冷水機組群控系統(tǒng)方案

孫澤華

摘要：各車站空調(diào)系統(tǒng)均單獨配置冷水機組群控系統(tǒng)，使多臺機房設(shè)備可以按先后有序運行，并通過執(zhí)行優(yōu)化程序和預(yù)定時間程序，更有效節(jié)約系統(tǒng)運行時所消耗的能源，減少人工操作可能帶來的誤差，更安全、更有效維護管理空調(diào)冷源系統(tǒng)，達到最大限度的節(jié)能。

關(guān)鍵詞：冷水機組、群控、方案

上海軌道交通9號線一期工程包括松江新城站至宜山路站13個車站（9個地下站、4個高架站）、1個控制中心、1個車輛段、2座主變電所、2座區(qū)間箱式牽引變電所（SSl;SS2），線路總長約31km。

每座地下車站均設(shè)一個冷凍機房，冷凍機房一般布置在站廳層的一端。冷凍機房系統(tǒng)設(shè)有螺桿式冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔以及附屬閥門設(shè)備，為整個車站提供冷源。每個冷凍機房設(shè)有一整套冷水機組群控系統(tǒng)來協(xié)調(diào)整個冷凍系統(tǒng)的運行和管理。

群控系統(tǒng)要求系統(tǒng)制冷量需隨空調(diào)負荷的變化而變化，當(dāng)冷量在50%--100%之間變化時，冷水機組可自身調(diào)節(jié)制冷量來適應(yīng)這種變化，當(dāng)冷量降到50%以下時，系統(tǒng)中的一臺冷水機組停止工作。

一、群控系統(tǒng)概述

1.水機組群控系統(tǒng)聯(lián)鎖控制設(shè)備：冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機、電動水閥、冷卻塔自動補水閥及相關(guān)傳感器、執(zhí)行器等。

系統(tǒng)啟動順序：冷卻塔及冷水機組電動水閥一冷卻水泵一冷凍水泵一冷卻塔風(fēng)機一冷水機組;

系統(tǒng)停機順序：與系統(tǒng)啟動順序相反，冷水機組一冷卻塔風(fēng)機一冷凍水泵一冷卻水泵一冷卻塔及冷水機組電動水閥

相關(guān)設(shè)備的開/關(guān)需經(jīng)確認后才能開/關(guān)下一設(shè)備。

設(shè)備聯(lián)鎖控制由環(huán)控系統(tǒng)控制柜完成。

2.系統(tǒng)控制要求

2.1系統(tǒng)啟動：

按BAS時間表（可在機組群控系統(tǒng)中分別設(shè)定）全線時鐘同步或根據(jù)BAS系統(tǒng)單獨指令啟動各車站的群控系統(tǒng)。

2.2冷量控制：‘

根據(jù)所系統(tǒng)所測量的冷凍水供、回水溫度及流量，計算實際耗冷量。

當(dāng)一臺冷水機組運行時而實際耗冷量超過兩臺冷水機組總冷量50%，并維持若干分鐘（可由機組群控系統(tǒng)再設(shè)定），第二臺冷水機組便需啟動。

當(dāng)二臺冷水機組運行時而實際耗冷量低于一臺冷水機組冷量之95%，并維持若干分鐘（可由機組群控系統(tǒng)再設(shè)定），需關(guān)閉其中一臺冷水機組。

設(shè)置時間延遲或冷量控制的上、下限范圍（由機組群控系統(tǒng)設(shè)定），防止機組的頻繁啟動。

根據(jù)冷卻塔出水溫度，決定冷卻塔風(fēng)機啟停。

系統(tǒng)停止：按BAS時間表（可在機組群控系統(tǒng)中分別設(shè)定）全線時鐘同步或根據(jù)BAS系統(tǒng)單獨指令停止系統(tǒng)運行。

2.3壓差控制：

按設(shè)計及調(diào)試要求設(shè)定冷凍水供、回水壓差，并采用自力式差壓平衡（旁通）閥維持冷凍水供、回水壓差恒定。

2.4冷卻塔出水溫度通過機組群控系統(tǒng)設(shè)定。

2.5機組優(yōu)先啟動原則

機組群控系統(tǒng)系統(tǒng)自動記錄各機組的運行小時數(shù)，優(yōu)先啟動運行小時數(shù)少的機組及相關(guān)設(shè)備。

二、系統(tǒng)控制對象（以一個車站為例）

2臺的螺桿式冷水機組;

2臺冷凍水泵;

2臺冷卻水泵;

2臺的冷卻塔;

1套壓差旁通裝置;

若干電動調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥;

三、系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格

1.環(huán)境條件

冷水機組均群控系統(tǒng)設(shè)于室內(nèi)地下一層或地下二層空間的冷凍機房內(nèi)，機房設(shè)置機械送、排風(fēng)系統(tǒng)進行通風(fēng)，換氣次數(shù)6次/h，環(huán)境溫度≤45℃、相對濕度≤95%（倉儲條件）

2.設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

2.1民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范（JCJ/T16-92）

2.2智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（DBJ-08-47-95）

2.3采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GBJ19-87）

2.4電氣裝置工程施工及驗收規(guī)范（GBJ232-82）

2.5上海軌道交通9號線車站空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)文件

四、系統(tǒng)控制流程

1.控制基本流程

1.1根據(jù)程序自動安排開關(guān)冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵、電動蝶閥和冷卻塔風(fēng)機;

1.2根據(jù)要求自動切換機組的運行次序，累計每臺機組運行時間，自動選擇運行時間最短的機組，使每臺機組運行時間基本相等，以延長機組使用壽命;

1.3自動監(jiān)測冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機等設(shè)備的運行狀態(tài)，故障報警，并按照特定程序及實際情況自動啟動備用設(shè)備。

1.4冷機自動控制中最主要的控制策略是冷機臺數(shù)控制，即機組加載/卸載控制。開利的CCN系統(tǒng)其自動控制的先進性、可靠性就體現(xiàn)在此。CCN控制系統(tǒng)采用冷凍水出水溫度控制機組的臺數(shù)，具體的方法見機組加載和減載的控制流程。

1.5根據(jù)冷卻水溫度自動控制冷卻塔風(fēng)機啟/停臺數(shù)和風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率，使冷卻水溫度控制在32℃-37℃范圍內(nèi)

2.控制流程說明

CCN控制系統(tǒng)在冷水機房群控方面有其獨特之處。制冷機臺數(shù)的控制，一般BAS的控制是通過計算冷量，即總水量×供回水溫差，得出末端的冷量多少。但是其缺點是誤差很大：

2.1因為監(jiān)測流量有±15%的誤差（如果安裝的不恰當(dāng)，誤差更大――流量傳感器有很嚴(yán)格的安裝要求與精度要求），因此經(jīng)常計算出來的冷量的誤差會超過15%。CCN系統(tǒng)擁有專為開利機組研制的CSM冷水機組系統(tǒng)管理模塊，勿需流量監(jiān)測，即可對每臺冷機進行全面的監(jiān)測與管理，CSM內(nèi)部優(yōu)化程序進行邏輯運算，決定開啟制冷機臺數(shù);除了保證供水溫度外，制冷機的制冷量也參與增加或減少臺數(shù)的策略，因此在制冷的控制效果比其他控制系統(tǒng)更優(yōu)良、更節(jié)能、更專業(yè)。

2.2一般BAS加機的策略是當(dāng)計算出的負荷端冷量與冷機所提供的冷量足以接近時便需要加機，運行機組保持原運行狀態(tài)，加載機組的負載逐步上升，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。這樣常常需要長時間的溫度波動與溫度接近。CCN管理系統(tǒng)的最大優(yōu)點是加卸載管理，當(dāng)系統(tǒng)需要增多一臺機組制冷，它不止光啟動后備狀態(tài)機組，而是同時發(fā)出指令給正在運行的機組，將其制冷負荷至平均負載，然后兩臺機組同時上載，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。這樣可以最快程度的達到系統(tǒng)穩(wěn)定，使供水溫度達到波動最小，同時也平衡機組使用壽命，減低電網(wǎng)突增的負荷，最大限度達到節(jié)能作用。

3.冷水機組加載和卸載的流程說明

3.1增加制冷需求 Additional Cooling Required – ACR 加載的流程

3.1.1當(dāng)前運行的機組有足夠的時間由 0%負載至接近100%負載

3.1.2當(dāng)ACR溫度傳感器所測的冷凍水供水溫度，高于當(dāng)前的冷凍水供水溫度設(shè)定點與一個可調(diào)整的溫度偏差值相加后的所得值

3.1.3運行機組的負載大于某個設(shè)定值（一般為90%～95%）

3.1.4運行冷水機組的溫度降低速率小于0.5℉/分鐘

以上各項要求A～D均能滿足，才進入以下機組加載程序

3.2機組加載程序

3.2.1新冷水機組啟動的延遲時間已經(jīng)結(jié)束（延遲時間可以設(shè)定）

3.2.2新冷水機組禁止運行的命令未激活

3.2.3新冷水機組沒有處于出錯，斜坡加載或處于斷電重起階段

以上各項要求E～G均能滿足，新冷水機組立即啟動。

注：如果運行程序或者I/O需要一個冷水負載回水算法，CSM根據(jù)計算供水、回水的混合比和混合溫度的算法來決定旁通水的百分比。CSM應(yīng)將這個計算值與工廠預(yù)設(shè)的旁通值比較，如果旁通值小于預(yù)設(shè)值且所有機組的有效容量相同，則起動一臺冷水機組;如果算法決定需要起動額外的冷水機組來維持設(shè)定點而無冷水機組可用，將產(chǎn)生一個報警。

3.3減少制冷需求 Reduce Cooling Required – RCR 卸載的流程：

3.3.1目前運行的機組臺數(shù)多于一臺

3.3.2運行機組的平均負載小于某個設(shè)定值（一般為65%～69%）

3.3.3當(dāng)RCR溫度傳感器所測的冷凍水供水溫度，小于當(dāng)前的冷凍水供水溫度設(shè)定點與一個可調(diào)整溫度偏差值的0.6倍相加后的所得值。

*以上各項要求A～C均能滿足，才進入以下機組卸載程序

3.4機組卸載程序：

3.1.4機組停機的延遲時間已經(jīng)結(jié)束（延遲時間可以設(shè)定）

以上3.4.1要求能滿足，設(shè)定機組馬上停機

4.機組循環(huán)啟停順序

為平衡冷凍機的使用時間，使每臺機組保持基本一致的運行時間以延長機組壽命，系統(tǒng)提供了一個循環(huán)冷凍機啟停順序的程序，可在操作平臺自定義循環(huán)周期，即用戶可自定義冷凍機的循環(huán)方式及循環(huán)時間。同時自動平衡水泵和冷卻塔的運行時間，延長設(shè)備的使用壽命。

（作者單位：山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團有限公司）