山东省电视台冷机群控方案

山东省电视台机房群控

节能自控系统介绍

1、节能系统设计原则

我们通过配置系统的硬件和软件，实现测量各类工艺、设备状态的参数、设置并控制设备启停、提供设备运行报告等功能，运用节能计算以及先进的控制技术，达到节能的效果。主要从以下几方面入手：

•需求侧管理

•冷量计算以及冷量匹配运行

•最优化设备运行点设定

•实现节能自控系统与其他系统数据交换；

•对受控设备实现远程操作；

•系统方便、友好的修改、扩展、检测工具；

•通过密码保护，实现数据安全功能。

冷水机组监控原理图

2、系统方案

方案说明

根据Honeywell CP系统的特点，一个搭配组中，冷冻机和相关蝶阀为一个程序组；冷冻泵冷却泵分别为一个程序组；冷却塔和相关蝶阀为一个程序组；各程序组独立运行，分别由1个DDC控制器完成其控制逻辑。每个DDC独立完成该组设备的启停和故障切换控制，通过总线进行DDC之间点对点的数据交换，以实现启停过程的顺序控制和负荷控制。

冷源系统

冷源系统主要由制冷冻组，冷冻水泵，冷却水泵，冷却塔、等组成。

冷源系统的控制即夏季的控制。冬季主要是供暖，夏季主要是制冷。夏季的制冷有两种工况：小冷量工况和大冷量工况，在小冷量工况下只需要把已制冷的冷冻水，用冷冻泵打循环而不开启冷冻机。大冷量的工况是需要开启冷却塔来进行冷却水调节。

一、夏季制冷控制

✓冷源机组的节能控制：

监控内容

⏹启停顺序控制

一、无需冷却塔的调峰制冷

冷冻水系统启动顺序：冷冻机进出口蝶阀→冷冻水泵→冷冻机。

冷冻水系统关机顺序：冷冻机→冷冻水泵→冷冻机进出口蝶阀（这样的关机顺序能最大限度利用剩余的冷源）。

二、需要冷却塔调峰制冷

冷冻水系统启动顺序：冷却塔进出口蝶阀→冷却水泵→冷却塔风机→冷冻机进出口蝶阀→冷冻水泵→冷冻机

冷冻水系统关机顺序：冷冻机→冷冻水泵→冷冻机进出口蝶阀→冷却塔风机→冷却水泵→冷却塔进出口蝶阀（这样的关机顺序能最大限度利用剩余的冷源）。

注：不参与运行的冷冻机进出水阀处于关闭状态。

⏹冷量匹配：

自控系统根据冷冻水总供、回水温度和总回水流量，计算整个空调系统的冷负荷，根据所需的冷负荷，决定冷冻机组的投运台数，进行冷量匹配。

然后采用冷冻主机的压缩机运行的电流RLA％为依据；加机时，若机组运行电流与额定电流的百分比大于设定值90％，并且持续10～15分钟，则开启另一台机组。这种控制方式的好处是供水温度控制精度高，在系统供水温度尚未偏离设定温度时，已加机了。减机时，每台机组的运行电流与额定电流的百分比之和除以运行机组台数减1，如果得到的商小于设定值80％，那么一台机组就会关闭。例如3台机组运行电流为满负荷电流50%，80%≥75%，可以关闭一台机组。

通过冷负荷的计算来决定冷冻机组投运台数，比手动控制最少可节省电能15-20%。

⏹轮换次序

“先进的先退，后进的后退”

“运行时间少的优先启动”

“故障、手动状态的设备跳过运行”

冷水机组群控算法关键

1）搭配判断程序

该系统共有4种类型主设备，冷冻机组、冷却泵、冷冻泵、冷却塔，按其水系统结构，他们之可任意搭配而非一一对应关系，如任何一台冷水机组可以和任何一台冷却泵、冷冻泵及冷却塔搭配。搭配判断程序按照最小运行时间、故障判别原则和负荷计算完成主设备之间的搭配。每台主设备都有一个启动和关机子程序，子程序执行完全由搭配判断程序控制。假如冷冻机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵编号分别为A、B、C、D, 群控启动命令发出后搭配判断程序自动找出A （Tmin）、B( Tmin)、C( Tmin)、D( Tmin)设备（Tmin为运行时间最少设备），然后按照预定顺序分别激活其子程序D-C-B-A。

PID调节

P比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

采样期（sample Period:）：输出值不会改变直到当前采样周期结束下一个采样开始。

当只有比例作用，I=D=0（作为对置的积分，微分常只是使用在采样周期的误差的一部分。

输出值=P+I+D+DB=P+DB

比例值设置过小：比例设定值输入改变一点，都可以使得输出值从０～１００％往复循环，形成摆震。

比例值设置过大：导致偏差变大，比例设定值改变很多，输出值才改变一点，使得变频器反应变慢。

积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。如果在进

入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error，Error=[（Input-Set Point）/10]*100）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例(P)+积分(I)，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

I=积分作用

S=采样周期

P=总周期

P=I*S

每个采样周期里的输出值的改变=（1/I）/Error

微分（D）控制

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例(P)+积分(I)+微分(D)能改善系统在调节过程中的动态特性。

PID控制器的参数整定

对于压差控制PID回路，一般采用PI调节。由于压差是一个响应比较快的测量参数，预设一个经验值，比例带=50,积分时间=0.5分，改变设定值，人为给出一个扰动，观察压差参数的过渡过程曲线衰减比，根据曲线变化不断修正PI 值，反复该过程，直至衰减比接近1/4位置。

✓冷冻水泵节能控制：