暖通控制逻辑20180419.doc

冷站控制逻辑1. 冷却水和冷冻水系统操作序列Cooling water（CW） and chilled water（CHW） system Operation sequence.根据招标文件的要求，运行模式分为低负荷运行及基本满负荷2中模式下运行，运行模式手动切换。在低负荷模式下，将水温控制在7-12度，当蓄冷罐出水温度高于12度时，系统进入充冷模式，在充冷状态下，应保证供回水压差满足正常的压力范围，即保证末端空调的制冷需求。当蓄冷罐出水温度低至7度时，关闭冷机，模式转换为蓄冷罐放冷模式。充冷、放冷模式交替进行。低负荷下冷机与板换不同时运行，即暂停预冷模式运行。依据环境湿球温度控制两种制冷方式的转换。环境湿球温度低于2度时，冷却塔风扇全速运行，将冷却水温度降低，当冷却水温度低于冷冻水温度后，关闭冷机，将系统切换至板换运行模式，当环境湿球温度高于3度时，退出板换模式，转为冷机制冷模式。在板换模式下不进行蓄冷罐的冲放冷运行。基本满负荷下，A、B两个冷冻站同时运行，不互锁。1.1基本情况简介：本工程关键水冷系统根据天气情况采用三种状态的冷却模式(Cooling mode)，分别是：1、夏季电制冷模式；2、过渡季预冷模式；3、冬季自然冷却模式（Free Cooling，也可称为节约模式）。冷冻水设计供回水温度为12-18，夏季冷却水设计温度为30-35，冬季冷却水设计运行温度为10-15。设备配置：本项目完全按照Tier IV模式建设，关键冷却系统分为完全独立的两套（A路，B路），分别对应AB两个冷冻站。每个冷冻站配置三套独立的制冷主机（Chiller）及对应的水泵（Pump），冷却塔（Cooling Tower）和板换（Heat Exchange）及联接管路。水系统采用一次泵变频系统。每套冷冻单元含：1台离心式水冷冷水机组、1台板式换热器(温差2)、1台冷却水泵、1台冷冻水循环泵及1台冷却塔。冷却水管道布置采用母管制。冷冻水系统采用一次泵变流量系统。 数据中心冷负荷为常年冷负荷，为保证供冷可靠性，防止突然停电或机器故障引起制冷中断事故，系统供水环路上设置闭式蓄冷水罐，冷冻水泵配带UPS电源，以实现突然停电冷水机组再启动时对机房的连续供冷。供冷系统可以提供数据机房空调系统15分钟的冷水供应。 冷冻水供应系统补水为生产给水。冷冻水系统定压采用自动定压排气补水装置。 冷却水系统设置微晶旁流水处理器及全自动加药装置，保证冷却水的水质。1.2热工检测内容：（以A路为例说明）(1)检测冷冻水系统供回水主管路的温度、压力、流量值，并接入相应的控制器。TCHS1、TCHS5 = 12 12.5 （可调）报警TCHR1 = 18 FM CHR1 回水干管的流量监测PCHS1、PCHR1 供回水主管路的压力值监测(2)检测冷冻单元冷冻侧供回水管路上的温度、压力值，并接入相应的控制器.TCHS2、TCHS3、TCHS4 = 12（设定/可调） 12.5 （可调）报警TCHR2、TCHR3、TCHR4 = 18FM CHR2、FM CHR3、FM CHR4 每个冷冻单元的回水管路流量监测，用于计算每个冷冻单元的产冷量。（PCHS2、PCHR2）、（PCHS3、PCHR3）、（PCHS4、PCHR4）每个冷冻单元的供回水管路的压力值监测。(3)检测冷却水系统供回水主管路的温度、压力、流量值，并接入相应的控制器。TCTR1=16C30C(制冷模式); 10C16C(预冷模式); 10C(自然冷却模式)TCTS1=15C35CTCTR2=10C（可调）(自然冷却模式)FM CTR1 冷却水回水干管的流量监测PCTS1、PCHR1 冷却水供回水主管路的压力值监测(4)检测冷冻单元冷却侧供回水管路上的温度、压力，并接至相应的控制器.TCTR3、TCTR4、TCTR5=16C30C(制冷模式); 10C16C(预冷模式); 10C(自然冷却模式)TCTR6、TCTR7、TCTR8=10C16C(预冷模式); 10C(自然冷却模式)TCTS1、TCTS3、TCTS5=16C30C TCTS2、TCTS4、TCTS6=15C35CPCTS2、PCTS3、PCTS4 每个冷冻单元的冷却水供回水管路的压力值监测.(5)检测每个闭式蓄冷罐的出水温度，并接至相应的控制器.TCHS=12C(设定/可调)；12.5报警；(6)检测闭式蓄冷罐的出水干管温度，并接至相应的控制器.TCHS5=12C(设定/可调)；12.5报警；(7)室外湿球温度的检测 t=45-25湿球温度，湿球温度测点位于室外由自控专业设置，测点不少于2个。1.3水冷制冷系统的运行模式及模式间的切换条件：（以A路为例说明） 1.制冷系统的运行模式分三种：制冷模式，部分自然冷却模式，完全自然冷却模式。 (1)当室外湿球温度t10(可调)时，冷却塔出水温度TCTR116，冷机工作，板式换热器不工作，系统运行模式为冷机制冷模式。 (2)当室外湿球温度2t10(可调)时，冷却塔出水温度10TCTR116时，冷机工作、板式换热器工作，系统进入部分自然冷却模式。 (3)当室外湿球温度t2(可调)时，冷却塔出水温度 TCTR110，冷机停止工作，板式换热器工作，系统进入自然冷却模式。2. 三种模式间的控制及切换条件 (1)当室外湿球温度t10(可调)时，冷却塔出水温度TCTR116，冷机工作，板式换热器不工作，系统运行模式为冷机制冷模式。 每套冷冻单元N(N=1,2,3)在制冷模式下，冷却侧：电动阀门V1-(N)开启，V2-(N)关闭。冷冻侧：电动阀门V1-(N)开启，V2-(N)关闭。将冷却塔出水管路上的 TCTR1 设定在16(可调)，优先通过冷却塔风机的变频控制。当冷却塔风机降低至最小频率30Hz(可调)，且 TCTR2 低于设定值时，通过旁通阀V4控制此温度。 制冷模式下，冷机调节自身负载保证 TCHS2、TCHS3、TCHS4 =12；冷却水泵调节变频器保证 PCTS2、 PCTS3、 PCTS4压力设定值。 当室外湿球温度Tsh109（可调）且冷却塔风机降低至最小频率30Hz(可调)，冷却塔的出水温度 TCTR1 16，此状况的持续时间长达20分钟（可调）时声光报警，将冷塔出水温度设定点降低：设定值为环境湿球温度+冷却塔趋近温度。当冷却塔出水温度低于冷冻水温度2度后，系统可进入部分自然冷却模式。(2) 每套冷冻单元N(N=1,2,3)在部分自然冷却模式下，冷却侧：电动阀门V2-(N)开启，由于要保证冷冻水进入冷冻机组的水温，应依据冷冻机组对冷却水的要求调节V2电动阀，预计当冷冻机组设定出水温度12度时，冷冻水侧冷机进水温度应控制不低于13.5度。V1-(N)关闭。冷冻侧：电动开关阀V2-(N)开启，V1-(N)关闭。 根据冷机的最小冷凝器压力(由冷机自带的控制器提供该信号点)，控制电动调节阀V3-(N)的开度，调节进入冷凝器的冷却水量，维持冷凝器内冷凝压力，保证冷冻机的正常运行。需要计算。部分自然冷却模式下，冷机调节自身负载保证 TCHS2、TCHS3、TCHS4 =12；冷却水泵调节变频器保证PCTS2、 PCTS3、 PCTS4压力设定值。 当室外湿球温度Tsh21（可调）且冷却塔风机降低至最小频率30Hz（可调）时，此状况的持续时间长达20分钟（可调）时声光报警，观察冷却塔的出水温度 TCTR1 和冷水机组的负载率，若 TCTR1 10.5(可调), 冷水机组的负载率30%(可调)的持续时间长达20分钟(可调)，声光报警，将冷却塔的出水温度固定在10.5度。系统可进入经济模式，关闭冷机。(3)每套冷冻单元N=1,2,3在完全自然冷却模式下，冷却侧：电动阀门V2-(N)开启，V1-(N)关闭。冷冻侧：电动开关阀V2-(N)开启，V1-(N)关闭。将板换的冷冻水出水温度 TCHS2、TCHS3、TCHS4 设定为12，优先通过冷却塔风机变频控制。当风机变频到最小值30Hz时，冷冻水出水温度仍低于12(可调)，通过调节旁通阀V4保证板换冷冻水出水温度为12(可调)。冷却塔的出水温度利用温度带控制，即出水温度8度关闭冷却塔风扇，10.5度后开启，由于此时处于较低的负荷，冷却塔的进出温差小。 (4)当室外湿球温度32，观察冷却塔的出水温度。 TCTR1 10(可调)长达20分钟(可调)，声光报警，取消完全自然冷却模式，系统进入部分自然冷却模式，并开启调整相应的阀门以及开启冷机。(5)当室外湿球温度10.5，观察冷却塔的出水温度。若 TCTR1 17(可调)长达20分钟(可调)，声光报警，取消部分自然冷却模式，系统进入制冷模式，关闭板换，并开启相应的阀门。将冷却塔出水温度设定值调整为30度（冷机制冷模式下的温度）。1.4.蓄冷罐的控制 每个闭式蓄冷罐的出水管安装温度传感器TCHS，监测出水温度。只要有一个蓄冷罐的出水温度12(可调)、TCHS512(可调)，且TCHS6的温度=12(可调)的时间长达2min(可调)，开启电动开关阀V6；关闭V5，通过调节阀门V7开度，保证部分流量通过蓄冷罐。当所有的闭式蓄冷罐的出水温度=12时，关闭阀门V6，开启V5，V7开度由末端最不利环路压差控制。正常运行模式下，蓄冷罐作为旁通，并设定最小旁通量。保证蓄冷罐的温度始终在低温的状态。放冷模式：关闭相应的电动阀，旁通阀始终在关闭的状态，此时由于没有冷机参与制冷，水泵的频率可适当放宽。水泵的频率依然是依照末端压差控制。充冷模式：调整相应的电动阀，使蓄冷罐与末端空调并联，将冷冻水泵的频率满频，并保证末端水的压差值。当蓄冷罐的出水温度为12度时，调整水泵频率与旁通阀的开度，保证水泵保持在较低频率下运行。水泵与旁通阀的控制原则：检查旁通阀的开度是否在最小开度上，然后检查水泵是否在设定的最小频率上，末端压差降低后优先关闭旁通阀，然后再对水泵升频。末端压差升高后优先降频，然后再调整旁通阀。水泵的计算依据：水泵铭牌上的流量及扬程作为正常的参考点。变频后的关系如下：频率与转速（流量）成正比、频率与扬程为平方的关系。例：30米扬程的水泵，频率降为40hz后，流量降为原来的80%，扬程降为原来的64%即19.2米。冷冻侧的末端压差为定值，即1-1.5bar，因此水泵频率不宜过低。 每个蓄冷罐沿垂直方向每隔0.5m安装一个温度传感器。用来监视温跃层以及计算蓄冷罐内冷冻水的可用体积量，并根据末端负荷计算蓄冷罐的可用时间。1.5、冷冻水泵的控制 根据末端最不利环路压差控制水泵变频及压差旁通阀V7的开度，保证供回水压差不大于0.10MPa(可调)。冷冻水侧的最不利末端环路供回水管上安装2套压力传感器(计算压差)，1用1备。任何一个压力传感器所测数值超出校验量程，则视为故障状态，并前端报警。当计算出的两个末端压差值的读数相差10%时，则应在前端报警，选择读数低的来控制。 1. 当末端负荷增加，最不利环路的实际压差变小，通过提高冷冻水泵的运行频率使得末端压差达到设定值。当水泵运行频率超过90%长达半分钟，则开启额外的运行时间最短的冷冻水泵以及冷水机组，直到满足末端负荷的要求； 2. 当末端负荷减小，最不利环路的实际压差变大，通过降低冷冻水泵的运行频率使得末端压差达到设定值。当水泵变频无法满足要求，则开启压差旁通阀V7，阀门开度由最不利环路压差控制。 3. 冷冻水泵的启停与冷冻单元的启停联锁。无论什么模式下，至少要有一台冷冻水泵运行。1.6、水冷系统-冷机群控 1. 冷水机组运行台数控制：根据冷冻水供回水温差、供水总流量及冷水机组最佳负荷系数编程进行自动增减冷水机组运行台数。 2. 控制器通过监测供回水管上的温度及回水管的流量传感器，计算出空调末端需冷量，同时监测每套冷冻单元的流量和供回水温差（计算产冷量），当计算负荷达到运行的制冷机组额定容量的90%持续时间20分钟(可调)，控制器增开一组运行累计时间最短的冷冻单元。冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔设启停联锁。 冷冻单元设备开启顺序：冷却水管路电动开关阀冷却塔给水阀冷却水循环泵冷却塔风机；当冷却水管路上水流指示开关确认冷却水流经冷凝器后冷冻水电动开关阀开启冷冻水循环泵当冷冻水管路上水流指示确认冷冻水经过蒸发器后开启末端负载启动制冷机； 关闭时顺序相反。 3. 当空调末端需冷量低于运行制冷机组总额定容量的40%，持续时间20分钟(可调)，控制器将逐步关闭运行累计时间较长的冷冻单元。 4. 完全自然冷却模式时，系统采用热备份，即所有冷冻单元均启动部分负荷运转。当实际运行工况与设计相差较大，以至于闲置冷冻单元1套时，只需一套参与热备份，其他的冷备份。 5. 控制器需监测和记录冷冻单元内设备的运行时间，保持所有冷冻单元运行时间相当。 6. 系统设备的运行状态、故障信号、启停信号都接至相应的控制器。 系统设备：冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、自动定压排气补水装置、旁虑水处理器、全自动加药装置。 7. 冷水机组设有制冷剂泄漏监测报警系统，一旦制冷剂发生泄漏时，发出声光信号，同时制冷剂泄漏的机组自动停机，并启动事故排风。 8. 冷却塔和冷却水泵及相关管路也与冷机一一对应，冷却水泵为变频水泵，但频率的调整仅和运行模式相关，只有工作模式发生变化是才进行调整。1.7、冷却塔的控制 冷却塔进出水管上的电动开关阀与冷却塔的启停连锁：冷却塔开，其对应的电动阀门开；冷却塔关，其对应的电动阀门关。室外管道做电伴热(由专业厂家完成)，保证管道内部水温不低于5，电伴热控制柜内的状态信号接至控制室。1.8、空调制冷系统初期低负载运行控制 根据冷冻水供回水温差（TCHS1、TCHR1）、流量（FM CHR1），计算出空调末端需冷量，同时监测冷冻单元（TCHS2、TCHR2）、流量（FM CHR2），的流量和供回水温差（计算产冷量），当计算负荷低于运行的制冷机组额定容量的30%持续时间20分钟(可调)。此时，将蓄冷罐作为一级负载，开启电动开关阀V6；关闭V5，通过调节阀门V7开度达到100%，冷冻水循环泵按照设计额定流量运转，保证蓄冷罐快速充冷。当所有的闭式蓄冷罐的出水温度=12时，关闭阀门V6，开启V5，V7开度由末端最不利环路压差控制，关闭冷机。当计算蓄冷罐内冷冻水的可用体积量，并根据末端负荷计算蓄冷罐的可用时间剩余15分钟（可调），重新启动冷机。当蓄冷罐供水温度12(可调)、TCHS512(可调)，且TCHS6的温度=12(可调)的时间长达2min(可调)，开启电动开关阀V6；关闭V5，通过调节阀门V7开度，保证部分流量通过蓄冷罐。1.9、不同模式下的切换说明（Cooling Mode Switch）：三种制冷模式的切换是根据气候变化进行调整的，现场具备自动切换的能力，为了保证平稳运行，当系统有不稳定的情况都统一自动退回电制冷模式，每次进入模式切换的阶段需要人工进行密切监视，根据实际天气条件和天气预报情况对操作进行预判和预案准备。状态切换时，A路进入切换状态时，B路保持原有工作状态，完成切换进入稳定工作状态时B路才允许进入切换操作。同理，B路进入切换状态时，A路保持原有工作状态，当完全进入稳定工作状态时，才允许进行切换操作。冷却水泵及相关管路与冷机一一对应，冷却水泵为变频水泵，频率变化和运行模式相关，只有工作模式发生变化是才进行调整；冷却水泵在三种运行模式中设定对应的运转频率，预设频率在每种模式下保持不变，以此来适应由于3种运行模式导致冷却水管路不同的压力损失引起的流量变化。2.暖通系统故障说明2.1故障层级本项目根据故障严重性将故障等级分为三个大的等级：一级故障F1：最严重的故障，系统性故障，包括管道爆管，自控系统整体故障或宕机，设备房间火灾或其他会引起严重后果的事故。需要运维人员立即处理。二级故障F2：一般严重故障，包括单机设备故障，电动阀门故障，自控系统或传感器异常，设备连接漏水或发热异常等。一般性人为误操作故障。需要运维人员及时响应。三级故障F3：不影响系统正常运行的小故障，包括风管水管跑冒滴漏等。不需要立即处理，可以事后处理的问题。2.2 F1一级故障的处理序列（以A路故障为例）1. A侧主要管路或阀门爆管，大量冷冻水流失，系统中有三个或以上报警，包括压力传感器异常告警（包括系统管路和设备的压力传感器）或漏水检测绳告警，则启动一级故障处理程序（故障代码：F1A-hvac-sys-1）。1）一级故障F1A-hvac-sys-1-01故障描述：A区冷冻站内管路发生爆管A侧冷冻站内管路发生爆管处理程序：冷冻水大量流失，导致水系统管路失压幅度大于压力传感器设定范围冷机CHL-2-1-A供回水压力传感器任一失压报警冷机CHL-2-2-A供回水压力传感器任一失压报警冷机CHL-2-3-A供回水压力传感器任一失压报警自控DDC箱DDC 接收到任一失压报警 自控系统根据失压报警判断位置并发出信号启动A区冷冻站设备全部关闭流程：冷水机组冷冻水泵冷却水泵冷却塔自控系统根据失压报警信号判断位置并发送信号关闭A区主管路电动阀（电动阀关闭完全关闭需要120S）冷冻站设备及阀门关闭时间不大于120S；冷冻站地面高度低于走廊，并设排水沟与室外排水系统相连，故障漏水可沿排水沟迅速排至室外，而不会流入其他房间。A区冷冻站完全退出，由B区冷冻站负担末端所有负荷2）一级故障F1A-hvac-sys-1-02故障描述：A路走廊冷冻水干管发生爆管A侧走廊冷冻水干管发生爆管处理程序：A区走廊冷冻水大量流失，导致管路失