具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明,但本实用新型要 求保护的范围并不局限于实施方式表达的范围,凡是根据本实用新型进行技术 方案等同的变换,都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示,中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置由制冷机组制冷量和
温度采集元件组l、制冷系统设备功率或电耗采集组2、电柜3和安装实时能 效软件的通用电脑4四部分组成。制冷系统设备制冷量和温度采集元件组1 和制冷系统设备功率采集组2或制冷系统设备电耗采集组2分别与电柜3信号 连接,电柜3与电脑4信号连接。
设备制冷量和温度采集元件组1由多组传感器组成;每组传感器包括四个 温度传感器和一个流量传感器组成,为现场安装和检修的便利,分别在制冷机 组冷冻和冷却进、出水管检修阀内各装一个温度传感器,流量计安装在制冷机 进水管或出水管的检修阀内,分别采集每台制冷主机的冷冻进水温度、冷冻出 水温度、冷却进水温度、冷却出水温度和冷冻水流量。每台制冷机组相同的传 感器组。而常规的楼宇自控系统是对通过采集冷冻水总管的流量和进出水温度 实现整个制冷系统制冷量进行测量跟踪。本实用新型分别采集每台制冷主机的 冷冻进水温度、冷冻出水温度、冷却进水温度、冷却出水温度和冷冻水流量, 能够有效判断制冷主机的能效,制冷主机的能耗在冷源系统中比重最大,而制 冷主机的能效随着使用时间的长短、保养工作成效等因素波动很大,如果有效 判断制冷主机的能效,即能通过能效优先原则投入设备运行,能效将得到最佳 优化。
制冷系统设备功率或电耗采集组2为多个带模拟量输出的功率计,或者是 制冷系统设备电耗采集组2为多个带模拟量输出的电量计,这些功率计或者电 量计分别安装在低压配电柜中每台制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的 电源开关之后,用于采集每台制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的输入 功率P(KW)或电耗(KWH);
制冷系统或制冷设备的制冷量Q计算原理如下:
Q= OL*AT (KW);
C一水的比热4. 1868 KW*S/(KG*°C);
L—冷冻水流量L/S (升/秒);
AT—冷冻水进出水温度差(°C)
3. 516KW=1T0N (USTR美制冷量单位);制冷系统或各类设备的能效E计算公式如下:
E=P/Q (KW/T0N);
P—总输入功率KW;
Q—制冷量 TON (USTR);
如果采用的是功率计,冷水机房的能耗统计KTO是实时输入功率P基于单 位时间步长(控制器的最快扫描时间)的时间累积;如果采用是电量计,则直 接采集功率和累计电量信号,这样能尽量保证耗电量计量的准确性。
电柜3是采集信号处理中心。如图2所示,电柜3包括:带触摸功能的工 控机31 、采集信号巡检仪32和网络接口 33。带触摸功能的工控机31通过RS485 通讯接口与采集信号巡检仪32连接,采集信号巡检仪32分别与制冷系统设备 制冷量和温度采集元件组1和制冷系统设备功率或电耗采集组2连接,带触摸 功能的工控机31还通过网络接口 33与电脑4连接。带触摸功能的工控机31 内设MCGS通用版组态软件,通过带RS485通讯接口的巡检仪(例如XSL系列 智能巡回检测仪)采集的实时传感器信号将模拟量信号转化为数字信号,由组 态软件实现人机界面实现整个制冷系统和各设备(包括冷水机组,冷冻水泵, 冷却水泵,和凉水塔等辅机)的能效测量和跟踪显示,从而为空调冷水机房管 理者提供实时能效数据,历史数据,与此同时也能实现系统耗电统计,关键参 数实时显示和历史査询。
电脑4可采用普通带网卡的PC机,安装专业的能效管理软件,软件功能 要求与工控机的组态软件进行数据库接口,同时支持以太网功能。带触摸功能 的工控机33的主要功能是现场显示监测数据,并提供实时能效值异常报警提 示,方便现场操作人员操作,通过组态软件兼容通用自控系统;电脑4则是能 效装置系统的数据处理服务器,通过专业的能效管理软件储存和分析数据、实 现优化指引和管理报表功能,支持以太网功能。
如图3所示,中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置的拓展功能系统还 包括局域网5、部门PC机6、互联网7和移动办公PC机8以及控制装置9。 电脑4通过局域网5与部门PC机6连接;电脑4还通过互联网7与移动办公 PC机8。控制装置9通过M-BUS工控通讯装置与电柜3连接,控制装置是指安 装于现场的控制器例如PLC, DDC等用于制冷系统自动化控制的控制器设备装 置。
本装置实时能效监测诊断装置实施具体应用流程如图4所示: 制冷系统设备制冷量和温度采集元件组1和制冷系统设备功率或电耗采集组2的采集信号,通过带RS485通讯接口的巡检仪32 (例如XSL系列智能 巡回检测仪)采集的实时传感器信号并将模拟量信号转化为数字信号,由带触 摸功能的工控机31内设MCGS通用版组态软件,组态软件实现人机界面实现整 个制冷系统和各设备(包括冷水机组,冷冻水泵,冷却水泵,和凉水塔等辅机) 的制冷量、耗电量及能效测量和实时数据显示,如果发生能效数据超过预先设 置值则报警提示。电脑4则是能效装置系统的数据处理服务器,安装专业的能 效管理软件,软件功能要求与工控机的组态软件进行数据库接口,通过专业的 能效管理软件储存和分析数据,进行远程监测、分析诊断、优化指引、自动报 表和维护管理等功能,并支持以太网功能。
现场的冷水机房操作人员可以通过现场电柜上的带触摸功能工控机人机 界面直接査看制冷系统或设备的能效参数如:制冷量、电功率和能效值等,当 能效参数超过预警设定值时,人机界面即出现报警提示,操作人员可以现场经 验即时处理能效问题,同时PC机服务器对运行能效数据进行远程监测和记录、 系统或设备的深度优化诊断、并提供各种图文管理报表,指导现场操作人员执 行能效优化调节或维护策略,从而保持制冷系统及设备能效持续优化。
现有技术的类似或相同功能的独立装置还没有,楼宇自动集成系统是可以 实现部分或类似的功能,但本装置相对而言有结构独立、专业实用性强、兼容 性广、实施方便、造价低的特点,所以具有更广泛的适用性。

Claims (4)

1、一种中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置,其特征在于:该监测诊断装置由制冷机组制冷量和温度采集元件组、制冷系统设备功率采集组或制冷系统设备电耗采集组、电柜和电脑组成;所述制冷机组制冷量和温度采集元件组由多组传感器组成,每台制冷机组设有一传感器组,每一传感器组包括四个温度传感器和一个流量传感器,温度传感器分别安装在制冷机组冷冻和冷却进、出水管检修阀内,流量计安装在制冷机进水管或出水管的检修阀内;制冷系统设备功率采集组由多个带模拟量输出的功率计组成,或者是制冷系统设备电耗采集组由多个带模拟量输出的电量计组成,所述多个功率计或者电量计分别安装在低压配电柜中每台制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的电源开关之后;电柜包括带触摸功能的工控机、采集信号巡检仪和网络接口;带触摸功能的工控机通过RS485通讯接口与采集信号巡检仪连接,采集信号巡检仪分别与制冷系统设备制冷量和温度采集元件组、制冷系统设备功率采集组或制冷系统设备电耗采集组连接,带触摸功能的工控机还通过网络接口与电脑连接。
2、 根据权利要求1所述的中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置,其 特征在于:所述中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置还包括局域网、部门 PC机、互联网和移动办公PC机以及控制装置;电脑通过局域网与部门PC机 连接;电脑还通过互联网与移动办公PC机;控制装置通过M-BUS工控通讯装 置与电柜连接。
3、 根据权利要求2所述的中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置,其 特征在于:所述控制装置为安装于现场的用于制冷系统自动化控制的PLC或 DDC控制器。
4、 根据权利要求1所述的中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置,其 特征在于:所述巡检仪为XSL系列智能巡回检测仪。
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