CN110388708B - 一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器 - Google Patents

一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于带有多个支路的空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，二级水泵输出连接有多个支路，每个支路尾部设有压差控制器和尾部旁通阀，压差控制器连接尾部旁通阀，尾部旁通阀通过频率控制器连接二级水泵；各个支路尾部压差通过相应支路压差控制器自动控制相应支路尾部旁通阀开度完成，当尾部旁通阀开度为全关后或者当尾部旁通阀开度过大，需要频率控制器对二级水泵频率设定值进行调整。本发明的有益效果是：最不利支路的压力或差压能够满足要求，这样能够保证最不利支路冷热水流量能够满足冷热负荷的要求；另外各支路的压力或差压波动不大，保证***稳定；还能使得二级水泵的转速尽量小，以最大化的节能。

Description

一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器
技术领域
本发明属于空调控制技术领域，尤其是涉及一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器。
背景技术
空调冷源或热源由二级水泵为空调末端提供冷水或热水，空调末端通过直接辐射或盘管等将冷水的冷量或热水的热量提供给房间，以达到调节房间温度的作用，一个空调***有多个空调末端，每个空调末端都有水阀控制冷水或热水进入空调末端，水阀的打开、关闭或开度的大小由空调末端控制器根据房间的温度差值控制的，一般的一套空调***二级水泵（1）输出有多个支路，每个支路带若干个空调末端2，工作中每个空调末端水阀的打开、关闭或开度的大小的变化使得冷水或热水的流量是动态变化的，因此每个支路水的流量也是动态变化的，为了保证空调***的正常工作，要求支路的供水压力或差压稳定，压力或差压的稳定对定速电机驱动泵来说通过是调整泵出口两通调节阀5或泵出口旁通阀6的开度来实现的，对变频器驱动的水泵1来说，需要调整电机的供电频率，控制的压力或差压反馈信号来自最不利支路3尾部安装的压力或差压传感器4，由于各支路的管径或路径不相同，导致各支路的水阻不一致，因此各支路尾部压力或差压不一致，压力或差压最小的支路为最不利支路，满足了该支路的压力或差压，其它支路的压力或差压值数值都会得到满足，按最不利支路控制差压***示意图如图1。按最不利支路调整，使最不利支路的压力或差压得与稳定，这个支路之外的其它支路压力或差压的数值会高于最不利支路，数值是满足要求的，但由于没有稳定措施，这会导致对支路上的每个空调末端供水的不稳定，同时也会造成能源浪费。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器。
本发明采用的技术方案是：一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，二级水泵输出连接有多个支路，每个支路尾部设有压差控制器和尾部旁通阀，压差控制器连接尾部旁通阀，尾部旁通阀通过频率控制器连接二级水泵。
优选地，频率控制器包括滤波器，最小值选择器，最大值选择器，升频逻辑器，降频逻辑器，升频逻辑使能器，降频逻辑使能器和频率设定器，最小值选择器和最大值选择器均连接滤波器，升频逻辑器和降频逻辑器均连接频率设定器，升频逻辑使能器和降频逻辑使能器设置在升频逻辑器和降频逻辑器之间。
优选地，尾部旁通阀开度设有四个门槛值，从低到高分别为升频门槛、停止升频门槛、停止降频门槛和降频门槛。
优选地，支路尾部还设有压差传感器，压差传感器连接压差控制器。
优选地，二级水泵采用变频器驱动。
优选地，频率设定器能够自动选择或手动设定。
一种空调冷热源二级水泵带多个支路具有尾部压差控制的频率控制方法，具体方法如下：
步骤一 各个支路尾部压差通过相应支路压差控制器自动控制相应支路尾部旁通阀开度完成，当任一尾部旁通阀开度为全关后，执行步骤二，当任一尾部旁通阀开度过大，执行步骤三；
步骤二 筛选最小阀门开度，当最小阀门开度低于升频门槛，频率设定器向水泵变频器发送的频率给定按设定的斜率上升，当最小阀门开度大于停止升频门槛，频率设定上升停止；
步骤三 筛选最大阀门开度，当最大阀门开度高于降频门槛，频率设定器向水泵变频器发送的频率给定按设定的斜率下降，当最大阀门开度小于停止降频门槛，频率设定下降停止；
优选地，执行步骤二和步骤三之前预先进行支路切除；
优选地，步骤一中尾部旁通阀开度过大为超过降频门槛。
优选地，最小阀门开度小于升频门槛值时，输出的升频逻辑信号为高电平，当最小阀门开度高于停止升频门槛值时，输出升频逻辑信号为低电平；
最大阀门开度大于降频门槛值时。输出的降频逻辑信号为高电平，当最大阀门开度低于停止降频门槛值时，输出降频逻辑信号为低电平。
优选地，自动选择信号为高电平时，如果升频逻辑信号为高电平，频率设定值按斜率上升，如果升频逻辑信号变为低电平，频率设定值上升停止，保持在当前值；
自动选择信号为高电平时，如果降频逻辑信号为高电平，频率设定值按斜率下降，如果降频逻辑信号变为低电平频率设定值下降停止，保持在当前值；
当自动选择信号为低电平时，频率设定值跟踪手动设定值。
本发明具有的优点和积极效果是：最不利支路的压力或差压能够满足要求，这样能够保证最不利支路冷热水流量能够满足冷热负荷的要求；另外各支路的压力或差压波动不大，保证***稳定；还能使得水泵的转速尽量小，以最大化的节能。
附图说明
图1是按最不利支路控制***差压示意图；
图2是本发明一个实施例控制***示意图；
图3是本发明一个实施例尾部旁通阀开度门槛示意图；
图4是本发明一个实施例频率控制器内部逻辑示意图。
图中：1-二级水泵；2-空调末端；3-支路；4-差压传感器；5-两通调节阀；6-泵出口旁通阀；7-分水管；8-集水管；9-尾部旁通阀；10-差压控制器；20-频率控制器；21-旁通阀开度；22-支路切除；23-升频门槛；24-停止升频门槛；25-停止降频门槛；26-降频门槛；27自动选择；28手动设定值；29-频率设定值；30-滤波器；31-最小值选择器；32-最大值选择器；33-升频逻辑器；34-降频逻辑器；35-升频逻辑器使能器；36-降频逻辑器使能器；37-频率设定器；40-滤波后旁通阀开度；41-最小阀门开度；42-最大阀门开度；43-升频逻辑信号；44-降频逻辑信号；45-升频使能逻辑信号；46-降频使能逻辑信号。
实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例做出说明。
如图2所示，本发明涉及一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，为改进控制特性，二级水泵1采用变频器驱动，在每个支路尾部设置差压传感器4并在尾部设置旁通阀9。具体为二级水泵1输出连接有多个支路3，每个支路3带若干个空调末端2，每个支路3尾部设有压差控制器10和尾部旁通阀9，压差控制器10用于控制本支路的尾部差压，支路尾部还设有压差传感器4，差压反馈取自尾部差压传感器4，差压控制器10的输出控制尾部旁通阀9，使得本支路3尾部差压实际值跟踪设定值；差压控制器10的差压设定值在***调试阶段确认，***正常运行后设定值保持不变；差压设定值确定的原则是各支路的负荷为正常工况，将差压控制运算器10投入自动，***稳定后调整各支路差压设定值，使得各个支路尾部旁通阀开度接近；尾部旁通阀9通过频率控制器连接二级水泵1，二级水泵1采用变频器驱动。如图3所示，尾部旁通阀9开度设有四个门槛值，从低到高分别为升频门槛23、停止升频门槛24、停止降频门槛25和降频门槛26。
如图4所示，频率控制器包括滤波器30，最小值选择器31，最大值选择器32，升频逻辑器33，降频逻辑器34，升频逻辑使能器35，降频逻辑使能器36和频率设定器37，最小值选择器31和最大值选择器32均连接滤波器30，升频逻辑器33和降频逻辑器34均连接频率设定器37，升频逻辑使能器35和降频逻辑使能器36设置在升频逻辑器33和降频逻辑器34之间。
滤波器30：将每个支路的旁通阀开度进行滤波，保持控制器运算的稳定性，旁通阀开度21通过滤波器形成滤波后旁通阀开度40；
最小值选择器31：对滤波后的各支路阀门开度比较选出最小值输出，支路切除22的阀门开度不参与选择；
最大值选择器32：对滤波后的各支路阀门开度比较选出最大值输出，支路切除22的阀门开度不参与选择；
升频逻辑器33：输入的最小值选择器31输出的最小阀门开度41如果小于升频门槛23值，输出升频逻辑信号43为高电平，送给频率设定器37用于设定频率29的升高，当阀门开度高于停止升频门槛24值时，输出升频逻辑信号43为低电平，使得频率设定器(37)输出的升频停止，升频使能逻辑信号45为高电平时工作；
降频逻辑器34：输入的最大值选择器32输出的最大阀门开度42如果大于降频门槛26值，输出降频逻辑信号44为高电平，送给频率设定器37用于设定频率29的降低，当阀门开度低于停止降频门槛25值时，输出降频逻辑信号44为低电平，使得频率设定器37的降频停止，降频使能逻辑信号46为高电平时工作；
升频逻辑器使能器35：降频逻辑信号44取反后与自动选择27进行逻辑与运算，输出升频使能逻辑信号45，为高电平时升频逻辑器33工作；
降频逻辑器使能器36：升频逻辑信号43取反后与自动选择27进行逻辑与运算，输出降频使能逻辑信号46，为高电平时降频逻辑器34工作；
频率设定器37：自动选择信号27为高电平时，如果升频逻辑信号43为高电平，频率设定值29按一定的时间斜率上升，如果升频逻辑信号43变为低电平，频率设定值29上升停止，保持在当前值；自动选择信号27为高电平时，如果降频逻辑信号44为高电平，频率设定值29按一定的时间斜率下降，如果降频逻辑信号44变为低电平频率设定值29下降停止，保持在当前值；当自动选择信号27为低电平时，频率设定值29跟踪手动设定值28。频率设定器37能够自动选择或手动设定。
上述各个模块中均可采用现有其他已有电路中常规型号，最大值选择器和最小值选择器可采用设定好选择模式和数据选择器。
良好的有多个支路的冷热源二次***控制要求：1）最不利支路的压力或差压能够满足要求，这样能够保证最不利支路冷热水流量能够满足冷热负荷的要求；2）各支路的压力或差压不能波动太大，这样***比较稳定；3）在满足上述两条的基础上，水泵的转速尽量小，以最大化的节能。为了满足上述要求，还需进行合适的控制，具体控制方法如下：
步骤一 各个支路尾部压差通过相应支路压差控制器自动控制相应支路尾部旁通阀开度完成，当任一尾部旁通阀开度为全关后，执行步骤二，当任一尾部旁通阀开度过大，执行步骤三；
步骤二 筛选最小阀门开度，当最小阀门开度低于升频门槛，频率设定器向水泵变频器发送的频率给定按设定的斜率上升，当最小阀门开度大于停止升频门槛，频率设定上升停止；
步骤三 筛选最大阀门开度，当最大阀门开度高于降频门槛，频率设定器向水泵变频器发送的频率给定按设定的斜率下降，当最大阀门开度小于停止降频门槛，频率设定下降停止；
其中，执行步骤二和步骤三之前预先进行支路切除，步骤一中尾部旁通阀开度过大为超过降频门槛。
频率控制器20的输入包括旁通阀开度21、支路切除22、升频门槛23、停止升频门槛24、停止降频门槛25、降频门槛26、自动选择27、手动设定值28。
旁通阀开度21：数值，为尾部旁通阀9的开度设定值或实际值，每个支路一个。
支路切除22：开关量，切除不参与控制的支路3，每个支路一个。
升频门槛23：数值,设定使变频器频率升高的旁通阀开度值。
停止升频门槛24：数值,设定使变频器频率停止升高的旁通阀开度值。
停止降频门槛25：数值,设定使变频器频率停止降低的旁通阀开度值。
降频门槛26：数值,设定使变频器频率降低的旁通阀开度值。
自动选择27：开关量，为1时本发明控制器为自动状态，为0时本发明控制器为手动状态。
手动设定值28：数值，本控制器选择为手动状态时，输出频率设定值按此值输出。
频率控制器的输出为频率设定值29，数值，发送至二级水泵驱动变频器，用于控制二级水泵的转速。
下面通过具体实施例进一步对本方案进行说明。
实施例
一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，二级水泵1输出连接有多个支路3，每个支路3尾部设有压差控制器10和尾部旁通阀9，压差控制器10连接尾部旁通阀9，支路尾部还设有压差传感器4，压差传感器4连接压差控制器10，尾部旁通阀9通过频率控制器连接二级水泵1，二级水泵1采用变频器驱动；频率控制器包括滤波器30，最小值选择器31，最大值选择器32，升频逻辑器33，降频逻辑器34，升频逻辑使能器35，降频逻辑使能器36和频率设定器37，最小值选择器31和最大值选择器32均连接滤波器30，升频逻辑器33和降频逻辑器34均连接频率设定器37，升频逻辑使能器35和降频逻辑使能器36设置在升频逻辑器33和降频逻辑器34之间；尾部旁通阀开度设有四个门槛值，从低到高分别为升频门槛23、停止升频门槛24、停止降频门槛25和降频门槛26。
如图2和图4所示，具体控制方法为：
1、本发明控制器20给水泵1变频器发频率给定29信号；
2、将尾部旁通阀9开度设置4个门槛值，从低到高分别为：升频门槛23、停止升频门槛24、停止降频门槛25、降频门槛26，尾部旁通阀开度门槛示意图见图3；
3、正常的支路尾部差压需要由外部的差压控制器10自动控制旁通阀9的开度完成的；
4、当尾部旁通阀9开度为全关后，旁通阀9就失去了对支路尾部差压的控制，为了保证支路尾部差压控制的稳定性，各支路当开度最小的那个尾部旁通阀9开度低于升频门槛23，本发明控制器20发给水泵1变频器的频率给定29按设定的斜率上升，逐渐升高水泵1变频器的频率，使水泵1运转速度升高，这样会使得尾部差压有升高的趋势，由于支路尾部差压由旁通阀9调节，为保持差压稳定，外部差压控制器10控制尾部旁通阀9开度增加，当该支路阀门开度大于停止升频门槛24，频率设定29上升停止。
5、当旁通阀9开度过大，旁通阀9流过的水量过多将浪费能源，需降低水泵1电机频率，使阀门9的开度小一些。各支路当开度最大的那个尾部旁通阀9开度高于降频门槛26，本发明控制器20给水泵1变频器的频率设定29按设定的斜率下降，逐渐降低变频器的频率，使水泵1运转速度下降，这样会使得末端差压有下降的趋势，由于支路尾部差压由旁通阀9调节，为保持差压稳定，外部差压控制器10控制尾部旁通阀9开度减少，当该支路阀门开度低于停止降频门槛25，频率设定29下降停止。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，二级水泵输出连接有多个支路，其特征在于：每个支路尾部设有压差控制器和尾部旁通阀，所述压差控制器连接尾部旁通阀，所述尾部旁通阀通过频率控制器连接所述二级水泵；
所述频率控制器包括滤波器，最小值选择器，最大值选择器，升频逻辑器，降频逻辑器，升频逻辑使能器，降频逻辑使能器和频率设定器，所述最小值选择器和所述最大值选择器均连接所述滤波器，所述升频逻辑器和所述降频逻辑器均连接所述频率设定器，所述升频逻辑使能器和所述降频逻辑使能器设置在所述升频逻辑器和所述降频逻辑器之间；
滤波器：将每个支路的旁通阀开度进行滤波，保持控制器运算的稳定性，旁通阀开度通过滤波器形成滤波后旁通阀开度；
最小值选择器：对滤波后的各支路阀门开度比较选出最小值输出，支路切除的阀门开度不参与选择；
最大值选择器：对滤波后的各支路阀门开度比较选出最大值输出，支路切除的阀门开度不参与选择；
升频逻辑器：输入的最小值选择器输出的最小阀门开度如果小于升频门槛值，输出升频逻辑信号为高电平，送给频率设定器用于设定频率的升高，当阀门开度高于停止升频门槛值时，输出升频逻辑信号为低电平，使得频率设定器输出的升频停止，升频使能逻辑信号为高电平时工作；
降频逻辑器：输入的最大值选择器输出的最大阀门开度如果大于降频门槛值，输出降频逻辑信号为高电平，送给频率设定器用于设定频率的降低，当阀门开度低于停止降频门槛值时，输出降频逻辑信号为低电平，使得频率设定器的降频停止，降频使能逻辑信号为高电平时工作；
升频逻辑器使能器：降频逻辑信号取反后与自动选择进行逻辑与运算，输出升频使能逻辑信号，为高电平时升频逻辑器工作；
降频逻辑器使能器：升频逻辑信号取反后与自动选择进行逻辑与运算，输出降频使能逻辑信号，为高电平时降频逻辑器工作。
2.根据权利要求1所述的空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，其特征在于：所述尾部旁通阀开度设有四个门槛值，从低到高分别为升频门槛、停止升频门槛、停止降频门槛和降频门槛。
3.根据权利要求2所述的空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，其特征在于：所述支路尾部还设有压差传感器，所述压差传感器连接所述压差控制器。
4.根据权利要求3所述的空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，其特征在于：所述二级水泵采用变频器驱动。
5.根据权利要求4所述的空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，其特征在于：所述频率设定器能够自动选择或手动设定。
6.一种空调冷热源二级水泵带多个支路具有尾部压差控制的频率控制方法，基于权利要求1-5中任一所述的空调冷热源二级水泵控制***的频率控制器，其特征在于：具体方法如下：
步骤一各个支路尾部压差通过相应支路压差控制器自动控制相应支路尾部旁通阀开度完成，当任意一个尾部旁通阀开度为全关后，执行步骤二，当任意一个尾部旁通阀开度过大，执行步骤三；
步骤二筛选最小阀门开度，当最小阀门开度低于升频门槛，频率设定器向水泵变频器发送的频率给定按设定的斜率上升，当最小阀门开度大于停止升频门槛，频率设定上升停止；
步骤三筛选最大阀门开度，当最大阀门开度高于降频门槛，频率设定器向水泵变频器发送的频率给定按设定的斜率下降，当最大阀门开度小于停止降频门槛，频率设定下降停止。
7.根据权利要求6所述的空调冷热源二级水泵带多个支路具有尾部压差控制的频率控制方法，其特征在于：执行步骤二和步骤三之前预先进行支路切除。
8.根据权利要求6所述的空调冷热源二级水泵带多个支路具有尾部压差控制的频率控制方法，其特征在于：所述步骤一中尾部旁通阀开度过大为超过降频门槛。
9.根据权利要求6所述的空调冷热源二级水泵带多个支路具有尾部压差控制的频率控制方法，其特征在于：最小阀门开度小于升频门槛值时，输出的升频逻辑信号为高电平，当最小阀门开度高于停止升频门槛值时，输出升频逻辑信号为低电平；
最大阀门开度大于降频门槛值时，输出的降频逻辑信号为高电平，当最大阀门开度低于停止降频门槛值时，输出降频逻辑信号为低电平。
10.根据权利要求9所述的空调冷热源二级水泵带多个支路具有尾部压差控制的频率控制方法，其特征在于：自动选择信号为高电平时，如果升频逻辑信号为高电平，频率设定值按斜率上升，如果升频逻辑信号变为低电平，频率设定值上升停止，保持在当前值；
自动选择信号为高电平时，如果降频逻辑信号为高电平，频率设定值按斜率下降，如果降频逻辑信号变为低电平频率设定值下降停止，保持在当前值；
当自动选择信号为低电平时，频率设定值跟踪手动设定值。
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