冷冻水一次泵变流量机房系统

BCU CH530
MP581
Ethernet/ARCNET LAN
BCU
ZN521
AH541
冷水机房群控系统可独立运行
机房群控系统控制范围
所有与冷水机组运行有关的设备都 在控制范围
机房群控系统功能
自动加机、减机 冷水机与水泵、冷却塔、阀门联锁 设备自动轮循（冷冻机、水泵、冷却塔） 监测冷冻机内达200－300项数据 故障报警、恢复 运行报告
冷冻水一次泵变流量机房系统
Annual Chiller Plant Energy Consumption
年冷冻机房能耗kwh
1970’s
2000’s
23% 4%
73%
36% 6% 58%
Chiller Cooling Tower Water Pumps
内容提要 一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量 二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量 一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
Evaporator W ater Flow
Evap Entering W ater Tem p
0:10:00
Evap Leaving W ater Tem p
0:20:00
0:30:00
Tim e (hour:m in:sec)
0:40:00
1,500.00 1,300.00 1,100.00 900.00 700.00 500.00 300.00 100.00 -100.00 -300.00 -500.00 0:50:00
设定最小流量
旁通阀 关闭
7°C 600 m3/h
加机原理
以压缩机运行电 流RLA为依据
压缩机运行电流 RLA%>90%
12°C
TR1
流量计
TR2
12°C 470 m3/h
95% RLA
1
CH530
12°C
470 m3/h 7°C
2
off
压缩机运行电流
3
off 7°C
DP
DDC
RLA%>90%
旁通阀
Trane机房群控使得系统能更为 安全、高效的运行
与BA系统的接口
BACnet
BAS
UCP2
UCP2
Modbus
FMS
机房运行安全性
设备互为备用，自动切换 各设备自动轮循，平均运转时间，减少故障可能性 控制系统监测冷冻机的所有运行数据，实现故障提前
诊断
监测冷水机组所有数据并产生报表纪录
Graphic Report
0:10:00
Chiller off
Chiller on
0:20:00
0:30:00
Tim e (hour:m in:sec)
0:40:00
1,500.00
1,300.00
1,100.00
900.00
700.00
500.00
300.00
100.00
-100.00
C h ille r off
-300.00
一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
500 m3/h
•末端二通调节阀与室温传感器 •旁通管设压差旁通阀 •加/减冷冻机，
•供水温度 •回水温度
200 m3/h
D P
300 m3/h
问题：主机部分负荷 VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！
二次泵---蒸发器侧定流量，用户侧变流量
Chiller #2
•末端二通调节阀与室温传感器，闭环
Trane 其他
牌
使用 Windows (中文)操作系统
√
√
动态图形界面
√
√
在线参数设定，修改
√
√
原厂服务（与冷水机组同一品牌）
√
x
读取所有主机讯息
√
x
冷水机组警报、故障原因详细显示）
√
x
原厂提供冷水机组最佳化管理软件
√
x
资料报告，追踪
√
√
冷冻机带的有运可行编数程据软、件报警资料、参数趋势在Trane电脑上显√示，
-500.00 0:50:00
With Compensation
Wa t e r Te mp [de gF] Wa t e r F lo w [ g p m ]
130 120 110 100
90 80 70 60 50 40 30 0:00:00
Capacity Control w ith W ater Flow Com pensation
多机瞬时流量变化（增加一台机组时）
运行的冷冻机 台数 1
2
3
4
5
*当隔离阀打开时时 % 流量变化率 = 1 – (运行机组台数) / ((运行机组台数 + 1)
流量变化
50% 33% 25% 20% 17%
50% Flow Reduction
W ater Temp [degF] W ater Flow [gpm]
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
主机控制器的革命 节约初投资
水泵占用空间 水泵的配电线路 冷冻水管路
节约运行费用
水泵耗电
VFP systems: 一次变流 • Reduces total annual plant energy 3-8% •减少机房能耗3-8% • Reduces first cost 4-8% •减少初投资4-8% • Reduces life-cycle cost 3-5% •减少设备周期费用3-5%
蒸发器流量（或蒸发器压差）
冷冻水一次泵变流量的可行性
• 冷水机组性能保证 CH530控制器的控制性能
• 自控系统设计
UCP 2 ?? º
UCP2 Feedback
7 ºC
CH 530
Feedforward CH 530 Feedback
Σ
?? º
7 ºC
机组变流量性能指标
蒸发器允许的最低流量
12°C 12°C 12°C
1
7°C 2
500 m3/h 7°C
3
500 m3/h 7°C
DP
DDC
旁通阀
设定最小流量 关闭
远端压差
7°C
7°C 1000 m3/h
一次泵变
流量系统
12°C
部分负荷工况
12°C
1
7°C 2
350 m3/h 7°C
3
12°C
T4
流量计
12°C
350 m3/h 7°C
DP
可允许的流量变化率
可允许流量变化率
一次变流量系统中冷冻机选型的重要参数
冷冻机处理/应对流量变化的能力 定义为“每分钟相对设计流量的变化率”
可允许流量变化率越高越好 1台冷冻机开启到2台冷冻机开启引起的流量变化:
具有 2%/分钟可允许流量变化率的机组需要30分钟达到稳定 具有 10%/分钟可允许流量变化率的机组需要5分钟达到稳定 具有 30%/分钟可允许流量变化率的机组只要1.6分钟达到稳定
130 120 110 100
90 80 70 60 50 40 30 0:00:00
Capacity Control w /o W ater Flow Com pensation
Evaporator W ater Flow
Evap Entering W ater Tem p
Evap Leaving W ater Tem p
• 最不利末端压差进行控制
• 二次侧节能
• 全程阻力降选泵（蒸发器，盘管 、控制阀、管道等）
• 同左
• 全程节能
• 没有阀门等阻碍物 • 设计为 最大 单台冷冻机流量
二次侧供水温度（旁通水流方向 ）/旁通水流量
• 压差旁通阀
• 设计为最小单台冷冻机的最小 允许流量（额定冷量差额〈 50%）
电流量
旁通流量
关闭
7°C 360 m3/h
Trane自动控制系统
Tracer 控制系统
1978年，Trane开发楼宇控制系统，侧重于空调系统的控 制；如冷水机房群控，空调区域控制…
1993推出Tracer Summit，迄今已有超过10,000个工程 采用，包括各种类型工程，例如：工厂、写字楼、宾馆、 医院等
Excel Report
TRACER SUMMIT Ethernet
E-Mail
Modem
Data Base
Tel,Mobil Phone Printer
•减少管道上传感器、压差开关的安装 •设备故障的预先处理 •供水温度的精确控制
读取冷冻机所有参数对系统的安 全运行、精确控制非常重要
Trane监控系统与其他自控公司比较
加机原理
以系统供水温 度TS1为依据
机组设定温度TCS =系统设定温度TSS
12°C
TR1
流量计
TR2
12°C 600 m3/h
60% RLA
1
300 m3/h
12°C 2
60% RLA 300 m3/h
12°C 3
off
DP
CH530
7°C 7°C
机组设定温度TCS
7°C
DDC
系统设定温度TSS
远端压差
7°C
7°C 100 m3/h
一次泵变流量系统
机房控制原理 怎样加冷冻机？ 怎样减冷冻机？
加机的控制原理
加一台冷冻机依据:
系统供水温度 当冷冻水系统供水温度TS1高于系统设定温度TSS 当流量>机组最大允许流量，系统设定温度TSS=机组设定温度TCS
压缩机运行电流RLA% 运行机组的工作电流相对额定电流的百分率>90% 适用于出水温度精度要求高的场合 需要注意机组出力和运行电流不符合的情况
Minimal pressure drop in bypass pipe
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时：
蒸发侧流量或压差与旁通阀
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
VFD
FM
300 m3/h
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时：
√ 其它自控公司形似神不是----无法读取冷冻机所有数据，无法监控冷冻 机
的运行
上海地区控制案例
上海华虹NEC
冷水机房群控/BA接口
新芝电子（上海）有限公司
冷水机房群控
上海惠浦(HP)计算机公司
冷水机房群控/BA接口
上海朗讯(Lucent)电子有限公司
冷水机房群控/BA接口
上海贝尔阿尔卡特
冷水机房群控
上海飞利浦(Phillips)电子有限公司 冷水机房群控
上海台积电
冷水机房群控
上海日月光
冷水机房群控
上海广达F3
冷水机房群控
上海捷普电子有限公司
冷水机房群控
上海克鲁勃(Krupp)不锈钢
风柜控制
上海移动通信
冷水机房群控
远纺工业（上海）有限公司
冷水机房群控
•旁通管，无压差旁通阀
•加/减冷冻机， •供水温度，或旁通水流方向旁通水流量 •旁通水流方向和水流量
Chiller #1 旁通管
变频器
SUPPLY DE MAND
冷水生产侧 冷水分配侧
问题： 主机部分负荷 VS 一次侧水泵满负荷
空调箱
压差传感器
两通 控制阀
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
冷水生产侧 负荷侧
DDC
旁通阀
T3
12°Fra Baidu bibliotek 700 m3/h
设定最小流量 关闭
远端压差
7°C
7°C 700 m3/h
一次泵变
流量系统
12°C
系统流量<冷冻
机的最小流量
12°C
1
7°C 2
7°C 3
9.5°C
T4
流量计
12°C
200 m3/h 7°C
DP
DDC
旁通阀 100 m3/h
T3
12°C 100 m3/h
设定最小流量 打开
•*Relative to conventional Decoupled chilled-water systems.
一次泵变流量系统的技术关键
冷冻机的最小流量限制 冷冻水泵的最低频率 旁通调节阀最低流量控制 高性能的自控系统
一次泵变 流量系统
设计工况
12°C
T4
流量计
T3
12°C 1000 m3/h
蒸发侧流量或压差与旁通阀
300 m3/h
D P
问题：主机部分负荷 VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！
二次泵和一次变流量系统技术比较
一次泵 二次（输送）泵
旁通管 加/减载依据 流量测定
二次泵系统 1 机1泵
一次泵变流量系统
无, 因此: • 减小冷冻机房 • 减少管道、管线等
• 由二次侧阻力降选泵（盘管、 控制阀、管道等）
80% 352 % 3 15%
80% 70%? Yes
减机原理
以运行电流 为依据
12°C
TR1
流量计
TR2
12°C 360 m3/h
12°C 12°C
1 180 m3/h
2 180 m3/h
3
35% RLA 7°C
35% RLA 7°C
off
CH530 CH530 CH530
DP
DDC
7°C 旁通阀
设定最小流量
关闭
7°C 470 m3/h
减机的控制原理
减一台冷冻机依据:
系统流量 (gpm) 系统负荷 (ton) 压缩机马达运行电流 (RLA)
%设定 运 %行 RL机 运 A(组 行台 机 1)数 组
减机的逻辑判断
举例 2台机组运行在 35% RLA 关闭一台机组后，剩余一台机组运行在 70% RLA 判断是否关闭一台机组?
冷水生产侧 负荷侧
加/减冷冻机， 供水温度，或旁通水流方向 当旁通水流量支援供水时，也就是旁通管内的水 流方向是从回水侧流向供水侧，加机； 或，当供水温度大于设定值时，表明投入的主机 数量不够，加机
旁通水流方向和水流量 当旁通管内的水流是从供水侧流向回水侧，并且 旁通水流量达到一台主机水流量的110%，减机；