CN2636141Y - 中央空调循环水系统运行监控节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计一种中央空调循环水系统运行监控节能控制装置，温度传感器PT将检测冷冻及冷却系统进出口的水温及温差值的信号送到扩展板EM231，扩展板EM232接线端输出的变频器控制信号输送到变频器AVO，可编程控制器PLC将各项运行参数通过编程及通讯接口PGU送给上位计算机，压力传感器DI送给可编程过程控制器PLC，通过可编程过程控制器PLC的上端输出继电器开关信号DO，可编程过程控制器PLC、扩展板EM231、扩展板EM232的信号接至人机界面。该装置能根据中央空调水循环系统被测点反馈的水压力传感信号以及温度传感信号对冷冻水泵和冷却水泵电机实现节能调速控制。

Description

中央空调循环水系统运行监控节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种运行监控节能控制装置，特别是指一种暖通中央空调循环水系统运行监控节能控制装置。

背景技术

目前，现有的中央空调水泵电机变频控制仪主要依靠采集压力信号来控制中央空调系统水泵的工作，存在的缺点主要是不能准确反映中央空调水系统的负荷情况，以及存在空调水循环系统的水力平衡不能保证的缺陷，因此在部分负荷情况下压力情况就不能与温度参数保持一致，而反映不了空调系统的整体实际负荷情况；也有采用温度传感信号的控制方法，往往也存在没有考虑到末端管路的压力情况，而使末端用户往往无法得到足够的冷量；此外，对于冷冻水最小耗流量的检测和监控仅靠温度信号作为参数也是不够的。也有采用以上两种控制方法同时兼有来实施，这种两种综合控制也是只能从整体考虑而保证大部分常规负荷，但不能满足某些非末端局部特殊位置的负荷情况，不能将各分立位置的负荷情况同其他位置的负荷协调优化，提高能源使用效率，还存在满足不了现代智能化建筑的要求，提供不了中央整体监控或与其他楼宇自控系统对接的要求。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种中央空调循环水系统运行监控节能控制装置，该装置能根据中央空调水循环系统被测点反馈的水压力传感信号以及温度传感信号对冷冻水泵和冷却水泵电机实现调速控制，同时对循环水系统的各检测点进行集中监控。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：

一种中央空调循环水系统运行监控节能控制装置，该控制装置电路连接如下：温度传感器PT将检测冷冻及冷却系统进出口的水温及温差值的信号送到扩展板EM231中接线端A⁺A^-、B⁺B^-、C⁺C^-、D⁺D^-，扩展板EM232接线端M0V0、M1V1输出的变频器控制信号输送到变频器AVO，可编程控制器PLC将各项运行参数通过编程及通讯接口PGU送给上位计算机，压力传感器DI送给可编程过程控制器PLC的下端接线端0.0～0.7，1.0～1.5，通过可编程过程控制器PLC的上端输出端0.0～0.7，1.0～1.1输出继电器开关信号DO，可编程过程控制器PLC的1L+、2L+、L+、扩展板EM231的L₊、扩展板EM232的L₊、各压力传感器DI的的公共点接至人机界面的+端，可编程过程控制器PLC的上、下端1M、上、下2M、M、继电器开关信号DO的公共点、扩展板EM 231的M、扩展板EM 232的-M接至人机界面的一端，可编程过程控制器PLC的接地端、扩展板EM 231的所有接地端、扩展板EM 232的接地端接至人机界面的GND端。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：该装置能根据中央空调水循环系统被测点反馈的水压力传感信号以及温度传感信号对冷冻水泵和冷却水泵电机实现节能调速控制，同时对循环水系统的各检测点进行集中监控，实现优化控制中央空调循环水系统需要调节的各负荷管路，达到均衡负荷节能降耗，具体优点如下：

1.水泵节能并实现水泵软启动；

2.制冷机工况改善，提高制冷机的工作效率；

3.水泵变频运行，自动随负荷变化转速；

4.监控节能控制装置系统控制功能强大，水流温度和压力、水泵运行电流、运转频率等均可在中央监控主机或当地终端显示界面直接查询，可随意设定控制温差、最小运行频率等；

5.采用屏蔽双绞线具有抗干扰稳定快速实时性。

附图说明

图1.中央空调循环水系统运行监控节能控制装置电路原理图。

具体实施方式

下面结合图1中央空调循环水系统运行监控节能控制装置电路原理图，对本实施例具体描述图下：

本实用新型包括布设于中央空调冷冻水泵进出口，及主机冷却水泵进出口的温度传感器PT，可编程控制器(PLC)和人机接口显示装置HMI，冷冻水泵电机变频器和冷却水泵电机变频器AVO，其特征在于：还设有布设于中央空调冷冻水管上和特殊位置上的压力传感器DI，以及与可编程控制器相连接的台式计算机，各温度传感器PT及各压力传感器DI的传感信号送往可编程控制器PLC进行运算，可编程控制器(PLC)输出的变频指令分别经冷冻水泵电机变频器及冷却水泵电机变频器来调控冷却水泵电机和冷冻水泵电机的运行频率，可编程控制器将本机运行和检测参数通过编程及通讯接口PGU送往计算机，由计算机分析优化各参数反馈结果回送给可编程控制器，修正控制参数调整冷冻冷却电机的运转速度。

下面结合图1中央空调循环水系统运行监控节能控制装置电路原理图，具体说明其控制工作过程：

上述的温度传感器为PT100，上述的可编程控制器为SIMATIC S37-200及扩展板EM231/EM232，触摸屏为TP170A，开关稳压电源采用YJ118A/1-604型。

一控制过程

温度传感器PT将检测冷冻及冷却系统进出口的水温及温差值的信号送回到可编程过程控制器PLC的扩展板EM231中接线端A⁺A^-、B⁺B^-、C⁺C^-、D⁺D^-，控制模块根据不同的情况作相应的比例积分微分(PID)运算，得出水泵应该运行的频率，相应的信号AVO由可编程过程控制器PLC的扩展板EM232中接线端M0V0、M1V1输送到变频器，变频器将信号转化成控制相应的频率电压电流的三相输入电源输送给水泵电机，从而达到节能调速控制的效果，同时本地可编程控制器PLC将各项运行参数通过编程及通讯接口PGU送给上位计算机，供上位机监视和反馈优化控制。压力传感器DI将压力信号经检测过滤后，送给可编程过程控制器PLC的下端接线端0.0～0.7，1.0～1.5初步处理并通过编程及通讯接口PGU传送给上位监控主机，当某处末端管路的压力传感器信号DI不足时，系统将使用保护环节继电信号DO输出控制信号通过可编程过程控制器PLC的上端DO接线端0.0～0.7，1.0～1.1继电信号输出保证水系统末端有足够的水量通过，达到均衡控制的目的。

当负荷增加时，水温差增加，循环水泵将加速，使流量增大；当负荷减少时，水温差减小，将减速，使流量减少。

二.具体功能

对于冷却水泵变频控制：(1)当冷却水进口温度大于32℃时，说明系统的负荷很大，控制装置输出执行最大频率50Hz，使冷却水泵满负荷运行；(2)当冷却水进口温度小于32℃时，系统的负荷已有所减少，控制装置根据维持冷却水进、出口温差恒定5℃，作相应的正比例积分运算，即进、出口温差值低于5℃时，减少运行的频率；而进出口温差值大于5℃时，增加运行的频率。然后输出执行相应的频率。(3)为了保证冷却水系统正常稳定运行，控制装置设有最大及最小运行频率的限制。

对于冷冻水泵变频控制：(1)当冷冻水出口温度小于5℃时，说明水路堵塞或其他不正常原因，而此时主机并没有卸载。控制装置输出执行最大频率50Hz，同时压差阀供电继电器闭合，压差旁通阀通电，使得循环冷冻水能通过旁通管路回到主机，令主机卸载，起到保护空调主机系统的作用；(2)当冷冻水出口温度在5～8℃时，系统正常运行，但负荷较小，主机可能卸载，这时控制装置根据维持进出水温差恒定于4℃，作相应的比例积分微分运算，然后输出执行相应的频率。取温差4℃是避免系统水量过少。(3)当冷冻水出口温度在8℃以上时，系统的负荷较大，控制装置根据维持进出水温差恒定于5℃，作相应的正比例积分运算，然后输出执行相应的频率。(2)、(3)这两种情况时系统都是正常运行，压差旁通阀不必投入使用，这时压差阀关闭继电器先通电若干时间，使压差旁通阀关闭，然后压差阀供电继电器及压差阀关闭继电器都将断开。(4)控制装置有最大及最小运行频率的限制。当控制装置输出最小频率时，压差阀供电继电器闭合，使压力旁通阀投入使用，以保护系统。

上位监控计算机的控制：对于上位监控计算机采集可编程控制器PLC传送来的冷冻冷却水的温度信号T，变频器运行频率信号AV，以及各末端和局部场所压力信号P，根据设定运行方式和设定值进行比较，实行优先级别和优化控制，保证不利环节的负荷平衡及系统的运行稳定，同时监视各冷冻和冷却水泵的运行情况，保证系统无故障稳定运行。

本中央空调循环水系统运行监控节能控制装置经某大厦内控制使用，收效显著。效果一：水泵节能达60％以上，全年节电90万度，电费60万元。效果二：水泵软启动，保护了水泵、电机降低了水泵启动时对电网的冲击延长水泵使用寿命，并减少了水泵、电机、冷却塔等维护费用近10万元。效果三：制冷机工况改善，提高制冷机的工作效率，制冷季节节约燃油50吨，节约燃油费用10万元，冷却塔漂水损失每天减少30吨。效果四：水泵变频运行，自动随负荷变化转速，大大降低水泵房噪音，冷却水泵转速由1450RPM降为870RPM，冷冻水泵转速由2900RPM降为1900RPM。效果五：监控节能控制装置系统控制功能强大，水流温度和压力、水泵运行电流、运转频率等均可在中央监控主机或当地终端显示界面直接查询，可随意设定控制温差、最小运行频率等极大地方便了运行工作人员的管理工作。效果六：采用屏蔽双绞线RS485电缆作为通讯物理载体，可以适应不同复杂的场合，具有抗干扰稳定快速实时性，可以与整个楼宇智能控制系统连接在一起，实现资源共享对接，达到合为一个整体，由统一的中央总控室监控和收集数据，便于维护。

我们控制思路是小流量，大温差水泵的调节是根据实际负荷的变化而变化冷冻与冷却水量同时调节充分利用水泵运行的输入功率，温度传感器检测运行系统各部分温度，准确反映系统实际负荷，压力传感器监测最不利环路末端压力，并且将各控制参数集中到总监控中央主机进行优化，再从整个系统的综合考虑，选择合理的协调运行参数，确保系统正常运行，微电脑中央处理控制器接受信号，计算并发出变频指令，变频器接受指令并调节电机转速，全中文触摸屏和微机监控主机方便用户设定各类参数并了解系统各部分运行情况。我们的所有部件均符合IS09001，IS09002及CE标准使用寿命超过100,000小时。

Claims (1)

1.一种中央空调循环水系统运行监控节能控制装置，其特征在于：该控制装置电路连接如下：温度传感器PT将检测冷冻及冷却系统进出口的水温及温差值的信号送到扩展板EM231中接线端A⁺A^-、B⁺B^-、C⁺C^-、D⁺D^-，扩展板EM232接线端M0V0、M1V1输出的变频器控制信号输送到变频器AVO，可编程控制器PLC将各项运行参数通过编程及通讯接口PGU送给上位计算机，压力传感器DI送给可编程过程控制器PLC的下端接线端0.0～0.7，1.0～1.5，通过可编程过程控制器PLC的上端输出端0.0～0.7，1.0～1.1输出继电器开关信号DO，可编程过程控制器PLC的1L+、2L+、L+、扩展板EM231的L₊、扩展板EM232的L₊、各压力传感器DI的的公共点接至人机界面的+端，可编程过程控制器PLC的上、下端1M、上、下2M、M、继电器开关信号DO的公共点、扩展板EM231的M、扩展板EM232的-M接至人机界面的一端，可编程过程控制器PLC的接地端、扩展板EM231的所有接地端、扩展板EM232的接地端接至人机界面的GND端。

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