1、JohnsonControls僑鑫冷水機(jī)房?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)（CPO）說(shuō)明北京江森自控有限公司廣州分公司北京江森自控有限公司CPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明JohnsonControls目錄1. CPO冷凍站優(yōu)化控制系統(tǒng)概述32. CPO系統(tǒng)控制目的33. CPO主要監(jiān)控內(nèi)容34. CPO控制策略42of11CPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明JohnsonControlsCPO冷凍站優(yōu)化控制系統(tǒng)概述中央空調(diào)冷凍站優(yōu)化控制系統(tǒng)的監(jiān)控包括冷水主機(jī)，冷凍水泵，冷卻泵，冷卻塔、閥門(mén)與膨脹水箱等的監(jiān)測(cè)與控制。冷凍站優(yōu)化群控系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)采集數(shù)據(jù)（溫度，流量，壓差等）及建筑系統(tǒng)負(fù)荷大小，優(yōu)化冷水機(jī)組、冷卻泵組和冷凍泵組運(yùn)行臺(tái)數(shù)

2、和組合，按能效優(yōu)先并先后有序啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，通過(guò)執(zhí)行最新的優(yōu)化程序和預(yù)定時(shí)間程序，達(dá)到最大限度的節(jié)能。且減少人手操作可能帶來(lái)的誤差，并將冷源系統(tǒng)的運(yùn)行操作簡(jiǎn)單化。集中監(jiān)視和報(bào)警能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問(wèn)題，可以進(jìn)行預(yù)防性維修，以減少停機(jī)時(shí)間和設(shè)備的損耗，通過(guò)降低維修開(kāi)支從而使用戶的設(shè)備增值。2 .CPO系統(tǒng)控制目的中央機(jī)房?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)的目的，是在冷源機(jī)組的產(chǎn)冷量滿足建筑物內(nèi)的冷負(fù)荷的需求的情況下，使機(jī)房空調(diào)設(shè)備能耗最低，并使其得到安全運(yùn)行及便于維護(hù)管理，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)，就是要節(jié)能和優(yōu)化管理。3 .CPO主要監(jiān)控內(nèi)容冷凍機(jī)組系統(tǒng)群控監(jiān)控的系統(tǒng)內(nèi)容如下，詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)系統(tǒng)監(jiān)控原理圖：監(jiān)

3、測(cè)制水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、并控制啟停；監(jiān)測(cè)冷凍水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手自動(dòng)，并控制啟停；監(jiān)測(cè)冷卻水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手自動(dòng)，并控制啟停；冷凍水泵/冷卻水泵/冷卻塔風(fēng)扇變頻調(diào)節(jié)測(cè)量冷凍水供/回水總管溫度；測(cè)量冷卻水供/回水總管溫度；測(cè)量冷凍水流量；測(cè)量冷卻水流量；監(jiān)視膨脹水箱高/低液位；通過(guò)監(jiān)測(cè)冷凍站總管冷量，以此作為大樓當(dāng)前需求冷量；并根據(jù)冷凍機(jī)組的能效曲線和運(yùn)行時(shí)間累計(jì)來(lái)決定冷凍機(jī)的啟停組合及臺(tái)數(shù)，以便達(dá)至最佳的節(jié)能狀態(tài)，同時(shí)又避免長(zhǎng)時(shí)間使用一臺(tái)或幾臺(tái)設(shè)備所引起的疲勞狀態(tài)；根據(jù)機(jī)組啟停情況控制相關(guān)水泵及蝶閥開(kāi)關(guān)、蝶閥位置反饋；控制冷凍水旁通閥的開(kāi)度，以維持冷凍供回水壓差；3of

4、11CPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明JohnsonControls冷凍機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵運(yùn)行時(shí)間累積；機(jī)房設(shè)備開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī)的順序控制連鎖啟動(dòng)順序：冷水機(jī)組的冷凍水管蝶閥一冷凍水泵一冷水機(jī)組冷卻水管蝶閥一冷卻水塔電動(dòng)蝶閥一冷卻水泵一冷卻水塔風(fēng)機(jī)一冷水機(jī)組連鎖停止順序冷水機(jī)組一（延時(shí)，根據(jù)設(shè)備要求、系統(tǒng)負(fù)荷、運(yùn)行工況等條件判定和設(shè)定）一冷卻水塔風(fēng)機(jī)一冷卻水塔電動(dòng)蝶閥一冷卻水泵一冷水機(jī)組冷卻水管蝶閥一冷凍水泵一冷水機(jī)組的冷凍水管蝶閥四.CPO控制策略冷凍群控系統(tǒng)對(duì)冷凍機(jī)組編制相應(yīng)的群控及聯(lián)鎖，自控系統(tǒng)通過(guò)NAE網(wǎng)絡(luò)控制引擎和E-Link與冷凍主機(jī)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)DDC控制器采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息和控制

5、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)獨(dú)立的冷量積分儀設(shè)備監(jiān)測(cè)冷凍和冷卻總管冷量，并通過(guò)通訊接口，提供給群控系統(tǒng)。冷源系統(tǒng)的能耗主要由冷水機(jī)電耗及冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)電耗構(gòu)成。由于各冷凍水末端用戶都有良好的自動(dòng)控制，那么冷水機(jī)的產(chǎn)冷量必須滿足用戶的需求，節(jié)能就要靠恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)冷水機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，降低冷凍水泵，冷卻水泵及冷卻水塔風(fēng)機(jī)電耗來(lái)獲得。CPO可以對(duì)系統(tǒng)編程，通過(guò)完成特定的操作順序，如：設(shè)備自動(dòng)操作，設(shè)備保護(hù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和報(bào)警，來(lái)實(shí)現(xiàn)冷水機(jī)組的高效運(yùn)行。CPO為機(jī)組提供適當(dāng)?shù)目刂疲渲邪ǎ?最優(yōu)冷水機(jī)能效優(yōu)先控制冷水機(jī)的能耗是最令人關(guān)注的，它由壓縮方式，冷媒，制冷量，壓縮機(jī)規(guī)格和換熱器規(guī)格等因素構(gòu)成，只有

6、冷水機(jī)制造商本身才最熟悉自己的產(chǎn)品特性，江森的自控CPO正是在這個(gè)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)，結(jié)合冷水機(jī)的不同特性，作出最優(yōu)化的計(jì)算程序，獲得最好的節(jié)能效果，這是一般的控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的。CPO系統(tǒng)將根據(jù)冷凍站實(shí)時(shí)總冷量作為系統(tǒng)需求冷量，結(jié)合主機(jī)的能效曲線，實(shí)時(shí)得出可以滿足需求負(fù)荷的最優(yōu)主機(jī)運(yùn)行組合，且系統(tǒng)會(huì)在線比較當(dāng)前機(jī)組（組合）運(yùn)行效率與優(yōu)化后的機(jī)組（組合）效率，確定是否需要更改機(jī)組（組合）以滿足建筑需求負(fù)荷，確保機(jī)組（組合）運(yùn)行在最優(yōu)效率區(qū)間。下面舉例說(shuō)明：4of11JohnsonControlsCPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明Combinations1：COPvs.LoadChltarLc»d

7、(KW|<西口1的的1C0P如HETtoWnfttM露和5例ECW1Caribluton3COP翼】EMTCorsirjtianl.IJCOFEiTiratECor5irjor.；.34,5S；tnj：S二"birjen二口¥二"型H叫TCorbiratdr,1,2CCP，北ECWTCorbirflTdr,；3COP?31EOT門(mén)師就0二(S32EC.'.'lCsrblratonl,；3.JCOP££WUe0切冶gm5E5U門(mén)Rbmbhtcci?匚加削EOWTCamblrat巾H/&限強(qiáng)ECWTConbrator.

8、1,3CSP?iSSfiEOATcor&lrat好±4CO?。13骷ECWT"rbiaSU北加配5EBXWT七庶酊機(jī)Orlj.aco®3IE即：orbfflsxir,建45COP器？£小丁Sobi-jr1ZJtEriritiCDrbirator1,!,31.5CO-Eitr"3；orDrator,3,-：Spwstex2orbraiar1,2,3CDiSlE5EE，tmitbnLaASCflPlS%ECMCorbrtBTfirU.3JBP品乂ECNT；orbflj35r3,5CO3。黃ECWTConbrutonLICQPEitniteC

9、Of"btU!lMId3COPEitPitJfcCombination1,3X00Eithaa-1,2.3i3D015.56<'.VTT“叱4d廠""3。：""仙1上圖是在本項(xiàng)目冷水機(jī)組在冷凍水出水溫度6C,冷卻水回水溫度分別為15.56C和32c兩種工況下，控制器根據(jù)冷水機(jī)組參數(shù)自動(dòng)算出來(lái)的機(jī)組各種組合的COP曲線,根據(jù)最高效率組合優(yōu)先的策略，在8000KW的冷量需求時(shí)，在冷卻水溫回水溫度15.56C工況下，最優(yōu)組合是1、2、3、4、5;在冷卻水溫回水溫度32c工況下，最優(yōu)組合是3、4、5。2冷凍水重設(shè)系統(tǒng)結(jié)合室外溫度，在滿足建

10、筑需求負(fù)荷前提下，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度，并獲得最優(yōu)節(jié)能，提高冷凍水出水溫度，可以直接提高冷水主機(jī)效率。3低負(fù)荷控制不允許單臺(tái)冷水機(jī)在低于可選工況點(diǎn)（如30%的負(fù)荷）下運(yùn)行，除非只有單臺(tái)冷水機(jī)用于承擔(dān)冷負(fù)荷。當(dāng)冷負(fù)荷低于機(jī)組運(yùn)行最低工況點(diǎn)（如25%的負(fù)荷）時(shí)，Metasys將選擇冷水機(jī)啟停控制，以便充分發(fā)揮其能效。4冷凍水泵臺(tái)數(shù)控制5of116of11JohnsonControlsCPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明主機(jī)控制程序模塊會(huì)根據(jù)需要后動(dòng)的主機(jī)組合，計(jì)算出總需求冷凍水流量，并在程序內(nèi)部告知冷凍水泵控制模塊，冷凍水泵控制模塊會(huì)結(jié)合水泵的效率特性，自動(dòng)選擇出可以滿足流量需求的最優(yōu)水泵運(yùn)行組合，并啟動(dòng)

11、相應(yīng)的水泵。下面舉例說(shuō)明：本項(xiàng)目冷凍水泵參數(shù)如下：a）大冷凍水泵流量：605揚(yáng)程：41工況點(diǎn)效率：86%,最高點(diǎn)效率：89%;-50E4530201010020030040050060070。8009000m3/h)25H120H10100200300400500600700800900Q(rn3/h)OOOOOOOO,O,O,O,O,O.。098765410O0.0.32oO10.aJohnsonControls冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明CPOQ(m7h)7of11JohnsoniControlsCPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明Q(m7h)Q(m7h|根據(jù)上述曲線，系統(tǒng)在保證不超出系統(tǒng)最低需求留下和最大

12、需求流量范圍，并且滿足當(dāng)前需求流量的情況下，系統(tǒng)會(huì)選擇開(kāi)啟最高效率的水泵。例如，系統(tǒng)當(dāng)前需求流量為680T/H時(shí)，系統(tǒng)會(huì)選擇開(kāi)啟兩臺(tái)370T/H水泵，因?yàn)槿糸_(kāi)啟一臺(tái)605T/H水泵和一臺(tái)370T/H水泵，水泵會(huì)運(yùn)行在較低效率區(qū)間。5冷凍水泵變頻控制調(diào)節(jié)冷凍水泵頻率，使冷凍水總管供回水壓差保持在設(shè)定值，同時(shí)，為保證系統(tǒng)的冷量供應(yīng)和穩(wěn)定性，程序會(huì)根據(jù)大樓水管末端壓差情況，調(diào)整總管供回水壓差設(shè)定值，最終保證末端壓差維持在需求末端壓差設(shè)定值。每臺(tái)水泵的運(yùn)行頻率保持一致。系統(tǒng)目前設(shè)置有4個(gè)壓差檢測(cè)點(diǎn)，各點(diǎn)的壓差設(shè)定值要參考空調(diào)系統(tǒng)水力平衡調(diào)試結(jié)果來(lái)設(shè)定，控制器會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)比每個(gè)點(diǎn)的壓差跟它自身的設(shè)定值，計(jì)算

13、每個(gè)壓差點(diǎn)需要的水泵運(yùn)行頻率，選擇其中最大者作為輸出信號(hào)輸出給水泵。6冷凍水旁通調(diào)節(jié)閥冷凍水壓差旁通閥平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，在空調(diào)系統(tǒng)末端需求流量較小的時(shí)候，且水泵已處于最低運(yùn)行頻率，為了滿足系統(tǒng)最少流量需求，控制器會(huì)根據(jù)目前運(yùn)行的冷水主機(jī)數(shù)量，打開(kāi)旁通調(diào)節(jié)閥，保證冷源系統(tǒng)流量不低于系統(tǒng)最少流量要求。8of11CPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明JohnsonControls7冷卻水泵臺(tái)數(shù)控制主機(jī)控制程序模塊會(huì)根據(jù)需要啟動(dòng)的主機(jī)組合，計(jì)算出總需求冷卻水流量，并在程序內(nèi)部告知冷卻水泵控制模塊，冷卻水泵控制模塊會(huì)結(jié)合水泵的效率特性，自動(dòng)選擇出可以滿足流量需求的最優(yōu)水泵運(yùn)行組合，并啟動(dòng)相應(yīng)的水泵。（與冷凍水泵相同

14、）。冷卻泵參數(shù)如下：SO.O45.040.Q55.0一箱0?2S.0亡20一01S.010.0500.0b）流量：720揚(yáng)程：28工況點(diǎn)效率：86%,最高點(diǎn)效率：88.2%;9of11JohnsonControlsCPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明3J200543(EZ100200300400500600700800900Q(m3/h).OO.1002D030040050c5007003009。.O10.O血.0bo-o.0bo.O80.70.60.50.40.M10020030040050D600700800900%O7Qlrnyh8冷卻水泵變頻控制調(diào)節(jié)冷卻水泵頻率，使冷卻水總管供回水壓差保持在設(shè)定

15、值。每臺(tái)水泵的運(yùn)行頻率保持一致。控制器會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)比壓差值與設(shè)定值的差值，通過(guò)PID運(yùn)算，調(diào)整水10of11Johnson既'CPO冷凍機(jī)房?jī)?yōu)化控制說(shuō)明Controls泵運(yùn)行頻率。每臺(tái)水泵的運(yùn)行頻率保持一致。9冷卻塔臺(tái)數(shù)控制主機(jī)控制程序模塊會(huì)根據(jù)需要啟動(dòng)的主機(jī)組合，計(jì)算出總需求冷卻水流量，并在程序內(nèi)部告知冷卻塔控制模塊，冷卻塔控制模塊會(huì)結(jié)合冷卻塔的效率特性，自動(dòng)選擇出可以滿足流量需求的最優(yōu)冷卻塔運(yùn)行組合，并啟動(dòng)相應(yīng)的冷卻塔。10冷卻塔變頻控制調(diào)節(jié)冷卻塔頻率，使冷卻塔出水溫度保持在設(shè)定值，設(shè)定值=冷卻塔逼近度+室外濕球溫度。11冷卻水旁通閥調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)冷卻水旁通閥,使冷卻水回水溫度不低于設(shè)定值，暫定12.8Co12故障自投控制當(dāng)冷水機(jī)、水泵、冷卻塔設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)備用備用設(shè)備及其相關(guān)輔助設(shè)備，保證系統(tǒng)的正常供應(yīng)。13故障報(bào)警系統(tǒng)檢測(cè)主機(jī)、泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的