4-2 无锡冷站群控系统解决方案

无锡苏宁广场制冷站群控系统改造工程技术方案项目名称：无锡苏宁广场制冷站群控系统改造工程_日期：_2018_年_12_月_20_日键入文字键入文字键入文字目录一、项目概述11.1项目说明11.2项目机房设备配置11.3项目机房现有控制策略1二、技术说明12.1设计需求22.2设计原则32.3设计依据的标准及规范42.4系统控制内容说明5三、基于数据模型自学习的冷水机房全局优化控制介绍93.1节能优化控制系统工作原理93.2优化控制系统硬件133.3优化控制系统软件203.4优化控制系统架构说明213.5优化控制模拟分析工具223.6优化控制系统控制比较说明273.7优化控制系统逻辑图323.8冰蓄冷控制优化35四、系统改造方案374.1 项目群控系统软硬件配置374.2 项目系统控制需求分析384.3 项目群控系统特点43五、节能效果分析45六、优化控制冷水机房节能优化与管理功能介绍516.1监视功能516.2在线诊断功能516.3优化控制功能546.4系统保护及报警功能546.5系统能效管理功能576.6无线数据监控平台606.7系统云计算优化平台61七、工程施工、调试与试运行组织计划647.1 前言647.2 工程概况647.3 项目管理机构的组成、职责657.4 施工组织保证措施697.5 施工技术措施717.6 质量保证措施717.7 工期保证措施727.8 安全保证措施737.9 文明施工保证措施747.10竣工后保修措施和承诺757.11维护保养服务说明76附录1 本冷冻机房优化控制与常规节能控制系统比较表84附录2 施工进度网络图87 一、 项目概述1.1 项目说明苏宁广场冷水机房配置有923RT约克离心主机4台。冷冻水设计供回水温度为6/12 ，冷却水设计供回水温度为32/37。1.2 项目机房设备配置本项目无锡苏宁冷水机房设备配置情况如下表：设备规格额定功率台数备注离心式冷水机组YKKRKRH95CWG, 3246kW6/12 32/37641 kW4YORK冷冻水泵（离心机）610 m3/h,32 mH2O75 kW5冷却水泵（离心机）720 m3/h,32 mH2O90 kW5乙二醇泵613 m3/h,24 mH2O55 kW5冷却塔3GQA132301-ADA 转速1440r/min7.5 kW4二次侧冷冻水泵361 m3/h,22mH2O30kW51.3 项目机房现有控制策略无锡苏宁冷水机房现场 加减机策略为根据冷冻侧回水温度及电流百分比进行加减机，回水温度大于一定温度时进行加机。主机供冷季节为5月至10月，日运行时间夏季为早八点半至晚十点，过渡季为早九点半至晚九点。有预冷，提前一小时开机一台。夏季最热时开两台主机，过度季开启一台。水泵与主机一一对应开启。无锡苏宁冷却塔，阀门常开，冷却塔分为两组对两台主机对应运行，采用人工控制。现场没有存储历史数据功能，因此历史数据分析无法完成。无锡苏宁冷却塔现场需要说明的是，目前无锡苏宁冷却塔由于现有条件限制，冷却能力较差，夏天主机冷凝器进水温度较高，制约主机能效。无锡苏宁现有控制系统 冷水机房有自动控制系统，主机配有通讯卡，主机出口处都配有电动阀。冷水机房运行记录缺失。虽有少数设备安装变频器，但基本上都处于工频运行；当系统负荷较小时，主机开开停停，水泵一直不停机运行，无法实现负荷随动控制，造成系统能耗较高，且影响主机的使用寿命。合理根据室外天气条件和负荷特点进行合理优化后有较大的节能空间。80二、 技术说明 “十二五”规划指出，要大力开展节能降耗，优化能源结构，提高能源资源利用效率，达到2015年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17%的目标。随着国民经济的日益进步，大型中央空调系统在商用建筑中得到越来越广泛的应用。根据我国能源使用情况的调查显示，建筑行业的能源消耗占到了全社会总能源消耗的30%，而建筑物中，中央空调运行所消耗的能源占到了50%70%。因此，最大化地节省提高中央空调系统的能源利用效率，对降低整体建筑的能耗有着至关重要的意义。中央空调技术革新势在必行且上升空间极大，中央空调系统是一个受诸多因素影响的动态系统，其影响因素包括季节变化、天气变化、人流量增减、围护结构的形式、设备同时使用率等，因此，中央空调系统的冷热负荷是不断变化的。而系统中设备容量往往依据最大设计需求选定，且留有足够的余量，如果中央空调系统实际运行管理中，设备不能依据实际负荷的变化进行调节，必将导致能源的极大浪费。我司结合在中央空调控制领域的深入研究和实践经验，自主开发了基于大数据智能平台，面向建筑楼宇，特别是暖通空调系统，提供包括节能优化控制、能耗监测及计量、系统整体诊断、远程监测诊断及调试等一系列专业的节能服务方案的中央空调节能控制系统。系统是以能耗模型为基础的整个冷冻机房系统PLC多维、主动寻优的节能控制系统，其建立在中央空调系统的每个设备行为特性的基础上，通过多维寻优的方法寻找整个冷冻机房的最佳效率点，保证中央空调系统能动态地运行在最佳效率点上实现最佳节能目标。优化为基于数据模型自学习的全局优化控制，是以能耗模型为基础的整个冷冻机房系统PLC多维、主动寻优的节能控制系统。系统是建立在冷冻机房的每个设备行为特性的基础上，通过多维寻优的方法寻找整个冷冻机房的最佳效率点，保证冷冻机房能动态地运行在最佳效率点上实现最佳节能目标。节能优化控制系统从系统工程学的理念出发，不仅对中央空调各部分进行全面控制，而且通过系统集成技术将各个控制子系统在物理上、逻辑上和功能上互连在一起，并在一个计算机平台上进行集中控制和统一管理，实现它们之间的信息综合、资源共享，从而实现中央空调全系统的精细化管理和高效节能运行。22.1 设计需求根据现场勘查，目前系统控制上存在如下缺陷：1） 冷水机组两器内部温度、电流百分比限定值等并未从通讯读取，因此控制中对机组信息数据掌握不足，无法根据主机性能曲线进行动态调配，因此需要增设主机通讯板卡进行数据对接读取。2） 系统中各类泵均配置了变频器，但是均只能本地设定，并未通讯连接并自动控制，因此需通讯组网并纳入自动优化控制系统中。3） 冷却塔部分为了两组，进水管分两路后，每台主机最多同时使用两台冷却塔，限制了系统的余力，因此改造中将对冷却塔管路进行联通。4） 冷却塔风扇无变频手段调节，需增设变频后纳入自动优化控制系统中（可选）。5） 现有系统中缺乏对能源和蓄冰量、融冰量的计量手段，因此需增加两台冷量计，为控制决策提供数据依据。6） 现有冷站群控中仅能完成远程点动、模式手动切换，不能实现无人值守、全自动运行，因此需对控制软硬系统进行升级。2.2 设计原则本项目系统设计原则包括：（1）系统软件和硬件设备的配置满足本工程使用的实际需要，并具有一定的可扩性和开放性。（2）系统具有完善的自动控制和系统自我保护功能，可实现设备自动切换、系统连锁启停控制、故障设备自动停止、备用设备自动投入使用；冷水机组设有智能喘振保护、排热量保护；冷冻水系统设有低温、低压差、低流量保护；冷却水设有高温、低流量保护；电源缺相保护、过电压保护、过电流保护、欠电压保护、输出短路保护、接地故障保护等功能。（3）系统须具备节能特性，日常运营中实现自动运行而无需操作人员介入，同时有足够的灵活性，允许用户根据实际情况作出调整。配有满足各种设备运行工况的控制模式，并提供优化及节能运行控制算法。可以预设被控设备的运行参数，自动运行，自动修正控制误差，以获得各受控设备的最佳工作状态。（4）系统设计充分考虑运营管理的便捷性。系统界面应已图形化方式显示中央空调系统工艺流程和主要工艺参数，各项功能调用轻松便捷。系统上设有控制参数显示和设置界面，可根据实际需求自行调整和修改。能提供能耗曲线、主机效率曲线、电耗累计值、操作记录和故障记录等数据对整个系统运行作出全面的分析和查询历史记录。（5）系统设计充分考虑系统内各子系统或设备之间的相互通信，确保数据传输安全、高速且畅通无阻。（6）机房群控系统具备过渡季低负荷供冷、夏季高负荷供冷等多种模式，并满足与上层智能化管理系统集成平台兼容集成的要求。群控系统内置安全保护逻辑，管理人员可通过智能化管理系统集成平台对机房群控的冷机出水水温，冷冻水供回水压差设定值、系统整体启停时刻表等参数进行设定，并可通过智能化管理系统集成平台发出的指令使群控系统在不同运行模式之间进行切换。2.3 设计依据的标准及规范民用建筑电气设计规范（JGJ/T1692）智能建筑工程质量验收规范（GB503392003）智能建筑设计标准（GB/T50314-2006）公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003）建筑电气安装工程施工质量验收规范（GB 503032002）电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB 50150-2006）电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB 50168-2006）信息技术设备的安全（GB494S-95）自动化仪表工程施工及验收规范（GB 500932002）自动化仪表工程质量检验评定标准（GB/J 131-96）电子计算机房设计规范（GB50174-93）建筑领域计算机软件工程技术规范（JGJ/T90-92）建筑电气工程施工质量验收规范GB 50303-2002建筑节能工程施工质量验收规范GB 50411-2007智能建筑弱电工程设计施工图集（GJBT471）建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB503432004）综合布线系统设计规范（GB/T50311-2007）外壳防护等级的分类（GB 4208-2008）信息技术互连国际标准（ISO/IEC 11801-2002）低压成套开关设备和控制设备（GB/T 7251.1）2.4 系统控制内容说明监控内容控制方法冷水机组出水温度设定控制根据室外干湿球温度、月份、系统总冷量及舒适性需求，结合冷水机组能耗模型，能自动调整冷冻水供水温度设定值，同时要求系统能自动学习，当运营人员修改出水温度设定后，系统能修正供水温度模型，实现智能控制。需求冷量估算根据项目实际制冷量、末端供回水参数等，估算出项目当前（甚至是下一时刻）需求冷量，该冷量用于实时控制时的加减机、水温设定优化计算依据。机组台数控制根据需求冷量、冷却水温条件、冷冻水出水温度要求、冷水机组效率曲线、冷机加减机时间带及起停次数限制自动调整冷水机组运行台数，达到系统效率最佳的节能目的。冷却水出塔温度设定值优化根据室外干湿球温度、机组冷却水温效率曲线、需求冷量，确定为使系统整体效率达到最高的冷却水出塔水温设定值。冷却塔台数及频率控制（可选）根据冷却水出塔水温设定值，结合冷却塔能耗模型，确定冷却塔台数及频率，使得在完成该设定值控制的前提下塔组能耗最低。冷却水进塔温度设定值优化根据室外干湿球温度、机组冷却水温效率曲线、需求冷量，确定为使系统整体效率达到最高的冷却水进塔水温设定值。冷却水泵频率控制根据上述要求的进塔水温设定值，结合出塔水温、冷却水泵模型，控制冷却水泵频率。水泵保护控制水泵防水锤开机曲线保护。冷水机组加机控制过程1）要求有合理的调配手段，保证运行中机组流量变化率不超过限值，控制过程精简，要求冷却冷冻侧能同时开启，节约加机过程时间，主机开启需确认辅助设备反馈状态后发出指令。2）加机条件以供水温度漂移和小温差延缓加机控制维持时间超过某值为条件。冷水机组减机控制过程要求有合理的调配手段，保证运行中机组流量变化率不超过限值，控制过程精简，要求冷却冷冻侧能同时关闭，节约减机过程时间，辅助设备关闭需确认主机反馈状态后发出指令。加减机过程用户UI及中断要求控制软件能醒目提示加减机过程中所有步骤、当前步骤、下一步骤，用户能在操作界面中中断整个过程（如发现异常时），切入手动模式，进入手动模式后系统停止在中断时的最后状态。冷水机组最小流量保护1）当冷冻水总管流量低于当前电动阀流通中的机组额定流量之和的一定比例时，冷冻水泵进入流量保护控制，该保护控制下，水泵频率不再降低，直到冷冻水温差控制要求提升流量；2）当冷却水总管流量低于当前电动阀流通中的机组额定流量之和的一定比例时，冷却水泵进入流量保护控制，该保护控制下，水泵频率不再降低，直到冷却水进塔水温控制要求提升流量。冷水机组喘振预判及保护控制软件中可以设置并调整冷水机组喘振线（要求负载率、蒸发器流量、两器压差三参数喘振线，而不只是定流量喘振线），在压差超过喘振线值某一比例时，系统进入冷水机组喘振保护预判控制，冷却水泵及冷却塔不降频，冷水机组不加机，且不主动进入卸载。设备维修及本地控制可以预设设备成维修或自控禁用状态，自动控制时，该设备将不被选用。可预设设备为本地状态，自动控制时，设备不能远程起停和操作，只可监视和现场本地起停。系统运行参数监测系统内各检测点的温度、压力、流量等参数，自动显示，定时记录及故障报警。醒目展示系统的整体效率（总冷量/机房设备总耗电功率），要求同时显示瞬时效率值及历史累计效率值。冷冻泵的变频控制1）采用变温差控制法控制水泵运转频率。根据室外干湿球温度、机组能耗模型、水泵能耗模型、需求冷量，确定为使系统整体效率达到最高的冷冻水温差设定值，在实际运行中根据相应参数指定相应的温差设定值。2）当冷冻泵变频控制时，保持使最不利末端正常工作的最小控制压差。冷水系统运行报告能提供冷水系统的运行报告，生成月报表。经过一段时间运行分析，记录冷水机组效率模型，采取相对应的控制措施，使得COP值运行到最高点。优化计算过程显示为了便于运营人员了解检查控制决策结果正确性，软件需醒目提供实时的计算过程参数、不同周期控制设定值的计算结果。并与控制系统实际操作结果一致。冰蓄冷控制根据负荷预测智能确定蓄融冰的切换、双工况机组的负载分配、相关辅助设备的自动调配三、 基于数据模型自学习的冷水机房全局优化控制介绍233.1 节能优化控制系统工作原理本方案设计之节能控制系统为基于数据模型自学习的全局优化控制，是以能耗模型为基础的整个冷冻机房系统PLC多维、主动寻优的节能控制系统。系统是建立在冷冻机房的每个设备行为特性的基础上，通过多维寻优的方法寻找整个冷冻机房的最佳效率点，保证冷冻机房能动态地运行在最佳效率点上实现最佳节能目标。本方案设计之优化控制群控系统包含以下控制功能，对中央空调水系统进行节能控制，以达到在满足工艺设计、冷量需求下，冷水机房整体能效最优：1）系统具有先进的模拟分析工具，以模拟全年逐时冷站运行数据，能够进行不同负荷、不同工况、不同控制策略条件下机房能效模拟计算，科学诊断现有机房的能耗以及效率状况。2）以机房各主要设备的基本特性为基础，以系统的冷负荷为依据，结合智能优化算法对冷冻机房全系统进行建模及仿真，通过各种控制、优化措施协调冷冻机房内各设备的联合运行，为冷站各设备建立匹配的设备性能模型，以冷站整体能耗最低为控制目标。控制系统须合理调整冷水机组出力、冷冻水供水温度及流量、冷却水进水温度以及冷却塔工作状态等参数，调整各设备的工作状态，使整个站运行效率最优。3）根据实际设备，建立冷水机组的物理模型。准确合理的冷水机组物理模型反映实际设备的基本运行特性，符合冷水机组独有运行曲线，并可由此模型计算出在各运行工况下（如：不同的冷冻水供水温度、冷却水出塔水温、部分负荷率、两器流量等）的主机能效COP。根据满足工艺设计、冷量需求和冷冻站全局优化的原则，动态设定经优化的冷水机组冷冻水出水温度，动态进行合理的加减机判断，降低耗电量。典型主机性能曲线（不同出水温度的比较）典型主机性能曲线（不同冷凝器进水温度的比较）4）根据实际设备，建立冷冻水泵、冷却水泵的物理模型。并可由此模型计算出在各运行工况下（如：不同的流量、扬程和运行频率等）的水泵能耗。根据满足系统总冷量需求和冷站全局优化的原则，并考虑冷冻水供/回水温度及压差的变化，确定最优的冷冻水泵运行频率和台数。水泵的运行频率须配合及保证冷冻水环路系统最不利端的供回水压差，满足的空调末端冷冻水流量需求，动态调整冷冻水频率。5）根据实际设备，建立冷却塔的物理模型。准确合理的冷却塔物理模型应当反映实际设备的基本运行特性，符合冷却塔运行曲线，并可由此模型计算出在各运行工况下（如：不同的系统排热量、室外干湿球温度、冷却水流量等）的冷却塔能耗。根据满足系统排热量需求和冷站全局优化的原则，确定当前工况下的最佳出塔水温，根据此温度自动选择最优风机运行台数，动态调整冷却风机运行频率。6）最佳启停和分布电力需求控制:根据建筑物人员使用情况，提前开启和关闭空调设备，达到舒适节能目的。提供电力需求控制，在峰值电力需求出现前，通过预设定的原则切换或停止设备，实现峰值电力负荷最大限度减少。3.2 优化控制系统硬件1） PLC控制器 CPU 可根据用户程序逻辑监视输入并更改输出，用户程序可以包含布尔逻辑、计数、定时、复杂数学运算以及与其它智能设备的通信。 CPU装载存储器容量 2M； 实数数学运算执行速度 18s/指令 ；布尔运算执行速度 0.1s/指令； 支持使用 STRING 数据类型存储一串单字节字符，可存储256字节长度； 具备通用的以太网通讯接口，具有可独立运行和联网的能力； 本地IO最大点数量支持：模拟量 32个，数字量 128个，通信板可扩展 3个； 当外电恢复供电时，PLC可在无人干预的情况下自动恢复程序的自动运行 本地具备板载IO，可灵活配置，可配置8个数字量，2个模拟量。 当PLC存储器的数据非正常丢失时，用户可通过现场标准串行数据接口、网络操作站或中央站将数据重新写入； PLC控制程序的编写和输入，既可在中央站、网络操作站上进行，也可通过笔记本电脑进行； 支持使用程序卡用作 CPU 的外部装载存储器。2） 流量传感器 适用的介质：水、废水、石油液、化学液、酸液、碱液、腐蚀液和许多粘液 流速范围：0.001 m/s至30.00 m/s 管道尺寸：管道直径为1/2 英寸至180 英寸（0.013 米到4.5 米） 管道材质：碳钢、不锈钢、铁、铜、PVC、ABS、水泥衬里管等 精度：0.5% 重量：3.5 kg 输出信号：4-20 mA 工作温度：-40至155 防护等级： NEMA4X（IP66）3） 压力传感器 精度：线性、迟滞和重复性之和 0.3% fs / 零点及满量程的精度调整 0.3% fs 外壳：不锈钢 1.4305 （AISI 303） 应用温度：-15125 输出信号：4-20 mA 响应时间：2ms 电流承受力：500VDC（可定制为1000VDC）4） 压差传感器 精度：线性、迟滞和重复性之和 0.5% fs / 零点残余电压 50 mV / 零点残余电流 100A 外壳：陶瓷/inox 1.4305 应用温度：-1580 输出信号：4-20 mA 响应时间：5ms 防护等级：IP655） 温度传感器 供电电源：24 V 20 % 输出信号：4-20 mA 工作环境：-2060 C，90% RH 以下 测量精度：0.5 % 防水等级：IP666） 室外温湿度传感器 湿度传感元件 高精密度湿敏电容 温度测量范围 -5050 湿度测量范围 0100RH 温度测量精度 0.2 湿度测量精度 2RH 输出信号 420mA 通讯接口 RS485 接口 通讯协议 Modbus RTU 协议 响应时间 100M 工作温度：-10+45（LCD）；-10+55（LED）；8） UPS电源 输出功率容量： 1980 瓦数 / 2200 VA 最大可配置功率：1980 瓦数 / 2200 VA 额定输出电压：230V 输出电压可调范围：可设置为220、230或240 输出电压 输出电压失真： 满负荷时低于 5% 输出频率(与主频率同步)：47 - 53 Hz（50 Hz 标称值）, 57 - 63 Hz（60 Hz 标称值） 输出连接：(8) IEC 320 C13(1) IEC 320 C19(2) IEC Jumpers 额定输入电压：230V 输入频率：50/60 Hz +/- 3 Hz (自动适应) 输入端子类型：IEC-320 C20Schuko CEE 7 / EU1-16PBritish BS1363A 工作电压范围：160 - 285V 可调整的输入电压范围：151 - 302V 免维护密封铅酸电池(悬浮电解液)：防漏 典型充电时间：3 小时 通讯与管理接口端口：DB-9 RS-232, SmartSlot 插槽：USB 物理指标：高 432.00 mm 宽 196.00 mm 深 544.00 mm / 净重 50.91 KG 环境工作环境： 0 40 工作相对湿度： 0 - 95% 操作高度 ： 0-3000米 存储温度： -15 45 发散热量： 275.00 BTU/hr3.3 优化控制系统软件优化控制软件由优化控制系统全局优化软件、优化控制系统数据库、优化控制系统监控及管理界面组成。1）优化控制系统全局优化软件：通过独有的优化算法，对冷站进行全局实时优化控制，并提供功能强大的在线诊断功能。2）优化控制系统数据库：通过规范化数据接口进行数据集成，将所采集的信息汇集到数据库中，建立历史数据库信息库，根据相应的数据单元生成模型。3）优化控制系统监控及管理界面：界面显示当前室外干湿球温度、系统的基本运行状况、冷冻机房实时的运行能效、运行模式、优化提示和系统报警，以及各设备的运行状态及系统各项参数。对数据库进行数据提取、综合处理，完成历史查询、趋势绘图、报表统计等基本功能。3.4 优化控制系统架构说明本方案设计之优化控制系统为三层构架，中央控制服务器（系统层）为工业控制计算机，负责整个控制策略的实现及整个机房运行状态的监视；设备控制站（控制层）为PLC，控制各相关设备的运行。控制计算机与PLC之间采用以太网实现控制器以及监控主机之间的通讯。PLC系统可靠性高，抗干扰能力强，适用于各种环境恶劣的控制场合，系统架构如下所示： 中央控制服务器：中央控制服务器以工业控制计算机为硬件基础，安装有核心节能优化控制软件。该软件以各个设备模型为基础，根据设备控制子站采集到的系统工况按照优化算法进行计算，并将计算结果传递给设备控制子站作为其执行的依据。另外，中央控制站的软件界面承担了机房日常运行管理的工作。设备控制子站：设备控制子站以工业级别的PLC控制器为基础，执行中央控制站发出的指令，对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔及相关执行机构实施控制。同时，控制子站通过相关传感器采集系统运行参数，通过工业以太网传送至中央控制站参与优化程序计算。3.5 优化控制模拟分析工具项目节能量计算采用我司自行研发的能耗模拟软件，能耗模拟软件 可模拟使用优化控制节能优化控制系统前后的能耗情况，且可进行全年逐时能耗计算。能耗模拟软件中使用的优化算法与将来现场实际算法完全一致，其计算得到的能耗结果可完全反映现场实际情况。模拟分析工具，可模拟全年逐时冷站运行数据，能够进行不同负荷、不同工况、不同控制策略条件下机房能效模拟计算，科学诊断现有机房的能耗以及效率状况。能耗模拟软件需要建立整个机房的仿真模型以及各设备的数学模型，同时输入全年逐时负荷用于全年逐时能耗计算。设备模型数据典型主机性能曲线（不同冷却水温差比较）典型主机性能曲线（不同冷冻水温差比较）全年8760小时负荷输入界面主机性能模型改造前设备运行情况设置界面设备运行情况设置界面3.6 优化控制系统控制比较说明传统冷冻机房群控特点： 中央控制站监视设备运行，无法实时协调系统运行; 设备均由单独的控制进行控制，无法考虑机房整体的运行节能。优化控制冷冻机房群控特点：基于对象行为描述的节能控制系统是以中央计算机和工业可编程控制器（PLC）为硬件核心以节能优化算法为软件核心、以传感器为监测、以温度流量控制为手段的群控系统解决方案。优化系统对冷冻机房内的全部设备建立物理模型，应用演化算法求解出冷冻机房的最低总能耗。然后找出各设备实现机房最低能耗的运行工况，并对其进行主动式控制而非传统的被动式反馈控制。优化控制冷冻机房群控与常规节能控制系统比较表本方案群控系统常规节能控制系统冷水主机自动适应负荷的变化以进行机组调配，结合天气和舒适度需求调节供水温度，使主机运行在高效区。智能负荷预测算法，防止暂态过程引起频繁加减机。有效的冷水机组智能喘振保护。不做冷机优化控制，仅具冷机监视功能。冷冻水泵根据系统末端负荷，确保最不利端压差，基于水泵和系统能耗模型，综合考虑输配效率和冷机效率，合理进行水泵台数和频率调节。独立的闭环控制，简单的辅机和主机联控。例如，根据供回水压差调节水泵频率，不具备整体性优化，控制精度差。冷却水泵根据系统排热量，综合考虑系统效率，基于水泵和系统能耗效模型，合理进行台数和频率调节，调配流量与温差。高效节能运行。传统的PID控制，简单的辅机和主机联控。例如，根据回水温度调节水泵频率，不具备整体性优化，控制精度差。冷却风机根据室外干湿球温度、系统排热量，兼顾冷水主机效率，合理进行频率调节，优化出塔水温。风机手动启停，频率根据设定的出塔温度这条街频率，无针对性精确控制，不具备整体性优化。冷冻机房全站设备的运行状态和运行效率监控及记录，完善的故障报警和能耗诊断功能节能目标以提高冷冻机房的整体能效为目标（包括冷水机组+冷冻泵+冷却泵+冷却塔），综合考虑了各设备之间的相互影响。中央控制站监视设备运行，无法实时协调系统运行;设备均由单独的控制进行控制，无法考虑机房整体的运行节能。控制原理基于数据模型自学习的全局优化控制，根据具体项目定制专用能耗模型，并可实现动态自修正模型。在不同的室外状况以及系统负荷下，利用能耗模型反向寻找机房的最佳效率点。通过对冷冻机房系统变量的合理取值，使整个冷冻机房用电量最低。控制系统命令机房运行在此最优点上，实现主动式控制。冷水机组、冷冻泵、冷却泵、和冷却塔各自形成独立的闭环控制，实现简单的变频和加减机控制。例如，根据回水温度及压力，独立控制冷水机组，水泵以及冷却塔追踪对应参数设定值。利用传统PID控制，属于被动式反馈控制。根据固化的经验控制模式，不具备整体性优化，控制精度差。可扩展性集成了节能优化、诊断、远程管理等众多功能，实时采集运行数据及优化系统运行，可以根据项目特点快速进行功能扩展。可接入（扩展至）多种形式（如水蓄冷、冰蓄冷、地源热泵等）的冷冻机房系统，并进行多系统之间的联合寻优控制，获得更大的节能空间。必须另外配置并且无法实现多系统联合寻优。可靠性工业等级的PLC控制器，确保可靠性高，抗干扰能力强，适用于各种环境恶劣的控制场合。系统能够实现系统层和控制层的热备冗余，能够实现硬件冗余和通讯网络冗余，冗余系统之间的切换时间保持在毫秒级水平。执行效率更高，运行稳定。缺少应对复杂电磁干扰环境的能力，抗干扰弱，环境变化会对系统稳定性产生影响。冗余一般只能保证部分控制设备冗余。安装设备工业等级PLC控制器，变频柜，流量、温度、压力传感器。DDC控制器或单片机控制器，变频柜，温度，压力传感器。3.7 优化控制系统逻辑图3.8 冰蓄冷控制优化基本控制策略1、融冰和双工况相比，融冰优先，即尽量多的融冰，融冰不够承担的负荷再由双工况主机承担；2、夜间蓄冰量等于白天融冰量；3、水泵、冷却塔按照冷却侧效率寻优控制；4、选用分时融冰方案，优化设备开启。具体而言，基载主机全天24小时运行，双工况主机在早高峰8:009:00和晚高峰18:0023:00停机，空调负荷由融冰提供，在夜间用电低谷23:007:00双工况主机制冰，其余平峰时段，双工况主机制冷，辅以部分融冰。此外，根据各个月份不同负荷特征，调整设备开启台数和时间，如基础模式表。表 设备运行策略开启规则基载双工况主机融冰高峰时段非高峰时段制冷制冰五月1台2台7&11:0018:0023:007:008:0023:00六月1台2台7&11:0018:0023:007:008:0023:00七月2台2台7&11:0018:0023:007:008:0023:00八月1台2台7&11:0018:0023:007:008:0023:00九月1台1台7&11:0018:0023:007:008:0023:00十月1台1台7&12:0018:0023:007:008:0023:00优化控制目标冰蓄冷空调系统运行优化的本质就是根据建筑物冷负荷需求找到制冷机组和蓄冰灌逐时供冷的最佳分配使得系统运行费用最低，同时根据蓄冰灌总供冷量来决定晚间的蓄冰量，以及根据制冷机组的供冷量来决定开启冷机台数和每台冷机供冷量使得制冷机组能耗最少。最终总的优化目标是总体运行费用最优。相应的调配手段：蓄冰量规划、融冰和双工况负载分配、流量调整。四、 系统改造方案4.1 项目群控系统软硬件配置系统节能改造所需的软硬件如下：无锡苏宁节能群控系统软件和硬件配置清单 设备名称单位数量品牌备注硬件冷却塔变频柜1（可选）台2ABB含变频器冷却塔变频柜2（可选）台2ABB含变频器控制柜（小型工控机）（可选）台1smart200 PLC点位：阀门24个(10个调节阀)冷量计施工台2冷却水管路联通套1含管道主机Modbus通讯模块套4变频器通讯布线（可选）个1阀门弱电线路排查、测试和改接个1PLC IO调试（可选）个1现场柜子调试个1线缆、线管及其他附件个1软件系统监控及管理界面1套系统数据库1套系统全局优化软件1套其他通讯类数据调试1项优化控制调试1项4.2 项目系统控制需求分析本方案设计之冷水机房群控系统监控功能监控的内容包含：1)系统监控功能：控制系统主界面为制冷系统流程图，设备及管道根据客户实际情况布置，采用三维制作，主界面显示制冷系统主要工艺参数，各项功能调用轻松、便捷。控制软件数据库要求默认对所有点位存储超过至少2年以上数据，每个点的时间间隔不能大于2分钟,以便于故障寻因，了解系统运行的历史趋势状态，分析设备性能。1.1)主机设备监控(协议通讯方式)实时监测并记录冷冻机组系统运行参数，包括并不限于下列参数：1.1.1) 监测冷水机组运行状态、故障报警(开关量输入)：对制冷主机运行情 况进行监测，使主机运行更加安全，保障环境温度的舒适性。1.1.2) 控制冷水机组启/停(开关量输出)：通过系统控制减低人工工作强度使系统运行更加安全稳定。1.1.3) 累积冷水机组运行时间：平衡各机组运行台时。根据各制冷主机运行时间提出维护计划，使主机故障明显下减，延长设备使用寿命，。1.1.4) 冷水机组内部参数监控(通过主机通讯接口)：机组通过协议的方式向冷机系统上传重要运行参数。包括并不限于下列参数冷冻水供/回水温度、冷冻水温度设定值、当前负载率、负荷需求限定值、冷水机组开关控制、冷却水供/回水温度、压缩机运行电流百分比、压缩机运行小时数、压缩机启动次数、平均电流、平均线电压等。1.2) 冷冻水系统设备监控(变频描述仅适用于变频设备)实时监测并记录冷冻水系统中各设备的运行状态与系统运行参数，包括并不限于下列参数：1.2.1) 冷冻水回路总管供水流量(模拟量输入)：通过设置冷冻水流量计，可实时显示冷冻水瞬时流量及冷冻水累计流量；1.2.2) 冷冻水供回水总管温度(模拟量输入)；1.2.3) 分集水器间的压差、供回水压力(模拟量输入)；1.2.4) 冷冻水泵频率手动/自动状态；1.2.5) 冷冻水泵起停远程/就地状态；1.2.6) 冷冻水泵备启投用/不投用状态：设有备台自启，当水泵运行故障时，另一台水泵可自动，确保系统安全运行；1.2.7) 冷冻水泵运行状态(变频运行、旁路运行、停止)；1.2.8) 冷冻水泵故障报警(变频故障、旁路故障)；1.2.9) 冷冻水泵就地、远程启停控制；1.2.10)冷冻水泵变频器频率反馈、给定；1.2.11)冷冻水泵变频器内部参数监控(通过变频器通讯接口)：可时实了解水泵运行电流、频率、转速、功率、变频器散热器温度、加减速状态等参数。1.2.12)冷冻水泵电力仪表内部参数监控(通过电力仪表通讯接口)：可时实了解水泵电压、电流、功率、电度、功率因数等参数。1.3)冷却水系统设备监控(变频描述仅适用于变频设备)实时监测并记录冷冻水系统中各设备的运行状态与系统运行参数，包括并不限于下列参数：1.3.1) 冷却水回路总管供水流量(模拟量输入)：通过设置冷却水流量计，可实时显示冷却水瞬时流量及冷却水累计流量；1.3.2) 冷却水进出水总管温度(模拟量输入)；1.3.3) 分集水器间的压差、供回水压力(模拟量输入)；1.3.4) 冷却水泵频率手动/自动状态；1.3.5) 冷却水泵、冷却塔起停远程/就地状态；1.3.6) 冷却水泵、冷却塔备启投用/不投用状态：设有备台自启，当水泵、冷却塔风机运行故障时，另一台水泵可自动，确保系统安全运行；1.3.7) 冷却水泵、冷却塔风机运行状态(变频运行、旁路运行、停止)；1.3.8) 冷却水泵、冷却塔风机故障报警(变频故障、旁路故障)；1.3.9) 冷却水泵、冷却塔就地、远程启停控制；1.3.10)冷却水泵、冷却塔风机变频器频率反馈、给定；1.3.11)冷却水泵、冷却塔风机变频器内部参数监控(通过变频器通讯接口)：可时实了解水泵、风机运行电流、频率、转速、功率、变频器散热器温度、加减速状态等参数。1.3.12)冷却水泵、冷却塔电力仪表内部参数监控(通过电力仪表通讯接口)：可时实了解水泵电压、电流、功率、电度、功率因数等参数。4).最不利点及室外温湿度监测实时监测最不利点管网压差，最不利点位置根据现场施工管网指定，确保现场空调末端冷冻水流量。2) 本方案设计之冷水机房群控系统群控功能内容包含：2.1)设备自动切换、系统连锁控制系统应具有完善的自动切换、连锁控制功能，可实现包括但不限于以下动作：2.1.1)在系统界面上设有各台冷机及相应附属设备对应的一键启停按键，当发出一键启停命令时，冷机及相应附属设备可按逻辑自动顺序启停。2.1.2) 开冷水机组流程:按时间假日程序或根据空调负荷决定开启一台冷水机组，根据每台冷水机组的运行时间选出运行时间最短的冷水机组，确认这台冷水机组相关电动蝶阀按系统需求完成动作后，先开启冷却塔风机，确认开启后，再启动冷却水泵，确认冷却水泵开启后，启动冷冻水泵，确认冷冻水泵开启后，再开启冷水机组2.1.3) 关冷冻机流程:按时间假日程序或根据空调负荷决定关闭一台冷水机组根据每台冷冻机的运行时间选出运行时间最长的关闭这台冷水机组确认关机以后，关闭冷冻水泵确认冷冻水泵停机后等冷冻机停机后10 分钟后，停冷却水泵、冷却风机。2.2)系统自动加减回路、设备系统应具有完善的加减回路、设备的逻辑和功能，包括但不限于以下内容：2.2.1) 可对冷负荷进行计算，根据用户端的负荷情况向其控制系统提交启停控制要求，同时监测其动作反馈。2.2.2) 可根据系统时刻表以及管理人员对冷机开启台数需求指令，向其控制系统提交启停控制要求，同时监测其动作反馈。2.2.3) 设置有保护逻辑，避免系统频繁加减回路、设备。2.2.4) 在同等条件下，同规格冷水机组加载/卸载次序的原则是依据冷水机组累计运行时间，时间短的先开，时间长的后开；时间长的先停，时间短的后停。2.2.5) 如管理人员选择采用人工操作方式进行加减冷机，群控应根据控制逻辑提供冷机运行台数的优化建议。3) 系统保护控制系统应具有完善保护控制功能，包括但不限于以下内容：3.1)系统应具备冷水机组智能化喘振保护的功能和排热量保护的功能，对冷水机组具有智能故障诊断功能，当冷水机组发生故障、运行异常或效率低时，依据故障级别进行明确提示和报警。3.2)系统具有冷冻水流量过小保护控制功能，当冷机变流量工作时，流量低于冷水机组允许值时，应具备冷机保护回路及控制功能。3.3)冷冻水泵、冷却水泵启动，如遇故障则自动停泵；3.4)冷冻水泵、冷却水泵运行时发生故障，其备用泵自动投入使用；科学优秀的冷水机房群控系统，是智能化楼宇管理系统的重要组成部分。控制系统对设备和系统进行有效实时监控、管理，可帮助管理者实现快速、有效的决策，及时纠正不良操作，进而节约运行能耗，延长设备的使用寿命，从而达到减少整个建筑生命周期内的费用支出。我司本着专业、高效、控制方便的目的，为本项目设立一套高质量的冷水机房群控系统。4.3 项目群控系统特点我司为本项目设立的冷冻机房全局优化控制系统有如下特点：1.完备 系统可对冷水机房各主要设备运行状况及系统运行参数进行全面实时的监控。2.专业 系统可实时监测用户的冷热负荷需求、室外的工况、以及每台设备的能耗状况，可根据实际运行数据提出系统最佳的运行方式或提出的专业、完善的节能建议。3.高效 基于数据模型自学习的全局优化控制是以能耗模型为基础的整个冷冻机房系统PLC多维、主动寻优的节能控制系统。系统是建立在冷冻机房的每个设备行为特性的基础上，通过多维寻优的方法寻找整个冷冻机房的最佳效率点，保证冷冻机房能动态地运行在最佳效率点上实现最佳节能目标。4.服务 系统得到完整的冷水机房能耗、运行数据，实现数据统一存储管理、分析。历史运行数据的统计分析和运行诊断，系统具有的详细能源统计，为将来能源审计与评估提供参考。5.可靠 系统应采用工业等级PLC控制器，以应对复杂的电磁干扰环境，并具有计算及响应速度快的特点，易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，能适应较宽的温度变化范围，较长的平均无故障时间。6.可扩展性与兼容性 系统具有很强的扩展功能，系统设计遵循全面规划的原则，并有充分的余量，以适应将来发展的需要。系统采用通用标准的通讯协议，可接入整体楼宇BA系统，保证与楼宇自控系统总体结构的兼容性。本方案设计之CPM节能控制系统提供两种标准数据接口与其他系统兼容和互相访问。1）Modbus-TCP 基于TCP的Modbus协议, CPM节能控制系统作为Modbus主站，可提供数据访问，系统中所有点位均可开放。2）Webservice server/client 提供标准Webservice server服务，也能配置为client，向server发送标准数据，系统中所有点位均可开放。五、 节能效果分析本项目节能量计算采用我司自行研发的能耗模拟模块，能耗模拟模块可模拟使用优化控制节能优化控制系统前后的能耗情况，且可进行全年逐时能耗计算。能耗模拟模块中使用的优化算法与将来现场实际算法完全一致，其计算得到的能耗结果可完全反映现场实际情况。能耗模拟软件需要建立整个机房的仿真模型以及各设备的数学模型，同时输入全年逐时负荷用于