CN215176340U - 一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其能够模拟在不同工况下运行的冷冻站系统，得到不同环境下冷冻站系统的最佳运行工况，减少能源浪费，其包括系统控制柜和控制系统操作平台，其特征在于：所述系统控制柜包括：冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜；所述冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜均内置有PLC控制器；所述控制系统操作平台包括：冷却塔控制系统操作平台、冷却泵控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台；所述冷却塔控制系统操作平台依次与冷却泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台电性连接。

Description

一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置

技术领域

本实用新型属于冷冻站模拟控制系统技术领域，尤其涉及一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置。

背景技术

现有的冷冻站系统的常规做法：（1）大多数冷冻站系统中的冰机都是本地启停，仅小部分实现远程启停功能，基本没有实现自动加减载控制；（2）冷却塔采用定台定频的控制方式；（3）冷冻泵采用总管压差控制方式；（4）冷却泵采用与冰机一对一启动的控制方式。

以上现有做法的缺陷主要有：（1）需要人工现场操作，自动化程度低，效率偏低；（2）没有考虑冰机自身的性能特性，冰机能耗较大；（3）各系统相对独立，没有考虑系统的耦合性，系统的整体能耗较大；（4）控制方式较为传统，系统的负荷裕量较大，易造成能源浪费。

实用新型内容

为了解决现有的冷冻站系统能源浪费的问题，本实用新型提供了一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其能够模拟在不同工况下运行的冷冻站系统，得到不同环境下冷冻站系统的最佳运行工况，减少能源浪费。

其具体技术方案如下：

一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其包括系统控制柜和控制系统操作平台，其特征在于：

所述系统控制柜包括：冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜；所述冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜均内置有PLC控制器；

所述控制系统操作平台包括：冷却塔控制系统操作平台、冷却泵控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台；所述冷却塔控制系统操作平台依次与冷却泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台电性连接；

所述冷却塔控制系统操作平台与冷却塔控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷却泵控制系统操作平台与冷却泵控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷冻泵控制系统操作平台与冷冻泵控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷水机组控制系统操作平台与冷水机组控制柜内的PLC控制器电性连接。

所述冷却塔控制系统操作平台包括9组模拟冷却塔，每组所述模拟冷却塔包括：冷却塔频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、阀门开关状态指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷却塔控制系统操作平台还包括冷却水旁通阀开关控制按钮。

所述冷却塔控制柜内的PLC控制器用于接收冷却塔控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号、阀门开关信号给冷却塔控制系统操作平台并控制冷却塔控制系统操作平台显示；所述冷却塔控制柜内的PLC控制器还用于发送冷却塔频率信号给冷却塔控制系统操作平台并控制冷却塔控制系统操作平台显示。

所述冷却泵控制系统操作平台包括7组模拟冷却泵，每组所述模拟冷却泵包括：冷却泵频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷却泵控制系统操作平台还包括：室外温度调节旋钮、室外湿度调节旋钮、冷却水进水温度调节旋钮、冷却水回水温度调节旋钮、水管流量调节旋钮、电源指示灯和总电源显示。

所述冷却泵控制柜内的PLC控制器用于接收冷却泵控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号给冷却泵控制系统操作平台并控制冷却泵控制系统操作平台显示；所述冷却泵控制柜内的PLC控制器还用于发送冷却泵频率信号给冷却泵控制系统操作平台并控制冷却泵控制系统操作平台显示。

所述冷冻泵控制系统操作平台包括7组模拟冷冻泵，每组所述模拟冷冻泵包括：冷冻泵频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷冻泵控制系统操作平台还包括：末端进水压力调节旋钮、末端出水压力调节旋钮、冷冻水进水温度调节旋钮、冷冻水回水温度调节旋钮、水管流量调节旋钮、电源指示灯和总电源显示。

所述冷冻泵控制柜内的PLC控制器用于接收冷冻泵控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号给冷冻泵控制系统操作平台并控制冷冻泵控制系统操作平台显示；所述冷冻泵控制柜内的PLC控制器还用于发送冷冻泵频率信号给冷冻泵控制系统操作平台并控制冷冻泵控制系统操作平台显示。

所述冷水机组控制系统操作平台包括6组模拟冷水机，每组所述模拟冷水机包括：设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、冷却阀状态指示灯、冷冻阀状态指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷水机组控制系统操作平台还包括冷却水总管阀门指示灯和冷冻水总管阀门指示灯；

所述冷水机组控制柜内的PLC控制器用于接收冷水机组控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号、冷却阀状态信号、冷冻阀状态信号给冷水机组控制系统操作平台并控制冷水机组控制系统操作平台显示。

所述冷却塔控制柜内的PLC控制器还用于接收冷却泵控制系统操作平台发来的室外温度信号和湿度信号。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明设计了一套冷冻站系统能耗分析实验装置，该装置可以模拟在不同工况下运行的冷冻站系统，得到不同环境下冷冻站系统的最佳运行工况，为实际生产项目提供实验数据模拟，关键技术验证，提高了冷冻站系统设计的可靠性，可以用于为工业厂房、数据中心、商业地产的冷冻站提供高能效、精准的控制方案，进而实现了节约能源。

附图说明

图1为高能效冷冻站系统示意图；

图2为高能效冷冻站系统原理图；

图3为系统控制柜示意图；

图4为控制系统操作平台示意图；

图5为冷却塔控制系统操作平台示意图；

图6为冷却泵控制系统操作平台示意图；

图7为冷水机组控制系统操作平台示意图；

图8为冷冻泵控制系统操作平台示意图；

图中: 1-冷却塔、2-冷水机组、3-冷却泵、4-冷冻泵、5-冷却侧流量温度检测、6-冷冻侧压差检测、7-末端负荷。

具体实施方式

如图3-4所示，一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其包括系统控制柜和控制系统操作平台，其特征在于：所述系统控制柜包括：冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜；所述冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜均内置有PLC控制器；所述控制系统操作平台包括：冷却塔控制系统操作平台、冷却泵控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台；所述冷却塔控制系统操作平台依次与冷却泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台电性连接；所述冷却塔控制系统操作平台与冷却塔控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷却泵控制系统操作平台与冷却泵控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷冻泵控制系统操作平台与冷冻泵控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷水机组控制系统操作平台与冷水机组控制柜内的PLC控制器电性连接。

如图1-2所示，本系统的原理为：冷冻站系统主要由4部分组成：冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔，通常按水系统分别为：冷水机组系统、冷冻水系统、冷却水系统；冷水机组起到的作用是一个热交换的过程，通常用系统性能系数COP来评价其性能优劣，而COP的大小受到多因素影响，直接对应的就是冷却水温度和冷冻水温度，在实际运行中，提高冷冻水温度、降低冷却水温度有助于提高冷机运行效率；冷冻水系统的作用就是将末端产生的热量带到冷水机组中，其主要耗能设备是冷冻水泵，影响水泵能耗的因素主要是流量和扬程，流量受到末端负荷、供回水温度的影响，而扬程会受到管网阻力与水泵安装位置的高度差等影响，单从冷冻水系统来考虑，减少末端负荷、提高冷冻水供水温度，减少管网阻力等措施可以减少冷冻水系统能耗；冷却水系统包括冷却塔和冷却泵，主要受到机组负荷、环境温度、冷却塔换热效率等因素的影响，单从冷却塔系统来考虑，减少机组负荷、提高冷却塔换热效率等措施可以提高冷却水系统能效。

如图5所示，所述冷却塔控制系统操作平台包括9组模拟冷却塔，每组所述模拟冷却塔包括：冷却塔频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、阀门开关状态指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷却塔控制系统操作平台还包括冷却水旁通阀开关控制按钮；上述冷却塔控制系统操作平台上各组件分别与冷却塔控制柜内的PLC控制器电性连接。

所述冷却塔控制柜内的PLC控制器用于接收冷却塔控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号、阀门开关信号给冷却塔控制系统操作平台并控制冷却塔控制系统操作平台显示；所述冷却塔控制柜内的PLC控制器还用于发送0~10V的冷却塔频率信号给冷却塔控制系统操作平台并控制冷却塔控制系统操作平台显示对应的0~100%；所述冷却塔控制柜内的PLC控制器还用于接收冷却泵控制系统操作平台发来的室外温度信号和湿度信号；冷却塔控制柜内的PLC控制器根据真实冷却塔控制逻辑，在接收到相关信号后输出控制信号和状态信号给冷却塔控制系统操作平台，所述真实冷却塔控制逻辑采用了现有的基于室外湿球温度的冷却塔变频台数控制技术，在此不做赘述。

如图6所示，所述冷却泵控制系统操作平台包括7组模拟冷却泵，每组所述模拟冷却泵包括：冷却泵频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷却泵控制系统操作平台还包括：室外温度调节旋钮、室外湿度调节旋钮、冷却水进水温度调节旋钮、冷却水回水温度调节旋钮、水管流量调节旋钮、电源指示灯和总电源显示；上述冷却泵控制系统操作平台上各组件分别与冷却泵控制柜内的PLC控制器电性连接。

所述冷却泵控制柜内的PLC控制器用于接收冷却泵控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号给冷却泵控制系统操作平台并控制冷却泵控制系统操作平台显示；所述冷却泵控制柜内的PLC控制器还用于发送0~10V的冷却泵频率信号给冷却泵控制系统操作平台并控制冷却泵控制系统操作平台显示对应的0~100%；冷却泵控制柜内的PLC控制器根据真实冷却泵控制逻辑，在接收到相关信号后输出控制信号和状态信号给冷却泵控制系统操作平台，所述真实冷却泵控制逻辑采用了现有的基于冷却水总管流量的冷却泵频率控制技术，在此不做赘述。

如图8所示，所述冷冻泵控制系统操作平台包括7组模拟冷冻泵，每组所述模拟冷冻泵包括：冷冻泵频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷冻泵控制系统操作平台还包括：末端进水压力调节旋钮、末端出水压力调节旋钮、冷冻水进水温度调节旋钮、冷冻水回水温度调节旋钮、水管流量调节旋钮、电源指示灯和总电源显示；上述冷冻泵控制系统操作平台上各组件分别与冷冻泵控制柜内的PLC控制器电性连接。

所述冷冻泵控制柜内的PLC控制器用于接收冷冻泵控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号给冷冻泵控制系统操作平台并控制冷冻泵控制系统操作平台显示；所述冷冻泵控制柜内的PLC控制器还用于发送0~10V的冷冻泵频率信号给冷冻泵控制系统操作平台并控制冷冻泵控制系统操作平台显示对应的0~100%；冷冻泵控制柜内的PLC控制器根据真实冷冻泵控制逻辑，在接收到相关信号后输出控制信号和状态信号给冷冻泵控制系统操作平台，所述真实冷冻泵控制逻辑采用了现有的基于末端最不利压差的冷冻泵频率控制技术，在此不做赘述。

如图7所示，所述冷水机组控制系统操作平台包括6组模拟冷水机，每组所述模拟冷水机包括：设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、冷却阀状态指示灯、冷冻阀状态指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷水机组控制系统操作平台还包括冷却水总管阀门指示灯和冷冻水总管阀门指示灯；上述冷水机组控制系统操作平台上各组件分别与冷水机组控制柜内的PLC控制器电性连接。

所述冷水机组控制柜内的PLC控制器用于接收冷水机组控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号、冷却阀状态信号、冷冻阀状态信号给冷水机组控制系统操作平台并控制冷水机组控制系统操作平台显示；冷水机组控制柜内的PLC控制器根据真实冷水机组控制逻辑，在接收到相关信号后输出控制信号和状态信号给冷水机组控制系统操作平台，所述真实冷水机组控制逻辑采用了现有的基于冰机电流百分比的机组加减载控制技术，在此不做赘述。

Claims (10)

1.一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其包括系统控制柜和控制系统操作平台，其特征在于：

所述系统控制柜包括：冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜；所述冷却塔控制柜、冷却泵控制柜、冷冻泵控制柜、冷水机组控制柜均内置有PLC控制器；

所述控制系统操作平台包括：冷却塔控制系统操作平台、冷却泵控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台；所述冷却塔控制系统操作平台依次与冷却泵控制系统操作平台、冷水机组控制系统操作平台、冷冻泵控制系统操作平台电性连接；

所述冷却塔控制系统操作平台与冷却塔控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷却泵控制系统操作平台与冷却泵控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷冻泵控制系统操作平台与冷冻泵控制柜内的PLC控制器电性连接，所述冷水机组控制系统操作平台与冷水机组控制柜内的PLC控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷却塔控制系统操作平台包括9组模拟冷却塔，每组所述模拟冷却塔包括：冷却塔频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、阀门开关状态指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷却塔控制系统操作平台还包括冷却水旁通阀开关控制按钮。

3.根据权利要求2所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷却塔控制柜内的PLC控制器用于接收冷却塔控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号、阀门开关信号给冷却塔控制系统操作平台并控制冷却塔控制系统操作平台显示；所述冷却塔控制柜内的PLC控制器还用于发送冷却塔频率信号给冷却塔控制系统操作平台并控制冷却塔控制系统操作平台显示。

4.根据权利要求3所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷却泵控制系统操作平台包括7组模拟冷却泵，每组所述模拟冷却泵包括：冷却泵频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷却泵控制系统操作平台还包括：室外温度调节旋钮、室外湿度调节旋钮、冷却水进水温度调节旋钮、冷却水回水温度调节旋钮、水管流量调节旋钮、电源指示灯和总电源显示。

5.根据权利要求4所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷却泵控制柜内的PLC控制器用于接收冷却泵控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号给冷却泵控制系统操作平台并控制冷却泵控制系统操作平台显示；所述冷却泵控制柜内的PLC控制器还用于发送冷却泵频率信号给冷却泵控制系统操作平台并控制冷却泵控制系统操作平台显示。

6.根据权利要求5所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷冻泵控制系统操作平台包括7组模拟冷冻泵，每组所述模拟冷冻泵包括：冷冻泵频率显示、设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷冻泵控制系统操作平台还包括：末端进水压力调节旋钮、末端出水压力调节旋钮、冷冻水进水温度调节旋钮、冷冻水回水温度调节旋钮、水管流量调节旋钮、电源指示灯和总电源显示。

7.根据权利要求6所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷冻泵控制柜内的PLC控制器用于接收冷冻泵控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号给冷冻泵控制系统操作平台并控制冷冻泵控制系统操作平台显示；所述冷冻泵控制柜内的PLC控制器还用于发送冷冻泵频率信号给冷冻泵控制系统操作平台并控制冷冻泵控制系统操作平台显示。

8.根据权利要求7所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷水机组控制系统操作平台包括6组模拟冷水机，每组所述模拟冷水机包括：设备运行状态指示灯、故障警报指示灯、冷却阀状态指示灯、冷冻阀状态指示灯、手/自动运行状态切换旋钮、设备启/停控制按钮；所述冷水机组控制系统操作平台还包括冷却水总管阀门指示灯和冷冻水总管阀门指示灯。

9.根据权利要求8所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷水机组控制柜内的PLC控制器用于接收冷水机组控制系统操作平台发来的手/自动运行状态切换信号、设备启/停控制信号，以及发送设备启/停控制信号、故障报警信号、冷却阀状态信号、冷冻阀状态信号给冷水机组控制系统操作平台并控制冷水机组控制系统操作平台显示。

10.根据权利要求9所述的一种高能效厂务冷冻站控制系统实验装置，其特征在于：所述冷却塔控制柜内的PLC控制器还用于接收冷却泵控制系统操作平台发来的室外温度信号和湿度信号。

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