CN204987368U - 一种冷冻水泵组节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种冷冻水泵组节能控制系统，包括：压差传感器、可编程逻辑控制器、变频器和电控开关；压差传感器、可编程逻辑控制器和每台冷冻水泵依次相连；变频器与电控开关分别连接在可编程逻辑控制器与每台冷冻水泵之间；可编程逻辑控制器包括与压差传感器相连的最不利末端压差计算器；连接在最不利末端压差计算器与变频器之间的第一转速调节器；与第一转速调节器相连的节能参数控制策略处理器；连接在节能参数控制策略处理器与变频器之间的第二转速调节器；连接在节能参数控制策略处理器和电控开关之间的台数调节器。本实用新型的技术方案能综合调控冷冻水泵组的工作转速与工作台数，从而减小冷冻水泵组的能耗。

Description

一种冷冻水泵组节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及暖通空调技术领域，特别是涉及一种冷冻水泵组节能控制系统。

背景技术

暖通空调是指室内或者车内负责暖气、通风及空气调节的相关设备，其水循环系统主要由冷冻水循环系统和冷却水循环系统组成，其中，如图1所示，冷冻水循环系统主要由冷水机组21、冷冻水泵组25、分水器22、多个空调器末端设备23、集水器24以及连通上述装置的循环管路组成。

暖通空调的能耗主要由上述冷冻水循环系统和冷却水循环系统产生，其中，冷冻水循环系统的冷冻水泵所消耗的能耗占据相当大比例，相关技术中，针对冷冻水循环系统的节能方法，一般是在空调器末端的水管管路上设置电动阀，通过调整电动阀的开度大小来调节流经空调器末端的冷冻水的流量，达到稳定冷冻水泵压差的作用，但是这种方法只是调节电动阀开度大小来调节冷冻水流量，并不能做到真正的节能。

综上所述，如何对冷冻水循环系统进行有效的节能控制是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种冷冻水泵组节能控制系统，以解决现有技术中的针对冷冻水循环系统不能真正做到节能问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

根据本实用新型的第一方面，提供了一种冷冻水泵组节能控制系统，用于冷冻水循环系统，所述冷冻水循环系统包括通过管路依次连通的冷水机组、分水器、空调器末端设备和集水器；所述冷冻水泵组连通在所述冷水机组与所述分水器之间的供水管路上，其特征在于，所述冷冻水泵组节能控制系统包括：压差传感器、可编程逻辑控制器、变频器和电控开关；其中，

所述压差传感器连通在所述分水器与所述集水器之间管路上，所述压差传感器的信号输出端与所述可编程逻辑控制器的信号输入端相连；

所述可编程逻辑控制器的信号输出端分别与所述冷冻水泵组的每台冷冻水泵的使能端相连；

所述变频器连接在所述可编程逻辑控制器与所述冷冻水泵组的每台冷冻水泵之间电路上；

所述电控开关连接在所述可编程逻辑控制器与所述冷冻水泵组的每台冷冻水泵之间电路上；

所述可编程逻辑控制器包括：最不利末端压差计算器、第一转速调节器、节能参数控制策略处理器、第二转速调节器和台数调节器；其中，

所述最不利末端压差计算器的信号输入端与所述压差传感器相连；

所述第一转速调节器的信号输入端与所述最不利末端压差计算器的信号输出端相连，所述第一转速调节器的信号输出端与所述变频器的使能端相连；

所述节能参数控制策略处理器的信号输入端与所述第一转速调节器相连；

所述第二转速调节器的信号输入端与所述节能参数控制策略处理器的信号输出端相连，所述第二转速调节器的信号输出端与所述变频器的使能端相连；

所述台数调节器的信号输入端与所述节能参数控制策略处理器的信号输出端相连，所述台数调节器的信号输出端与所述电控开关的使能端相连。

优选地，所述分水器与所述集水器之间的各个空调器末端设备所在支路分别连通有自力式压差调节阀，所述自力式压差调节阀含有动态平衡电动调节阀；

所述压差传感器连通于所述自力式压差调节阀所在支路、且与所述自力式压差调节阀并联；

所述最不利末端压差计算器包括最低需求压差计算子模块和第一最不利末端压差设定子模块，其中所述最低需求压差计算子模块的信号输入端与所述压差传感器相连，

所述第一最不利末端压差设定子模块的信号输入端与所述最低需求压差计算子模块相连。

优选地，所述最不利末端压差计算器还包括：回路判断子模块，用于判断所述分水器与所述集水器之间的供水管路和回水管路是构成同程回路还是构成异程回路；

压差计算子模块，所述压差计算子模块的信号输入端与所述回路判断子模块相连，所述压差计算子模块的信号输出端还与所述第一转速调节器电连接；

优选地，所述压差传感器分别连通于所述空调器末端设备所在支路上，且与所述空调器末端设备并联，与所述最不利末端压差计算器还包括：

压差优先级设定子模块，用于分别对所述分水器至所述集水器之间的每个空调器末端设备设置压差优先级；

第二最不利末端压差设定子模块，所述第二最不利末端压差设定子模块的信号输入端分别与所述压差传感器以及所述压差优先级设定子模块相连的。

优选地，所述冷冻水泵组的冷冻水输出端连通有流量计，所述节能参数控制策略处理器的信号输入端与所述流量计的信号输出端相连，用于根据所述流量计获取的所述冷冻水泵组流量，计算并选取所述冷冻水泵组的工作转速和工作台数；

所述节能参数控制策略处理器的信号输出端分别与所述第二转速调节器所述台数调节器的信号输入端相连。

优选地，所述冷冻水泵组节能控制系统，还包括：与所述可编程逻辑控制器信号输入端相连的触摸屏。

优选地，所述冷冻水泵组节能控制系统还包括：与所述可编程逻辑控制器相连的智能电量表。

由以上技术方案可见，本实用新型实施例所提供的冷冻水泵组节能控制系统，通过第一转速调节器控制变频器，能够调节冷冻水泵组的工作转速，从而将冷冻水泵组两侧的供回水管路两端压差调节至最不利末端压差。

最不利末端压差，一般取分水器与集水器之间的压差最大的末端设备的压差。由于压差与流量的平方成正比，通过设置最不利末端压差，能够保证该空调器末端设备的流量供应，其他与之并联的空调器末端设备的需求流量亦能得到保障，同时由于冷冻水泵两侧压差与冷冻水泵的扬程粗略成正比，因此将冷冻水泵两侧压差设置为最不利末端压差能够使得冷冻水泵组的实际扬程略大于冷冻水循环系统所需扬程，从而满足用户需求，同时也能够稳定各末端环路的压力波动所引起的流量变化，有助于系统稳定。

本系统通过第一转速调节器调节冷冻水泵组的工作转速，以调节冷冻水泵组两侧的供回水管路两端压差的作用，相较于背景技术中提到的通过控制电动阀开度调节冷冻水流量，稳定冷冻水泵压差的方法，能够从冷冻水泵组出发，调节冷冻水泵组本身，减少冷冻水泵组自身的能耗，也减小了冷冻水泵组自身损坏的概率。

同时在冷冻水泵两侧压差为最不利末端压差下，节能参数控制策略处理器选择与冷冻水泵两侧压差相对应的冷冻水泵组节能参数控制策略，第二转速调节器调节冷冻水泵组的工作转速，台数调节器调节冷冻水泵组的工作台数，能够使得冷冻水泵组的能耗降到最低。冷冻水的功率与工作转速的三次方成正比，因此，当冷冻水泵的电机工作转速稍有下降时，电机功耗就会大幅度下降，同时由于冷冻水泵的工作台数与冷冻水泵组输出的总效率相关，根据合适的控制策略，合理调整冷冻水泵组的工作转速与工作台数，能够减小冷冻水泵的输出功率，增大冷冻水泵的输出效率，从而减小了冷冻水泵的输出功耗。同时，由于在管径一定的情况下，冷冻水泵两侧的压差与冷冻水泵的供应流量成正比，因此，在调整冷冻水泵两侧压差时，冷冻水泵的供应流量应当限制在冷冻水泵所允许的最小流量以上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为相关技术提供的冷冻水循环系统的整体架构图；

图2是本实用新型实施例提供的第一种冷冻水泵组节能控制系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第二种冷冻水泵组节能控制系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第一种最不利末端压差计算器的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种冷冻水循环系统的同程回路结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第二种最不利末端压差计算器的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的第三种冷冻水泵组节能控制系统的结构示意图。

图1至图7所示各结构与附图标记的对应关系如下：

21-冷水机组、22-分水器、23-空调器末端设备、24-集水器、25-冷冻水泵组、26-可编程逻辑控制器、27-变频器、28-电控开关、29-自力式压差调节阀、30-压差传感器、31-触摸屏、32-流量计、261-最不利末端压差计算器、262-第一转速调节器、263-节能参数控制策略处理器、264-第二转速调节器、265-台数调节器、2611-第一最不利末端压差设定子模块、2612-最低需求压差计算子模块、2613-回路判断子模块、2614-压差计算子模块、2615-压差优先级设定子模块、2616-第二最不利末端压差设定子模块、51-供水主管路、52-回水主管路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的第一种冷冻水泵组节能控制系统的结构示意图，如图2所示，本实用新型提供的冷冻水泵组节能控制系统用于冷冻水循环系统，所述冷冻水循环系统包括依次循环连通的冷水机组21、分水器22、空调器末端设备23和集水器24；冷冻水泵组25连通于所述冷水机组21与所述分水器22之间的供水管路上，该冷冻水泵组节能控制系统包括：压差传感器30、可编程逻辑控制器26、变频器27和电控开关28，其中，

所述压差传感器30连通在所述分水器22与所述集水器24之间管路上，所述压差传感器30的信号输出端与所述可编程逻辑控制器26的信号输入端相连；所述可编程逻辑控制器26的信号输出端分别与所述冷冻水泵组25的每台冷冻水泵的使能端相连；所述变频器27连接在所述可编程逻辑控制器26与所述冷冻水泵组25的每台冷冻水泵之间电路上；所述电控开关28连接在所述可编程逻辑控制器26与所述冷冻水泵组25的每台冷冻水泵之间电路上。

可编程逻辑控制器26包括：最不利末端压差计算器261、第一转速调节器262、节能参数控制策略处理器263、第二转速调节器264和台数调节器265；

与所述压差传感器30电连接的最不利末端压差计算器261，用于根据所述压差传感器30的测量结果计算所述分水器22与所述集水器24之间的最不利末端压差。

所述最不利末端压差计算器261的信号输入端与所述压差传感器30相连，所述第一转速调节器262的信号输入端与所述最不利末端压差计算器261的信号输出端相连，所述第一转速调节器262的信号输出端与所述变频器27使能端相连；用于调节所述变频器27，以调节所述冷冻水泵组25的工作转速，将连通所述冷冻水泵组25的供回水管路两端压差调节至所述最不利末端压差。

最不利末端压差，往往取分水器22与集水器24之间压差最大的空调器末端设备23或者分支路的压差，通过将冷冻水泵组25的供回水管路两端压差设置为最不利末端压差，能够保证空调器末端设备23的流量供应，其他与之并联的空调器末端设备23的需求流量亦能够得到保证；由于冷冻水泵组25的压差与扬程粗略成正比关系，并能够使得冷冻水泵组25的实际扬程略大于冷冻水循环系统所需扬程，从而满足用户的需求，并且将冷冻水泵组25供回水管路两端压差设置为最不利末端压差，能够稳定各空调器末端设备23的环路的压力波动所引起的流量变化，有助于系统稳定。在实际应用中，冷冻水泵组25供回路两端压差并不一定与最不利末端压差完全一致，在最不利末端压差的预定阈值范围内上下浮动，并且由于最不利末端压差随时间变化，因此供回水管路两端压差需要经常调节。

通过调整冷冻水泵组25的工作转速以调节冷冻水泵组25两侧的供回水管路两端压差，与背景技术中提到的通过控制电动阀开度调节冷冻水流量，进而减小冷冻水泵组的流量供应，达到稳定冷冻水泵组压差的方法，能够从冷冻水泵组25本身出发，通过调节冷冻水泵组本身的结构功能，从源头上减少冷冻水泵组25的能耗，同时相较于背景技术中的方法，也减小了冷冻水泵组25自身损坏的概率。

其中，选用最不利末端压差作为冷冻水泵组25两侧的供回水管路两端压差在压差调制中也是最节能的。

由于在管径一定的情况下，冷冻水泵组供回水管路两侧的压差与冷冻水泵组25的供应流量正相关，因此，在调整冷冻水泵组25两侧压差时，冷冻水泵组25的供应流量应当限制在冷冻水泵组25所允许的最小流量以上。此时，对冷冻水泵组25的供回水管路两端压差需要做出一定限制，当将冷冻水泵组25的供回水管路两端压差设定为最不利末端压差时，若冷冻水泵组25的供应流量低于冷冻水泵所允许的最小流量，则以最小流量或最小流量加预定流量所对应的冷冻水泵组25的压差作为冷冻水泵组25供回水管路两端压差。

图2中冷冻水泵组25为变频泵组，通过调节变频器27来调节冷冻水泵组25的工作转速，达到调节冷冻水泵组25的供回水管路两端压差的作用。

所述节能参数控制策略处理器263的信号输入端与所述第一转速调节器262相连；用于在第一转速调节器262将冷冻水泵组25两侧压差维持于最不利末端压差情况下，选择与所述最不利末端压差相对应的节能参数，控制冷冻水泵组的转速和台数，所述节能参数，包括冷冻水泵组的工作转速、工作台数、功率和效率。

所述第二转速调节器264的信号输入端与所述节能参数控制策略处理器263的信号输出端相连。

所述第二转速调节器264的信号输出端与所述变频器27的使能端相连，用于根据所述节能参数控制策略处理器263所计算并选取的节能参数控制策略，调节所述冷冻水泵组25的工作转速；所述台数调节器265的信号输入端与所述节能参数控制策略处理器263的信号输出端相连，所述台数调节器265的信号输出端与所述电控开关28的使能端相连。用于根据选择的节能参数控制策略处理器263中的节能控制参数，调节所述冷冻水泵组25的工作台数。

由于冷冻水泵组中每台冷冻水泵的功率与每台冷冻水泵的工作转速的三次方成正比，因此，当冷冻水泵组的工作转速稍有下降时，冷冻水泵组的功耗就会大幅度下降；同时由于变频泵组的总效率并不随总流量增大而增大，一般供应流量在设计总流量的40-70％的区间内效率最高，此时通过调节冷冻水泵组的工作台数，分别控制每台冷冻水泵的流量，能够调节冷冻水泵组输出的总效率。综上，选取合适的工作转速和工作台数控制策略，综合调整冷冻水泵组的工作转速与工作台数，能够减小冷冻水泵的输出功率，增大冷冻水泵的输出效率，从而从整体上减小了冷冻水泵的输出功耗。

本实用新型实施例提供的冷冻水泵组节能控制系统，通过先调节冷冻水泵组25的工作转速，将冷冻水泵组25两侧的供回水管路两端压差调节至最不利末端压差；能够保证空调器末端设备23的流量供应，其他与该空调器末端设备23相并联的空调器末端设备的需求流量亦能够得到保障；同时由于压差与扬程粗略成正比关系，能够使得冷冻水泵组25的实际扬程略大于冷冻水循环系统所需扬程，从而满足用户需求；并且能够稳定各空调器末端设备23所在环路的压力波动所引起的流量变化，有助于系统稳定。同时通过调节冷冻水泵组25的工作转速来达到调节冷冻水泵组25供回水管路两端压差的作用，相较于背景技术中提到的通过控制电动阀开度调节冷冻水流量，稳定冷冻水泵压差的调节系统，本系统从冷冻水泵组25出发，调节冷冻水泵组25本身的功能结构，从而减少了冷冻水泵组25自身的能耗，也减小了冷冻水泵组25自身损坏的概率。同时维持供冷冻水泵组25两侧回水管路两端压差于最不利末端压差下，根据冷冻水泵组25的节能参数控制策略，调节冷冻水泵组25的工作转速和工作台数，能够使得冷冻水泵组25的能耗降到最低，从而达到节能的作用。由于冷冻水泵组25的功率与工作转速的三次方成正比，因此，当冷冻水泵组25中每台冷冻水泵的电机工作转速稍有下降时，电机功耗就会大幅度下降。由于冷冻水泵组25的工作台数与冷冻水泵组25的输出总效率相关，因此根据合适的控制策略，综合调整冷冻水泵组25的工作转速与工作台数，能够减小冷冻水泵组25的输出功率，增大冷冻水泵组25的输出效率，从而减小了冷冻水泵组25的功耗，达到节能的效果。

同时由于最不利末端并不唯一固定，因此本实用新型需要按照预定时间间隔多次测量各个空调器末端设备的压降，从而查找最不利末端压差，调整冷冻水泵组供回水管路两端压差。所述冷冻水泵组供回水管路两端压差即冷冻水泵组进出水口两侧压差。

作为一种优选的实施例，图3是本实用新型实施例提供的第二种冷冻水泵组节能控制系统的结构示意图，如图3所示，所述冷冻水泵组节能控制系统中，所述分水器22与所述集水器24之间的各个空调器末端23设备所在支路分别连通有自力式压差调节阀29，所述自力式压差调节阀29内部含有动态平衡电动调节阀。所述压差传感器30设置于所述自力式压差调节阀29所在支路、且与所述自力式压差调节阀29并联，用于测量所述自力式压差调节阀29的压差；

自力式压差调节阀29一般安装在自空调器末端23设备流向集水器24的回水管路，自力式压差调节阀29能够根据空调器末端设备23的要求调节末端设备的压差大小；自力式压差调节阀29根据系统的水流量变化，保持自力式压差调节阀29的前、后压差的恒定，从而避免了外部波动以及自力式压差调节阀29的调节造成的水力不平衡现象。因此通过设置压差测量传感器30与自力式压差调节阀29并联，能够测量自力式压差调节阀29的压差，帮助查找最不利末端。

所述最不利末端压差传感器30设置于所述自力式压差调节阀29两侧，用于测量所述动态平衡电动调节阀设定的末端压降和沿程水压降；所述可编程逻辑控制器26包括：

最低需求压差计算子模块2612，该最低需求压差计算子模块2612的信号输入端与所述压差传感器30相连，用于根据所述压差传感器20和所述自力式压差调节阀29的压差计算空调器末端设备23的最低需求压差，所述空调器末端设备23的最低需求压差的计算公式为：ΔF＝F₁+F₂+F₃+F₄；其中，ΔF为所述最低需求压差；F₁为自力式压差调节阀设定的末端压降；F₂为自力式压差调节阀最低驱动压降；F₃为分水器至空调器末端设备的沿程水压降，F₄为冷水机组自身压降。

其中沿程水压降，通过沿程管路阻力、管路长度、管路口径和弯头等参数计算而来。

还包括第一最低需求压差设定子模块2611，所述第一最低需求压差设定子模块2611的信号输入端与所述最低需求压差计算子模块2612相连，用于在各个所述空调器末端设备23的最低需求压差中，将绝对值最大的最低需求压差设定为所述最不利末端压差。

若选取绝对值最大的最低需求压差作为最不利末端压差，则若将冷冻水泵组23两侧的供回水管路两端压差调节至最不利末端压差后，最低需求压差较低的空调器末端设备23的压差与流量也能够被满足，即满足用户的使用，同时由于选用最低需求压差作为最不利末端压差，因此当将冷冻水泵组供水管路两侧压差设定为最不利末端压差时，降低了冷冻水泵组25的能耗。

如图3所示，每个空调器末端设备的支路上还连通有流量计32，通过该流量计32能够测算经过每个空调器末端设备的流量，第二转速调节器264在根据节能参数控制策略处理器263计算并选取的节能参数控制策略调节冷冻水泵组的能耗时，能够根据每个空调器末端设备23负反馈的流量，调节流经每个空调器末端设备23的流量，从而达到降低冷冻水泵组25能耗的目的。

作为一种实施例，图4是本实用新型实施例提供的第一种最不利末端压差计算器的结构示意图，如图4所示，该最不利末端压差计算器除了图2中所示的各个结构外，还包括：

回路判断子模块2613，用于判断所述冷冻水循环系统的供水管路和回水管路是构成同程回路还是构成异程回路；

压差计算子模块2614，是多少压差计算子模块2614的信号输入端与所述回路判断子模块2613电连接，用于当回路判断子模块2613判定供水主管路51和所述回水主管路52是同程回路时，根据各个空调器末端设备23的额定压降和所述空调器末端设备23所在支路的沿程水压降，计算所述最不利末端压差。

同程回路如图5所示，由于同程回路的空调器管路中，每个空调器末端设备23两侧的供水主管路51和回水主管路52的长度之和相同，因此每个空调器末端设备23的沿程主管路的水压降基本相等。在得知空调器末端设备23的供水主管路与回水主管路的沿程水压降后，不需要一一测算每个空调器末端设备23两侧的主管路的沿程压降，只需要分别比较空调器末端设备23的额定压降以及空调器末端设备23所在支路的沿程水压降，即可查找到最不利末端，该最不利末端的最低需求压降，即为最不利末端压差。

综上，在供水主管路51与回水主管路52构成同程回路的情况下，可以较为简单地测算最不利末端压差。

所述压差计算子模块2614还用于，当所述回路判断子模块2613判定所述供水主管路51和所述回水主管路52是异程回路时，则根据所述分水器22至所述空调器末端设备23的沿程水压降、所述空调器末端设备23至所述集水器24之间的沿程水压降和所述空调器末端设备23的额定压降计算所述最不利末端压差。

当然，若分水器22与集水器24之间供水管路与回水管路构成异程回路，也可以在各个空调器末端设备23所在分支管路上安装数字锁定式静态平衡阀(图中未标出)，并经水力平衡调试，此种情况跟同程系统类似，只要比较静态平衡阀平衡后的压降即可找出最不利末端压差。

在未安装数字锁定式静态平衡阀的异程系统，最不利末端很难寻找，很难寻找且严格来说可能发生变化，这时如果必须按最不利末端压差来控制泵组，则需要在理论计算比较的基础上，分区域装多个压差取值点，才可基本达到制冷效果与节省流量的平衡。

在计算最不利末端压差时，若冷水机组21自身压降较大，也需要在计算公式中添加冷水机组21自身压降。

作为一种实施例，图6是本实用新型实施例提供的第二种最不利末端压差计算器的结构示意图，如图6所示，在该冷冻水泵组节能控制系统中，压差传感器30可以分别连通在空调器末端设备23所在支路上；最不利末端压差计算器261还包括：压差优先级设置子模块2615，用于分别对所述分水器22至所述集水器24之间的每个空调器末端设备23设置压差优先级；

还包括第二最不利末端压差设定子模块2616，该第二最不利末端压差设定子模块2616的信号输入端分别与压差传感器30以及压差优先级设定子模块2615相连，用于将压差传感器30测量的压差优先级最大的空调器末端设备23两侧压差设定所述最不利末端压差。

其中，压差优先级可以按照空调器末端设备23的重要性来设置，也可以按照空调器末端设23的额定压差的大小进行设置。例如，可按优先需要保证的空调器末端23的压差作为最不利末端压差，比如综合政府办公楼的对外窗口大厅、地铁站的站台、会展中心的主馆等。需要说明的是，在保证优先区水量供应的前提下，如果有其它区域投诉效果不达标，可以通过水路阀门调整来平衡(视水路及阀门配置情况而定)，但不影响对冷冻水泵组25的工作转速和工作台数的节能控制策略。

最后，亦可把分水器22和集水器24两端的能够满足末端设备需求的最小压差作为最不利末端压差，并将冷冻水泵组25的供回水管路压差设定到该最不利末端压差，但是这种方式的缺点是不够节能，因为未知末端状况，压差设定只能设置比较高，否则可能招致投诉，即使在实际运行中摸索调整，也会因用户使用习惯和体验不同而限制了进一步改进的空间。该方式的优点是无需在末端处安装压差测量传感器，机房闭环控制。有些机房未设置分水器22和集水器24，则可在类似分水器22和集水器24的供回水主管上设置压力传感器。

作为一种优选的实施例，图7是本实用新型实施例提供的第三种冷冻水泵组节能控制系统的结构示意图。如图7所示，冷冻水泵组25的冷冻水输出端连通有流量计32，所述节能参数控制策略处理器263还与流量计32相连，还用于在所述冷冻水泵组供回水管路两侧压差设定为最不利末端压差下，根据不同工作台数对应的冷冻水泵的工作转速与输出功率的关系，以及工作转速与综合效率的关系，选取能耗最低的台数与转速控制策略；节能参数控制策略处理器263具体包括策略存储器和策略运算器，其中，策略存储器存储有节能参数控制策略，策略运算器具体用于根据冷冻水泵组供回水管路两侧压差调用节能参数控制策略，计算并选取最节能的节能参数控制策略，从而实现冷冻水循环系统的节能处理。

同时第二转速调节器264以及台数调节器265的信号输入端与节能参数控制策略处理器263的信号输出端相连，能够分别根据选取的所述能耗最低的台数与转速控制策略调整所述冷冻水泵组25的工作台数和工作转速，将所述冷冻水泵组25的能耗降到最低。

其中第一转速调节器262和第二转速调节器264还能够与流量计32相连，通过流量计测量流量的负反馈机制，调节各台冷冻水泵的转速。

当冷冻水泵组25供回水管路两侧压差确定后，冷冻水泵组25的扬程即可确定，根据公式：P＝Q×H×γ/(102×η)和公式：Q＝k×n计算所述冷冻水泵组25工作转速n与水泵轴功率P之间关系；n为工作转速，k为常数，P水泵轴功率，Q为冷冻水流量，H为冷冻水泵组的扬程，γ为冷冻水的比重，η为冷冻水泵的效率。其中，η具体包括η₁-和η₂，η₁代表冷冻水泵组效率(0.7≤η₁≤0.85)；η₂代表水泵轴的传动效率(0.9≤η₂≤1.0)。

冷冻水泵组25的冷冻水泵轴功率的计算公式中，Q的单位为m³/h；H的单位为m；γ的单位为kg/m³；η₁代表冷冻水泵组效率，取值范围为0.7≤η₁≤0.85；η₂代表水泵轴的传动效率，取值范围为0.9≤η₂≤1.0。

由于水泵的负载属于平方转矩负载，即转矩T与工作转速n的平方成正比，即公式(a)：T∝n²。而电机功率(水泵轴功率)P与工作转速n成正比，即公式(b)：P＝T×n。由公式(a)与(b)得知：电机功率P与工作转速n的立方成正相关关系，即P∝n³。

综上，由于每台冷冻水泵的电机输出功率与工作转速的三次方成正相关关系，因此电机工作转速稍有下降时，电机功耗会大幅度下降。

如果电机频率由原来的50Hz下降到35Hz时，则电机的实际工作转速降为额定工作转速的35/50×100％＝70％，即n_(实际)＝0.7n_(额定)。由于电机的功率与工作转速相关：P_(额定)＝Kn³ _(额定)；因此，P_(实际)＝Kn³ _(实际)＝K(0.7n_(额定))³＝0.343Kn³ _(额定)＝0.343P_(额定)。即电机35Hz运行时，实际电耗仅为额定的34％，耗电量大幅下降，节约电能达额定电能的66％。

根据冷冻水泵组25的供回水管路两端压差调节到最不利末端压差后，冷冻水泵组的扬程已经确定，由于扬程与工作转速的平方正相关，因此冷冻水泵组25的运行的工作转速的大体范围也应当确定，冷冻水泵组25的总体流量的大体范围也应当确定，但是由于冷冻水泵组由多个冷冻水泵构成，因此根据公式P＝Q×H×γ/(102×η)可知，不同工作台数下每台冷冻水泵的工作转速不同，每台冷冻水泵的工作效率也不同，因此可以选择不同工作台数以提高冷冻水泵的工作效率，降低总的冷冻水泵的工作频率。

具体地，可以经可编程逻辑控制器26进行计算并根据冷冻水泵性能曲线选择最佳效率运行区域两者结合，进行频率的调节，进而调整工作转速，以使能耗降到最低点。

所述台数控制模块265与所述节能参数控制策略处理器263电连接，用于根据所述节能参数控制策略处理器263的计算结果控制所述控制开关调节选择所述冷冻水泵效率最高的冷冻水泵工作台数。

其中，当总的流量范围确定后，可以根据冷冻水泵组的工作台数平分冷冻水泵的流量，然后调节冷冻水泵的转速，达到节能控制的目的。

不同冷冻水泵工作台数下的实际流量和综合实际效率曲线是有重叠的，在需求的某个实际流量时，可以运行一台泵(泵工作转速较高)，也可以运行两台泵(工作转速较低)，或者在两台和三台中选择；在冷冻水泵两侧压差一定的情况下，投入冷冻水泵的工作台数不同，总的综合实际效率相差很大。以三台并联为例，在冷冻水泵最高工作转速的20％-67％区间(一般80％以上的时间，冷冻水泵工作转速在这个区间)，工作台数控制将发挥重要影响，相比传统控制模式(单台100％以上加开一台，两台都100％以上，再开一台，卸载反之)，本实用新型的工作台数控制策略至少能够节省泵组36％以上的耗电。

所述第二转速调节器264还用于，根据所述节能参数控制策略处理器263的计算结果控制所述变频器27调节所述冷冻水效率最高的冷冻水泵工作转速n。所述台数调节器265还用于选择冷冻水泵效率η最高的冷冻水泵工作台数。

优选地，如图7所示，所述冷冻水泵组节能控制系统还包括：与所述可编程逻辑控制器信号输入端相连的触摸屏31。通过设置触摸屏31，可以与人进行交互。通过人工输入的信号，调整冷冻水泵组25的参数，变频器的频率等。

优选地，所述冷冻水泵组节能控制系统还包括：与所述可编程逻辑控制器26相连的智能电量表(图中未标出)。智能电量表能够方便用户随时测量可编程逻辑控制器26的电量情况，判断可编程逻辑控制器26是否正常工作。

上述各实施例中，可编程逻辑控制器是采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程的控制器件。上述实施例提到的第一转速调节器、第二转速调节器、台数调节器等调节器是将生产过程参数的测量值与给定值进行比较，得出偏差后根据一定的调节规律产生输出信号推动执行器消除偏差量，使该参数保持在给定值附近或按预定规律变化的控制器，可以嵌套入可编程逻辑控制器中使用。而本申请中的各个调节器可选用可编程调节器，通过微处理器为核心部件，通过改变程序的方法实现其功能。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种冷冻水泵组节能控制系统，用于冷冻水循环系统，所述冷冻水循环系统包括通过管路依次连通的冷水机组(21)、冷冻水泵组(25)、分水器(22)、空调器末端设备(23)和集水器(24)；所述冷冻水泵组(25)连通在所述冷水机组(21)与所述分水器(22)之间的供水管路上，其特征在于，所述冷冻水泵组节能控制系统包括：压差传感器(30)、可编程逻辑控制器(26)、变频器(27)和电控开关(28)；其中，

所述压差传感器(30)连通在所述分水器(22)与所述集水器(24)之间管路上，所述压差传感器(30)的信号输出端与所述可编程逻辑控制器(26)的信号输入端相连；

所述可编程逻辑控制器(26)的信号输出端分别与所述冷冻水泵组(25)中每台冷冻水泵的使能端相连；

所述变频器(27)连接在所述可编程逻辑控制器(26)与所述每台冷冻水泵之间电路上；

所述电控开关(28)连接在所述可编程逻辑控制器(26)与所述每台冷冻水泵之间电路上；

所述可编程逻辑控制器(26)包括：最不利末端压差计算器(261)、第一转速调节器(262)、节能参数控制策略处理器(263)、第二转速调节器(264)和台数调节器(265)；其中，

所述最不利末端压差计算器(261)的信号输入端与所述压差传感器(30)相连；

所述第一转速调节器(262)的信号输入端与所述最不利末端压差计算器(261)的信号输出端相连，所述第一转速调节器(262)的信号输出端与所述变频器(27)的使能端相连；

所述节能参数控制策略处理器(263)的信号输入端与所述第一转速调节器(262)相连；

所述第二转速调节器(264)的信号输入端与所述节能参数控制策略处理器(263)的信号输出端相连，所述第二转速调节器(264)的信号输出端与所述变频器(27)的使能端相连；

所述台数调节器(265)的信号输入端与所述节能参数控制策略处理器(263)的信号输出端相连，所述台数调节器(265)的信号输出端与所述电控开关(28)的使能端相连。

2.根据权利要求1所述的冷冻水泵组节能控制系统，其特征在于，所述分水器(22)与所述集水器(24)之间的各个空调器末端设备(23)所在支路分别连通有自力式压差调节阀(29)，所述自力式压差调节阀(29)内部含有动态平衡电动调节阀；

所述压差传感器(30)连通于所述自力式压差调节阀(29)所在支路、且与所述自力式压差调节阀(29)并联；

所述最不利末端压差计算器(261)包括最低需求压差计算子模块(2612)和第一最不利末端压差设定子模块(2611)；

其中，所述最低需求压差计算子模块(2612)的信号输入端与所述压差传感器(30)相连；

所述第一最不利末端压差设定子模块(2611)的信号输入端与所述最低需求压差计算子模块(2612)相连。

3.根据权利要求1所述的冷冻水泵组节能控制系统，其特征在于，所述最不利末端压差计算器(261)还包括：

回路判断子模块(2613)，用于判断所述分水器(22)与所述集水器(24)之间的供水管路和回水管路是构成同程回路还是构成异程回路；

压差计算子模块(2614)，所述压差计算子模块(2614)的信号输入端与所述回路判断子模块相连，所述压差计算子模块(2614)的信号输出端还与所述第一转速调节器(262)电连接。

4.根据权利要求1所述的冷冻水泵组节能控制系统，其特征在于，所述压差传感器(30)分别连通于所述空调器末端设备(23)所在支路上，且与所述空调器末端设备(23)并联，所述最不利末端压差计算器(261)还包括：

压差优先级设定子模块(2615)，用于分别对所述分水器(22)至所述集水器(24)之间的每个空调器末端设备(23)设置压差优先级；

第二最不利末端压差设定子模块(2616)，所述第二最不利末端压差设定子模块(2616)的信号输入端分别与所述压差传感器(30)以及所述压差优先级设定子模块(2615)相连，所述第二最不利末端压差设定子模块(2616)的信号输出端与所述第一转速调节器(262)相连。

5.根据权利要求1所述的冷冻水泵组节能控制系统，其特征在于，

所述冷冻水泵组(25)的冷冻水输出端连通有流量计(32)，所述节能参数控制策略处理器(263)的信号输入端与所述流量计(32)的信号输出端相连，用于根据所述流量计(32)获取的所述冷冻水泵组(25)的流量，计算并选取所述冷冻水泵组(25)的工作转速和工作台数；

所述节能参数控制策略处理器(263)的信号输出端分别与所述第二转速调节器(264)所述台数调节器(265)的信号输入端相连。

6.根据权利要求1所述的冷冻水泵组节能控制系统，其特征在于，还包括：

与所述可编程逻辑控制器(26)信号相连的触摸屏(31)。

7.根据权利要求1所述的冷冻水泵组节能控制系统，其特征在于，还包括：

与所述可编程逻辑控制器(26)相连的智能电量表。