CN206055884U - 一种中央空调循环泵组优选控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水冷中央空调水泵节能控制设备，旨在提供一种中央空调循环泵组优选控制装置。该种中央空调循环泵组优选控制装置包括泵组优选控制器、温度传感器、压力传感器、冷热量智能远程检测仪、水泵自适应节流仪。本实用新型具有良好的节能降耗的效果，克服了传统方法存在的多台水泵在低频率下运行或者少数几台水泵在高频率下运行的缺陷。

Description

一种中央空调循环泵组优选控制装置

技术领域

本实用新型是关于水冷中央空调水泵节能控制设备领域，特别涉及一种中央空调循环泵组优选控制装置。

背景技术

目前，随着经济的发展,中央空调在各行业的应用越来越广泛，然而冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机能耗占中央空调整体能耗中的很大一部分，使各行业的运营成本居高不下，冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机的节能有着重要的意义。

随着人们生活水平的提高，中央空调***在越来越多的建筑物中使用，并且其装机容量从几千瓦的小型家用中央空调***到几千千瓦的大型中央空调***都有。在空调行业蒸蒸日上的同时，空调***的节能问题变成空调行业的可持续发展需要解决的首要问题。其中的变流量水***在节能技术中占据着重要的位置。目前在一些空调工程中，设计人员在设计选用时采用的阀门调节法和水泵变频技术，这些技术已经获得较广的应用。同时一种新型的变流量水***－中央空调循环泵组优选控制器及控制方法正在中央空调***工程中得到越来越广范的应用。传统中央空调***的空调水泵运行模式：

一、阀门节流法

该方式简单，投资少，但需要有经验的专业人员或自动控制装置来操作控制阀门的开度；且该方式的原理是通过减小阀门开度加大阻力来实现的，消耗了水泵输出的能量，是一种有损调节，并没有节省水泵的能量消耗。

二、单一的变频法

在实际运行的过程中，开单台泵或两台泵时的工作频率几乎额定工频，这样变频器的效率很低，浪费很大。且对于并联泵组群，还需要考虑其整个并联泵组的总负荷运载效率和效费比。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种中央空调循环泵组优选控制器。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种中央空调循环泵组优选控制装置，中央空调包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、集水器、分水器，设有冷冻供水总管、冷冻回水总管、冷却供水总管、冷却回水总管，所述中央空调循环泵组优选控制装置包括泵组优选控制器、温度传感器、压力传感器、冷热量智能远程检测仪、水泵自适应节流仪；

所述泵组优选控制器中内嵌有信号采集器，用于采集信号和输出控制信号；

所述温度传感器分别安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管、冷却供水总管、冷却回水总管上，且温度传感器分别连接到泵组优选控制器内的信号采集器输入端，用于将冷冻供回水温度信号、冷却供回水温度信号实时传送到信号采集器；

所述压力传感器分别安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管上，用于将冷冻供回水压力信号实时传送到泵组优选控制器；

所述冷热量智能远程检测仪安装在冷冻回水总管上，用于将流量、冷热量实时传送到泵组优选控制器；

所述水泵自适应节流仪安装在水泵边，用于将水泵频率实时传送到泵组优选控制器。

在本实用新型中，所述冷冻供水总管是多台并联冷冻水泵出水管到分水器之间的管道；冷冻回水总管是指集水器到冷水机组冷冻进水管之间的管道；冷却供水总管是指冷水机组冷却出水管到冷却塔进水管之间的管道；冷却回水总管是指冷却塔出水管到冷水机组冷却进水管之前的管道。

在本实用新型中，所述泵组优选控制器采用CBS-D570控制器。

在本实用新型中，所述冷热量智能远程检测仪采用KHEN-250-15-G3M-011-10010。

在本实用新型中，所述水泵自适应节流仪采用ACS510-X1-060A-4。

在本实用新型中，所述温度传感器采用QAE2120.015。

在本实用新型中，所述压力传感器采用QEE2010.14。

本实用新型的控制方法：根据所采集的流量与温差计算出当前的实际负荷，并以历史记录的各型水泵的技术参数及负荷效率特性为依据，通过模糊推理规则建立的水泵优选控制模型，选择一种最佳的运行水泵组合，确定需要投入运行的水泵台数、具体泵组及其工作频率，确保水***并联泵组具有最高的负荷运载效率和效费比；

以水泵运行效率最高为控制目标，根据所输送流量的变化，泵组的具体构成及其效率特性，通过对比泵组优选控制器中所记录的各种泵组组合形式及运行频率工况，得到在满足流量及扬程下最佳的运行水泵台数及其运行频率，使泵组所消耗的总功耗最低，实现泵组最佳节能；

具体包括下述步骤：

(1)数据采集：通过改变运行水泵的数量，利用安装在冷冻回水总管上的冷热量智能远程检测仪及冷冻供水总管上的压力传感器对总管流量、总管压力和水泵总功率进行采集，并将采集的数据存储到数据库供下一步数据处理作基础；

(2)数据处理：从数据库中取出步骤(1)采集的数据，根据以下公式计算每种水泵组合在不同频率下的泵组系数和效率，再次记录到数据库：

水泵功率计算公式：P＝QHρ/102η＝9.8QH/η 公式1

管路与流量曲线公式：H＝KQ² 公式2

流量与扬程曲线公式：H＝A₀+A₁Q+A₂Q² 公式3

其中，P是指水泵总功率，单位为KW；Q是指总水管流量，单位为M³/H；H是指扬程，单位是m；ρ是指水密度，值为1000kg/M³；η是指水泵效率；K是指总水管管路系数；A₀是指泵组零次系数；A₁是指泵组一次系数，通过统计计算，水泵的一次系数A₁＝0；A₂是指泵组二次系数；根据以上公式可以看出，水泵效率η是与流量Q有关的二次方程，在***运行过程中可以计算出各种泵组组合及频率下的水泵效率η，并记录到数据库。

(3)逻辑判断和输出控制量：根据步骤(1)采集的数据和步骤(2)的计算结果，以及当前水***运行过程中管路系数是否存在，当前管路系数可以通过上述公式计算得出，按以下两种情况进行逻辑判断：

①若管路系数存在，则从已记录的管路系数查询范围中查出与当前管路系数最接近的管路系数值；然后在该管路系数下，从已记录的流量查询范围中查出的各流量、以及各流量对应的效率值，找出最大效率对应的最优台数和运行频率，输出该运行水泵最优台数和运行频率；

②若管路系数不存在，则根据该管路系数和各水泵在不同频率下的泵组系数计算出来的流量和效率，直接***数据库，然后按照第①种情况继续找出运行水泵最佳台数和运行频率；

(4)把运行水泵最佳台数和运行频率送入水泵自适应节流仪，通过水泵自适应节流仪对水泵进行自动调节控制，使其流量满足当前末端负荷。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型具有良好的节能降耗的效果，克服了传统方法存在的多台水泵在低频率下运行或者少数几台水泵在高频率下运行的缺陷。

附图说明

图1为空调一次泵变流量水泵组运行工况。

图2为一次泵变流量泵组***图。

图中的附图标记为：1温度传感器；2压力传感器；3冷热量智能远程检测仪；4泵组优选控制器；5冷冻水泵；6冷却水泵；7冷水机组；8冷却塔；9集水器；10分水器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图2所示的一种中央空调循环泵组优选控制器，包括泵组优选控制器4、温度传感器1、压力传感器2、冷热量智能远程检测仪3、水泵自适应节流仪控制柜。

中央空调包括冷水机组7、冷冻水泵5、冷却水泵6、冷却塔8、集水器9、分水器10，设有冷冻供水总管、冷冻回水总管、冷却供水总管、冷却回水总管。冷冻供水总管指多台并联冷冻水泵5出水管到分水器10之间的管道；冷冻回水总管是指集水器9到冷水机组7冷冻进水管之间的管道；冷却供水总管是指冷水机组7冷却出水管到冷却塔8进水管之间的管道；冷却回水总管是指冷却塔8出水管到冷水机组7冷却进水管之前的管道。

所述温度传感器1分别通过1/2G焊接头安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管、冷却供水总管、冷却回水总管，温度传感器1与焊接头之间通过螺纹固定连接，且其输出端与泵组优选控制器4的输入端相连，该温度传感器1用于将冷冻供回水温度信号、冷却供回水温度信号实时传送到泵组优化控制器；在本实施例中，温度传感器1采用QAE2120.015温度传感器，且温度传感器1穿镀锌管φ25管，铺设屏蔽电缆线RVVP2×1.0至泵组优选控制器4。

所述压力传感器2分别安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管，用于将冷冻供回水压力信号实时传送到泵组优化控制器。在本实施例中，压力传感器2采用QEE2010.14，且压力传感器2穿镀锌管φ25管，铺设屏蔽电缆线RVVP2×1.0至泵组优选控制器4。

所述冷热量智能远程检测仪3安装在冷冻回水总管上，为法兰安装，且连接到泵组优选控制器4的输入端，用于将流量、冷热量实时传送到泵组优选控制器4。在本实施例中，冷热量智能远程检测仪3采用KHEN-250-15-G3M-011-10010冷热量检测仪，且冷热量智能远程检测仪3单独穿镀锌管φ25，并铺设通讯线RVVSP2×1.0至泵组优选控制器4。

所述水泵自适应节流仪控制柜安装在水泵边，用于将水泵频率实时传送到泵组优化控制器。在本实施例中，水泵自适应节流仪采用ACS510-X1-060A-4，且水泵自适应节流仪4单独穿镀锌管两根φ25，并铺设通讯线RVVP4×1.0和RVV6×1.0至泵组优选控制器4。

所述泵组优选控制器4安装在控制箱内，用于采集信号和输出控制信号。在本实施例中，泵组优选控制器4采用CBS-D570控制器。

空调水泵变流量泵组属于一次泵变流量***，采用的是最精准有效，而且最节能的台数控法来实现变流量控制的，按照***的组成形式与需要可使***总水量在0％—100％之间变化。水泵组的输出流量是靠改变并联运行的水泵台数和水泵频率来实现的，从而为水泵组的多级流量输出的实现提供可能。图1为4台水泵组成的水泵组运行的一些工况图(组合有很多种)。

空调一次泵变流量泵组除了水泵组以外，还包括温度流量传感器、泵组优选控制器4等设备组成。通过采用相同的温差、相同流量，运送相同的冷(热)负荷，并联泵组可投入1～N台水泵并在与之对应的频率下运行来完成。在N个组合运行方案中，并联泵组的总负荷运载效率和效费比都不尽相同，但其中必定有一个负荷运载效率最佳、效费比最高的运行方案。

而提供的基于中央空调循环泵组优选控制器的控制策略是根据所采集的流量与温差计算出当前的实际负荷，并以历史记录的各型水泵的技术参数及负荷效率特性为依据，通过模糊推理规则建立的水泵优选控制模型，选择一种最佳的运行水泵组合，确定需要投入运行的水泵台数、具体泵组及其工作频率，确保水***并联泵组具有最高的负荷运载效率和效费比。以输送能耗最低为目标，根据所输送流量的变化，泵组的具体构成及其效率特性，通过泵组优选控制器4中所建立的水泵优选配置模型，得到在满足流量及扬程下最佳的运行水泵台数及其运行频率，使泵组所消耗的总功耗最低，实现泵组最佳节能。具体包括下述步骤：

(1)数据采集：通过改变运行水泵的数量，利用安装在冷冻回水总管上的冷热量智能远程检测仪3及冷冻供水总管上的压力传感器2对总管流量、总管压力和水泵总功率进行采集，并将采集的数据存储到数据库供下一步数据处理作基础；

(2)数据处理：从数据库中取出步骤(1)采集的数据，根据以下公式计算每种水泵组合在不同频率下的泵组系数和效率，再次记录到数据库：

水泵功率计算公式：P＝QHρ/102η＝9.8QH/η 公式1

管路与流量曲线公式：H＝KQ² 公式2

流量与扬程曲线公式：H＝A₀+A₁Q+A₂Q² 公式3

其中，P是指水泵总功率，单位为KW；Q是指总水管流量，单位为M³/H；H是指扬程，单位是m；ρ是指水密度，值为1000kg/M³；η是指水泵效率；K是指总水管管路系数；A₀是指泵组零次系数；A₁是指泵组一次系数，通过统计计算，泵的一次系数A₁＝0；A₂是指泵组二次系数；根据以上公式可以看出，水泵效率η是与流量Q有关的二次方程，在***运行过程中可以计算出各种泵组组合及频率下的水泵效率η，并记录到数据库。

(3)逻辑判断和输出控制量：根据步骤(1)采集的数据和步骤(2)的计算结果，以及当前水***运行过程中管路系数是否存在，当前管路系数可以通过上述公式计算得出，按以下两种情况进行逻辑判断：

①若管路系数存在，则从已记录的管路系数查询范围中查出与当前管路系数最接近的管路系数值；然后在该管路系数下，从已记录的的流量查询范围中查出的各流量、以及各流量对应的效率值，找出最大效率对应的最优台数和运行频率，输出该运行水泵最优台数和运行频率；

②若管路系数不存在，则根据该管路系数和各水泵在不同频率下的泵组系数计算出来的流量和效率，直接***数据库，然后按照第①种情况继续找出运行水泵最佳台数和运行频率；

(4)把运行水泵最佳台数和运行频率送入水泵自适应节流仪，通过水泵自适应节流仪对水泵进行自动调节控制，使其流量满足当前末端负荷。

在具体工作过程中，将***设备线缆铺设好，端子线接好，水泵自适应节流控制柜4电源通好，泵组优选控制器4电源通好，在泵组优选控制器4上点启动按钮，该控制器便自动采集数据、数字处理等自动控制水泵的台数和变频的频率，实现泵组最佳节能。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种中央空调循环泵组优选控制装置，中央空调包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、集水器、分水器，设有冷冻供水总管、冷冻回水总管、冷却供水总管、冷却回水总管，其特征在于，所述中央空调循环泵组优选控制装置包括泵组优选控制器、温度传感器、压力传感器、冷热量智能远程检测仪、水泵自适应节流仪；

所述泵组优选控制器中内嵌有信号采集器，用于采集信号和输出控制信号；

所述温度传感器分别安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管、冷却供水总管、冷却回水总管上，且温度传感器分别连接到泵组优选控制器内的信号采集器输入端，用于将冷冻供回水温度信号、冷却供回水温度信号实时传送到信号采集器；

所述压力传感器分别安装在冷冻供水总管、冷冻回水总管上，用于将冷冻供回水压力信号实时传送到泵组优选控制器；

所述冷热量智能远程检测仪安装在冷冻回水总管上，用于将流量、冷热量实时传送到泵组优选控制器；

所述水泵自适应节流仪安装在水泵边，用于将水泵频率实时传送到泵组优选控制器。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调循环泵组优选控制装置，其特征在于，所述冷冻供水总管是多台并联冷冻水泵出水管到分水器之间的管道；冷冻回水总管是指集水器到冷水机组冷冻进水管之间的管道；冷却供水总管是指冷水机组冷却出水管到冷却塔进水管之间的管道；冷却回水总管是指冷却塔出水管到冷水机组冷却进水管之前的管道。

3.根据权利要求1所述的一种中央空调循环泵组优选控制装置，其特征在于，所述泵组优选控制器采用CBS-D570控制器。

4.根据权利要求1所述的一种中央空调循环泵组优选控制装置，其特征在于，所述冷热量智能远程检测仪采用KHEN-250-15-G3M-011-10010。

5.根据权利要求1所述的一种中央空调循环泵组优选控制装置，其特征在于，所述水泵自适应节流仪采用ACS510-X1-060A-4。

6.根据权利要求1所述的一种中央空调循环泵组优选控制装置，其特征在于，所述温度传感器采用QAE2120.015。

7.根据权利要求1所述的一种中央空调循环泵组优选控制装置，其特征在于，所述压力传感器采用QEE2010.14。