CN105864967A - 一种中央空调制冷站集成优化节能*** - Google Patents

一种中央空调制冷站集成优化节能*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中央空调制冷站集成优化节能***，包括监控计算机***、PLC控制器***、阀门执行模块、温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块、环境测量模块、电能测量模块、冷却水泵控制***、冷冻水泵控制***、冷却塔风机控制***、制冷主机控制***。本发明通过所述的温度、压力、流量、电量、环境测量模块实时采集数据，传输到PLC控制器***进行参数优化，由监控计算机***及PLC控制器***按照工作流程下发指令，由阀门执行模块、冷却水泵、冷冻水泵、主机、冷却塔风机等设备进行节能协调执行，可以实现中央空调制冷站的整体性节能和自动化控制，降低***能耗，减少手动操作误差。

Description

一种中央空调制冷站集成优化节能***
技术领域
本发明属中央空调技术领域，具体地，涉及一种中央空调制冷站集成优化节能***。
背景技术
据统计，我国大型公共建筑建筑面积只有城镇建筑总量的4％，但却消耗了建筑能耗总量的22％，无疑是建筑能源消耗的高密度领域。因此，财政部、住房城乡***(财建[2011]207号文)《关于进一步推进公共建筑节能工作的通知》中要求：建立健全针对公共建筑特别是大型公共建筑的节能监管体系建设，通过能耗统计、能源审计及能耗动态监测等手段，实现公共建筑能耗的可计量、可监测。争取在“十二五”期间，实现公共建筑单位面积能耗下降10％，其中大型公共建筑能耗降低15％。大型公共建筑种类众多，不同类型的大型公共建筑耗能特点也各不相同，但相同的是中央空调的能耗都占了其中很大的比例。因此，大型公共建筑的节能无一例外都是把中央空调节能摆在首位。
中央空调***的能耗主要来自于各种流体输送设备，其中制冷压缩机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等冷源设备(或称制冷设备)的能耗约占空调***总能耗的60％。因此，制冷站的优化节能是中央空调降低能耗的重要组成部分。多年来，我国的中央空调节能技术和产品得到了快速的发展，为降低我国居高不下的建筑能耗做出了有益的贡献。然而，不尽人意的是很多技术和产品只关注单一终端产品节能，而忽略了中央空调***的整体节能，尤其是市场上缺乏***性、全局性的整合节能技术和产品。因此，中央空调制冷站的***性优化节能是目前需要解决的重要问题之一。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种中央空调制冷站集成优化节能***。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种中央空调制冷站集成优化节能***，包括监控计算机***、PLC控制器***、阀门执行模块、温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块、环境测量模块、电能测量模块、冷却水泵控制***、冷冻水泵控制***、冷却塔风机控制***、主机控制***。
所述监控计算机***由计算机硬件设备和组态软件组成，其作为中央空调制冷站***的人机接口，至少具有采集PLC控制器***的数据、向PLC控制器下发指令、计算制冷站能耗、计算节能量、生成数据报表、显示趋势曲线、存储历史数据及人机操作的功能。
所述PLC控制器***由PLC中央控制器、模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块、通讯模块、电量采集模块组成，具有数据采集、指令下发、执行集成优化节能策略、逻辑判断、优化运算的功能。
所述阀门执行模块由主机冷冻水电动阀、冷却水电动阀、冷却塔电动阀组成；所述阀门的开关控制信号、位置状态信号接入PLC控制器***开关量输入模块；所述电动阀可在监控计算机上开通或关闭。
所述温度测量模块由冷冻总供水温度变送器、冷冻总回水温度变送器、冷却总供水温度变送器、冷却总回水温度变送器组成；所述变送器输出信号接入PLC控制器***模拟量输入模块。
所述压力测量模块由冷冻总供水压力变送器、冷冻总回水压力变送器组成；所述压力计的信号接入PLC控制器***模拟量输入模块。
所述流量测量模块由冷冻水总管流量计、主机冷冻水支管流量计、冷却水总管流量计、主机冷取水支管流量计组成；所述流量计实时测量对应管路水的流量，输出信号接入PLC控制器***模拟量输入模块。
所述环境测量模块由温度传感器、湿度传感器组成；所述传感器安装在室外，实时采集室外的温度和湿度，输出信号接入到PLC控制器***模拟量输入模块。
所述电量测量模块由主机多功能电量表、冷冻泵多功能电量表、冷却泵多功能电量表、冷却塔风机多功能电量表组成；所述多功能电量表具有Modbus RTU通讯协议，数据传入PLC控制器***电量采集模块。
所述冷却水泵控制***由变频器、冷却水泵组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***，变频器的启动、停止由PLC控制器***进行控制。
所述冷冻水泵控制***由变频器、冷冻水泵组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***，变频器的启动、停止由PLC控制器***进行控制。
所述冷却塔风机控制***由变频器、风机组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***，变频器的启动、停止由PLC控制器***进行控制。
所述主机控制***由主机和通讯网关组成；所述通讯网关的通讯协议符合Modbus TRU规定；所述主机的启动、停止控制接点接入PLC控制器***的开关量输出模块；所述主机的运行/停止状态，故障/正常状态信号接入PLC控制器***的开关量输入模块。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：通过实时采集多种参数并进行分析，通过执行节能优化策略，可以实现对中央空调制冷站各设备的运行进行协调控制；通过PLC控制器指令的优化，可以依据水流量状态进行变频器控制，同原定频模式相比可以降低***能耗；通过监控计算机***可以实现中央制冷站***的自动化运行，实现设备的联动，减少人员的手动控制误差。
附图说明
图1为一种中央空调制冷站集成优化节能控制***示意图。
图2为中央空调制冷站***开机过程示意图。
图3为中央空调制冷站***关机过程示意图。
图4为中央空调制冷站节能优化控制原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种中央空调制冷站集成优化节能***，包括监控计算机***1、PLC控制器***2、阀门执行模块3、温度测量模块401、压力测量模块402、流量测量模块403、环境测量模块404、电能测量模块405、冷却水泵控制***501、冷冻水泵控制***502、冷却塔风机控制***503、主机控制***504；
所述温度、压力、流量、环境、电能测量模块实时监测相关参数，并将信号接入PLC控制器***；所述监控计算机***同PLC控制器***连接，对数据、运行状态等进行显示；所述冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机控制***及阀门执行模块连接到PLC控制器***，接收PLC控制器***发送的指令。
所述监控计算机***1由计算机硬件设备和组态软件组成，其作为中央空调制冷站***的人机接口，至少具有采集PLC控制器***2的数据、向PLC控制器***2下发指令、计算制冷站能耗、计算节能量、生成数据报表、显示趋势曲线、存储历史数据的功能。
所述PLC控制器***2由PLC中央控制器、模拟量输入模块、开关量输出模块、开关量输入模块、通讯模块、电量采集模块组成，具有数据采集、指令下发、执行集成优化节能策略、逻辑判断的功能。
所述阀门执行模块3由主机冷冻水电动阀、冷却水电动阀、冷却塔电动阀组成；所述阀门的开关控制信号、位置状态信号均直接接入PLC控制器***开关量输入模块；所述电动阀可在监控计算机上开通或关闭。
所述温度测量模块401由冷冻总供水温度变送器、冷冻总回水温度变送器、冷却总供水温度变送器、冷却总回水温度变送器组成；所述变送器分别用于测量冷冻总供水、冷冻总回水、冷却总供水、冷却总回水的温度；所述变送器输出信号均接入PLC控制器***2的模拟量输入模块；所述温度变送器优先选用具有通讯、数据处理、测量等功能的一体化仪表。
所述压力测量模块402由冷冻总供水压力变送器、冷冻总回水压力变送器组成；所述压力变送器分别用于测量冷冻总供水、冷冻总回水的压力；所述压力变送器的信号均接入PLC控制器***2的模拟量输入模块。
所述流量测量模块403由冷冻水总管流量计、主机冷冻水支管流量计、冷却水总管流量计、主机冷取水支管流量计组成；所述流量计分别用于测量冷冻总水管、主机冷冻水支管、冷却水总管、主机冷却水支管的水的流量；所述流量计优选电磁流量计，输出信号接入PLC控制器***2的模拟量输入模块。
所述环境测量模块404由温度传感器、湿度传感器组成；所述传感器安装在室外，实时采集室外的温度和湿度，输出信号接入到PLC控制器***2的模拟量输入模块。
所述电量测量模块405由主机多功能电量表、冷冻泵多功能电量表、冷却泵多功能电量表、冷却塔风机多功能电量表组成；所述多功能电量表具有Modbus RTU通讯协议，数据传入PLC控制器***2的电量采集模块。
所述冷却水泵控制***501由变频器、冷却水泵组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***2，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***2，变频器的启动、停止由PLC控制器***2进行控制。
所述冷冻水泵控制***502由变频器、冷冻水泵组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***2，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***2，变频器的启动、停止由PLC控制器***2进行控制。
所述冷却塔风机控制***503由变频器、风机组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***2，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***2，变频器的启动、停止由PLC控制器***2进行控制。
所述主机控制***504由主机和通讯网关组成；所述通讯网关的通讯协议符合Modbus TRU规定；所述主机的启动、停止控制接点接入PLC控制器***2的开关量输出模块；所述主机的运行/停止状态，故障/正常状态信号接入PLC控制器***2的开关量输入模块。
图2为本发明中的中央空调制冷站各设备的开机流程示意图，控制过程由监控计算机***1和PLC控制器***2共同实现，开机的顺序依次为：启动电动阀执行模块、启动对应冷却泵、启动全部冷却塔风机、启动冷冻水泵、水泵频率达到50Hz时启动主机、主机运行后执行优化控制策略。
图3为本发明中的中央空调制制冷站各设备的关机流程示意图，关机过程由监控计算机***1和PLC控制器***2共同实现，关机的顺序依次为：停止主机运行、无其他主机运行时停止冷却塔风机运行、停止对应冷却泵运行、关闭冷却塔阀门、延时后停止对应冷却泵、关闭冷冻及冷却阀门。
图4为本发明中的中央空调制冷站节能优化控制原理图，通过数据监测、***优化、在线调节三个阶段后，由空调制冷站设备进行节能优化运行。
本实例的工作过程：上述各个模块实质上组成一种中央空调制冷站集成优化节能***，通过各种参数采集器件实时采集冷却水总供水、冷却水总回水、冷冻水总供水、冷冻水总回水、冷却泵、冷冻泵、主机及室外环境的相关参数，然后分别传输到PLC控制器***2，由PLC控制器***2执行优化节能策略并对照优化规则计算出各设备优化运行参数，然后由PLC控制器***2将对应的控制指令发送到冷却水泵控制***501、冷冻水泵控制***502、冷却塔风机控制***503、制冷主机控制***504；中央空调制冷站各设备的启停控制过程为：由监控计算机***1下发指令到PLC控制器***2，再由PLC控制器***2将阀门关闭或开通信号传输到阀门执行模块3，将启动或停止运行信号分别传输给冷却水泵控制***501、冷冻水泵控制***502、冷却塔风机控制***503、制冷主机控制***504。
本发明的优点：通过实时采集多种参数并进行分析，通过执行节能优化策略，可以实现对中央空调制冷站各设备的运行进行协调控制；通过PLC控制器指令的优化，可以依据水流量状态进行变频器控制，同原定频模式相比可以降低***能耗；通过监控计算机***可以实现中央制冷站***的自动化运行，实现设备的联动，减少人员的手动控制误差。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：包括监控计算机***、PLC控制器***、阀门执行模块、温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块、环境测量模块、电能测量模块、冷却水泵控制***、冷冻水泵控制***、冷却塔风机控制***、主机控制***。
2.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述PLC控制器***由PLC中央控制器、模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块、通讯模块、电量采集模块组成。
3.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述阀门执行模块由主机冷冻水电动阀、冷却水电动阀、冷却塔电动阀组成；所述阀门的开关控制信号、位置状态信号分别接入PLC控制器***开关量输入模块；所述电动阀可在监控计算机上开通或关闭。
4.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述温度测量模块由冷冻总供水温度变送器、冷冻总回水温度变送器、冷却总供水温度变送器、冷却总回水温度变送器组成；所述变送器输出信号接入PLC控制器***模拟量输入模块。
5.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述压力测量模块由冷冻总供水压力变送器、冷冻总回水压力变送器组成；所述压力变送器的信号接入PLC控制器***的模拟量输入模块。
6.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述流量测量模块由冷冻水总管流量计、主机冷冻水支管流量计、冷却水总管流量计、主机冷取水支管流量计组成；所述流量计实时测量对应管路水的流量，输出信号接入PLC控制器***模拟量输入模块。
7.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述冷却水泵控制***、冷冻水泵控制***、冷却塔风机控制***分别由对应的变频器同冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机组成；所述变频器通讯接口接入PLC控制器***，变频器频率控制信号来源于PLC控制器***，变频器的启动、停止由PLC控制器***进行控制。
8.根据权利要求1所述的一种中央空调制冷站集成优化节能***，其特征在于：所述主机控制***由制冷主机和通讯网关组成；所述通讯网关的通讯协议符合Modbus TRU规定；所述主机的启动、停止控制接点接入PLC控制器***的开关量输出模块；所述主机的运行/停止状态，故障/正常状态信号接入PLC控制器***的开关量输入模块。
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