CN219225329U - 基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了地铁通风空调技术领域的基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，包括主控模块、通讯模块、传感器采集模块和电动阀门控制模块，通过主控模块建立磁悬浮冷水机组数据模型、冷冻泵数据模型、冷却泵数据模型和冷却塔数据模型，并在此基础上通过主控模块加载的主动寻优控制器进行数字PID调节参数自动寻优计算，以冷水机房整体综合能效比作为目标，算出当前工况下冷冻水最佳温差设定点、冷却水最佳温差设定点、冷却塔最佳湿球温度逼近度设定点，然后根据传统的PID控制器分别控制各回路的设备，实现系统控制，具有市场推广价值。

Description

基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及地铁通风空调技术领域，具体为基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统。

背景技术

地铁现已成为城市轨道交通中必不可少的一种交通，其具有安全、准点、快捷、舒适、环保的特点，能够实现庞大的运量，具有地面任何交通工具不可比拟的优越性。由于地铁站点的人流量大，空间大，且建设于地下，因此需要设置通风空调系统来控制其内部环境的温湿度。现有两种控制方法：1：采用基于可编程控制器的逻辑连锁启停控制，具体为：通过可编程控制器主要完成冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、压差旁通阀及电动蝶阀的顺序启停、一键开关机、定时开关机、启停逻辑连锁保护的功能，并提供设备参数及状态显示，但是该方法不对冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔进行变频调节，不节能；不对冷水机组负荷、冷冻水出水温度进行动态调节，机组运行效率不高；同时不对室外空气参数进行采集和分析，不对冷却塔出水温度逼近度进行控制，冷却塔运行效率不高；不对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的耗电情况进行采集，冷水机房整体综合能效不高；不对磁悬浮冷水机组特性进行专门控制优化，无法充分发挥磁悬浮冷水机组高能效的特性；2：采用基于可编程控制器的冷冻水一次泵变流量控制，具体与上述过程一样，但实现对冷冻水泵的变频控制，但是该方法不对冷却水泵、冷却塔进行变频调节，不节能；也不对冷水机组负荷、冷冻水出水温度进行动态调节，机组运行效率不高；同时也不对室外空气参数进行采集和分析，不对冷却塔出水温度逼近度进行控制，冷却塔运行效率不高；对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔状态调节相互独立，冷水机房整体综合能效不高；最后也不对磁悬浮冷水机组特性进行专门控制优化，无法充分发挥磁悬浮冷水机组高能效特性，但是现有的整个制冷机房工作效率较低，制冷机房能耗较大，基于此，本实用新型设计了基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，包括主控模块、通讯模块、传感器采集模块和电动阀门控制模块，所述主控模块信号连接通讯模块、传感器采集模块和电动阀门控制模块，所述通讯模块包括磁悬浮冷水机组通讯模块、智能电表通讯模块和变频器通讯模块，所述传感器采集模块信号连接有水温传感器、电磁流量计、温湿度传感器和水压传感器，所述电动阀门控制模块信号连接有磁悬浮冷水机组的冷冻侧进水管电动蝶阀、磁悬浮冷水机组的冷却侧进水管电动蝶阀、冷却塔进水管电动蝶阀、冷却塔出水管电动蝶阀和压差旁通阀，所述主控模块包括相互信号连接的可编程控制器和工业控制计算机，所述工业控制计算机的机箱上设置有信号输出/输入接口，所述信号输出/输入接口用于向所述可编程控制器导入预先设定的数据模型且可编程控制器连接电源模块构成主动寻优控制器。

优选的，所述主动寻优控制器采用PID控制器。

优选的，所述变频器通讯模块包含冷冻水泵变频器通讯模块、冷却水泵变频器通讯模块和冷却塔变频器通讯模块。

优选的，所述水温传感器设置有九个、电磁流量计设置有两个、温湿度传感器设置有一个和水压传感器设置有两个。

优选的，所述主控模块用于实现系统的数据处理逻辑控制、数据统计、人机交互和节能控制功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过主控模块建立磁悬浮冷水机组数据模型、冷冻泵数据模型、冷却泵数据模型和冷却塔数据模型，并在此基础上通过主控模块加载的主动寻优控制器进行数字PID调节参数自动寻优计算，以冷水机房整体综合能效比作为目标，算出当前工况下冷冻水最佳温差设定点、冷却水最佳温差设定点、冷却塔最佳湿球温度逼近度设定点，然后根据传统的PID控制器分别控制各回路的设备，解决了传统方案制冷机房冷冻泵变频控制、冷却泵变频控制、冷却塔变频控制中设定值无法动态浮动，设备能耗高的问题；同时解决了传统方案不对冷水机组负荷、冷冻水出水温度进行动态调节，机组运行效率不高的问题；随即解决了传统方案不对室外空气参数进行采集和分析，不对冷却塔出水温度逼近度进行控制，冷却塔运行效率不高的问题；最后还解决了冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔状态调节相互独立，冷水机房整体综合能效不高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型系统控制图；

图2为图1中主控模块构成图；

图3为图1中变频器通讯模块构成图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-主控模块，2-通讯模块，3-传感器采集模块，4-电动阀门控制模块，5-磁悬浮冷水机组通讯模块，6-智能电表通讯模块，7-变频器通讯模块，8-水温传感器，9-电磁流量计，10-温湿度传感器，11-水压传感器，12-冷冻侧进水管电动蝶阀，13-冷却侧进水管电动蝶阀，14-冷却塔进水管电动蝶阀，15-冷却塔出水管电动蝶阀，16-压差旁通阀。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，包括主控模块1、通讯模块2、传感器采集模块3和电动阀门控制模块4，主控模块1信号连接通讯模块2、传感器采集模块3和电动阀门控制模块4，通讯模块2包括磁悬浮冷水机组通讯模块5、智能电表通讯模块6和变频器通讯模块7，其中，磁悬浮冷水机组通讯模块5通过RS-485总线与磁悬浮冷水机组进行通讯，主控模块1对磁悬浮冷水机组的启停控制、负荷率控制、状态监控均通过磁悬浮冷水机组通讯模块5完成，磁悬浮冷水机组通讯模块5通过RS-485总线组成拉手网与多台磁悬浮冷水机组进行通讯；智能电表通讯模块6通过RS-485总线组成拉手网与磁悬浮冷水机组智能电表、冷冻泵智能电表、冷却泵智能电表、冷却塔智能电表进行通讯，主控模块1对磁悬浮冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的电能监控均通过智能电表通讯模块6完成；变频器通讯模块7也通过RS-485总线组成拉手网与冷冻泵变频器、冷却泵变频、冷却塔变频器进行通讯，主控模块1对冷冻泵、冷却泵、冷却塔变频器的频率控制及状态监控均通过变频器通讯模块7完成，而主控模块1对装置整体内的电动蝶阀的开关控制、状态监控均通过电动阀门控制模块4完成，传感器采集模块3信号连接有水温传感器8、电磁流量计9、温湿度传感器10和水压传感器11，电动阀门控制模块4信号连接有磁悬浮冷水机组的冷冻侧进水管电动蝶阀12、磁悬浮冷水机组的冷却侧进水管电动蝶阀13、冷却塔进水管电动蝶阀14、冷却塔出水管电动蝶阀15和压差旁通阀16，主控模块1包括相互信号连接的可编程控制器和工业控制计算机，工业控制计算机的机箱上设置有信号输出/输入接口，信号输出/输入接口用于向可编程控制器导入预先设定的数据模型且可编程控制器连接电源模块构成主动寻优控制器，而主动寻优控制器采用PID控制器。

请参阅图3，变频器通讯模块7包含冷冻水泵变频器通讯模块、冷却水泵变频器通讯模块和冷却塔变频器通讯模块。

水温传感器8设置有九个，分别用于采集磁悬浮冷水机组冷冻水进水温度、磁悬浮冷水机组冷冻水出水温度、磁悬浮冷水机组冷却水进水温度、磁悬浮冷水机组冷却水出水温度、冷冻水总管供水温度、冷冻水总管回水温度、冷却水总管供水温度、冷却水总管回水温度、冷却塔出水温度；电磁流量计9设置有两个，分别用于采集磁悬浮冷水机组冷冻出水流量、磁悬浮冷水机组冷却出水流量；温湿度传感器10设置有一个，用于采集室外温湿度和水压传感器11设置有两个，分别用于采集冷冻水总管供水压力与冷冻水总管回水压力。

主控模块1用于实现系统的数据处理逻辑控制、数据统计、人机交互和节能控制功能，具体为：(1)数据处理:包含传感器工程量转换、智能电表数据处理、冷水机组数据处理和变频器数据处理；

(2)逻辑控制：包含冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、电动蝶阀、压差旁通阀的开关机顺序控制和连锁逻辑控制；

(3)数据统计：包含冷水机组/冷冻泵/冷却泵/冷却塔瞬时功率及累计电能、冷水机组瞬时制冷量、冷水机组累计制冷量、冷水机组瞬时COP统计、冷水机组累计COP统计、制冷机房瞬时能效比、制冷机房累计能效比和冷水机组热平衡系数；

(4)节能控制：包含冷水机组冷冻水出水温度动态调节控制、冷水机组加减机控制、冷冻泵频率调节控制、冷却泵频率调节控制、冷却塔频率调节控制和压差旁通阀开度调节控制；

(5)人机交互：包含传感器数据显示、设备状态显示、数据统计结果显示、节能控制策略参数设定、故障报警显示、历史数据及历史报表显示。

在使用本实用新型基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统时，首先通过主控模块建立磁悬浮冷水机组数据模型、冷冻泵数据模型、冷却泵数据模型和冷却塔数据模型，并在此基础上通过主控模块加载的主动寻优控制器进行数字PID调节参数自动寻优计算，以冷水机房整体综合能效比作为目标，算出当前工况下冷冻水最佳温差设定点、冷却水最佳温差设定点、冷却塔最佳湿球温度逼近度设定点，然后根据传统的PID控制器分别控制各回路的设备，完成系统控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，包括主控模块(1)、通讯模块(2)、传感器采集模块(3)和电动阀门控制模块(4)，其特征在于：所述主控模块(1)信号连接通讯模块(2)、传感器采集模块(3)和电动阀门控制模块(4)，所述主控模块(1)用于实现系统的数据处理逻辑控制、数据统计、人机交互和节能控制功能，所述通讯模块(2)包括磁悬浮冷水机组通讯模块(5)、智能电表通讯模块(6)和变频器通讯模块(7)，所述传感器采集模块(3)信号连接有水温传感器(8)、电磁流量计(9)、温湿度传感器(10)和水压传感器(11)，所述电动阀门控制模块(4)信号连接有磁悬浮冷水机组的冷冻侧进水管电动蝶阀(12)、磁悬浮冷水机组的冷却侧进水管电动蝶阀(13)、冷却塔进水管电动蝶阀(14)、冷却塔出水管电动蝶阀(15)和压差旁通阀(16)，所述主控模块(1)包括相互信号连接的可编程控制器和工业控制计算机，所述工业控制计算机的机箱上设置有信号输出/输入接口，所述信号输出/输入接口用于向所述可编程控制器导入预先设定的数据模型且可编程控制器连接电源模块构成主动寻优控制器，所述主动寻优控制器采用PID控制器。

2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，其特征在于：所述变频器通讯模块(7)包含冷冻水泵变频器通讯模块、冷却水泵变频器通讯模块和冷却塔变频器通讯模块。

3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮冷水机组负荷寻优的高效机房节能控制系统，其特征在于：所述水温传感器(8)设置有九个、电磁流量计(9)设置有两个、温湿度传感器(10)设置有一个和水压传感器(11)设置有两个。

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