冷冻水泵的变频与控制
空调主机和暖通系统群控(含冷机群控)的知识分享
制冷季节
制冷季节
参数设定
冷冻水出水温度设定为8℃，1#、2#、3#、4#冷机 冷冻水出水温度设定为6℃，1#、2#、3#、4#冷机纳
纳入群控。
入群控。
闭店延时模式
开机
开机时间到，首先开启第一台大冷机；
开机时间到，首先开启第1~2台大冷机；
加载 减载
（1）第一台离心机组开启后50分钟后，冷冻水总 管供水温度大于8℃且第一名离心冷机负荷大于95%，（1）当冷冻水总管供水温度大于t℃且2台冷机离心 持续10分钟，开启第二名冷机；当冷冻水总管供水 冷机负荷均大于95%，持续10分钟，开启第三台冷机。 温度大于8℃且2台冷机离心冷机负荷均大于95%， 持续10分钟，开启第三台冷机。
机组根据回风温度与设定值偏差自动调节送风机转速，机组回风温度比设定值高2度时， 自动提高风机转速；机组回风温度比设定值低2度时，自动降低风机转速；
二、空调末端调控的逻辑
二、新风机组
a) 新风机组根据送风温度与设定值偏差自动调节空调水阀开度。 ● 夏季工况下，当送风温度高于设定值2℃时，自动加大水阀开度；当送风温度 低于设定值2℃时，自动减小水阀开度。 ● 冬季工况下，当送风温度高于设定值2℃时，自动减小水阀开度；当送风温度 低于设定值2℃时，自动加大水阀开度。 ● 过渡季通风工况下，水阀关闭。
钟后，关闭第三名离心冷机。
关闭第三名离心冷机。
一、冷机群控的逻辑
一、冷机加减载
拓展问题： 1、为什么过渡季节优先开启大冷机而不是小冷机？ 2、冷机的负荷系数小于55%时为什么就要减载？
一、冷机群控的逻辑
二、冷冻水泵变频
2) 冷冻水泵的自动控制逻辑 根据供回水总管的压差或温差自动调整冷冻水泵的运行转速（偏差值可设定）： ● 压差低于设定值-偏差或温差高于设定值+偏差时，增加水泵频率 ● 压差高于设定值+偏差或温差低于设定值-偏差时，降低水泵频率。频率不应低 于35Hz。 ● 单台水泵运行且水泵频率降至下限，压差仍高于设定值+偏差或温差仍低于设 定值-偏差时，水泵频率不变，开启压差旁通阀调节开度。
冰机冷却水泵及冷却塔变频改造方案图文
0.5 1项 0.5
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冷却塔plc自控费用
0.5 1项 0.5
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电缆线材及辅材费用
0.5 1项 0.5
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人工及安装费
0.5 1项 0.5
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其他
含税 为以上各项目总价之和：12.5万元 总价
注：可看出项目投资运营后约3个月即可收回投资并开始产生收益。
Company Name Dept. Name
改造方案组织设计：
的64%，跟冰机电流负荷60%基本一致。此时冷凝器温差2.9℃，并未达到冰 机额定的设计温差5℃，可以得到大冰机冷却水泵流量严重过量，如果温差拉 到5℃，即可通过降低冷却水泵流量做到，这既是本次节能根本出发点。
Company Name Dept. Name
5、通过之前的实际工况分析，节能空间在于降低3#冷却水泵的流量，额 定流量为1500m³，根据能量守恒定律，通过降低电源频率将流量由 1500吨降至870吨即可满足要求。 由于离心式水泵流量与转速的一次方关系，而功率与转速的立方 关系。转速与电源频率的正比关系： 可以得出：流量下降比1500/870，则电源频率下降至约30Hz。而 电功率因频率下降降至31.2kw，可节约128.8kw。 另外由于二次泵变频转速调节中流量与扬程存在的二次方关系： H1/H2=(n1/n2) ²，扬程则会由原来的25m下降至8.41m，不足一公斤 的压头，加上回水的高位势能约0.5公斤，实际出水压头约为13.5m， 还是可能会造成冷却水无法泵送至屋面冷却塔，故为保障系统稳定运 行，必须设置最低压头及最低频率，经过厂家咨询将最低出水压头确 定为15m，则理论扬程应由25m降至10m即可。则反推流量将降低至 949m³/h，此时理论制冷量约为：4450kw，约为63%冰机额定负荷，另 频率降至31.6Hz（最低安全频率），而功率降至40.51kw，可节约能 耗为160-40.51≈120kw。
中央空调冷冻水泵更换水泵并加装变频装置
中央空调冷冻水泵更换水泵并加装变频装置摘要：本文以海洋石油大厦A座中央空调冷冻水泵更换水泵并加装变频装置为例，提出了2个改造方案，分别针对改造方案进行了耗电节能的计算，具体阐述了投入与回收的成本分析。
关键词：变频装置；耗电量；收回成本；具体实施Abstract: this article with the Marine oil building block A central air conditioning freezing water pump the pump is replaced with frequency conversion device and as an example, this paper proposes two reconstruction scheme, were the rebuilding scheme in the power consumption of energy saving calculation, this paper explains input and recovery of cost analysis.Keywords: frequency conversion device; Power consumption; Withdraw cost; Specific implementation一、海洋石油大厦A座的现状根据海洋石油大厦A座中央空调现实状况，中央空调冷冻水泵为工频恒定转速运行，用调节阀门来控制系统水流量，来保证制冷机组蒸发器进出水温度的温差，既不经济又不能有效的节约电能。
对循环水泵加装变频器后可以根据蒸发器进出水温差进行调节水泵的转速，从而节约电能，并能达到制冷机组最佳工况条件。
目前海洋石油大厦A座冷冻水循环泵3台，为英国SPP水泵有限公司生产的125-40水泵2台，100-40水泵1台，功率分别为55KW和37KW，扬程为55m，流量192m3。
水泵节能控制方案
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中央空调调速节能原理
1）由于目前冷却水循环泵为工频满负荷运转，在制 冷周期的前期和后期，环境温度较低，冷却水回水温度 较低，会造成溴化锂结晶，导致空调机组效率降低，甚 至保护。采用变频恒温差控制后，回水温度得到有效控 制，将大大提高空调机组的效率，达到节能目地。 2）由于冷冻水循环泵也在工频满负荷运转，而不能 根据室内温度的要求自动调节流量，而通过变频改造后 冷冻泵能根据室外温度及室内温度要求能自动调节流量， 提高效率，达到节能目地。
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Байду номын сангаас
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〔2〕制热模式下冷冻水泵系统的闭环控制 该模式是在中中央空调中热泵运行（即制热）时冷冻水 泵系统的控制方案。同制冷模式控制方案一样，在保证 最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵 变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁 定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统 回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由 温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。不同 的是：冷冻回水温度小于设定温度时频率无极上调，当 温度传感检测到的冷冻水回水温越高，变频器的输出频 率越低。
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能源工业是国民经济的基础产业，也是技 术密集型产业。目前，我国能源生产量和消 费量己居世界前列，但在能源供给和利用方 式上存在一系列突出问题，如能源结构不合 理，能源利用效率低，可再生能源开发利用 率低等。 安全、高效、低碳是当今世界发展的主题， 我们每个人身上都有义务和责任。
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冷冻水泵系统的闭环控制
〔1〕制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制 该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确 定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为 下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装 在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水 温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频 率增减，控制方式是：冷冻回水温度大于设定温度时频 率无极上调。
冷冻水泵控制系统方案
冷冻水泵的控制系统方案一
--------通过频率和水泵启停自动控制水压1．引言
冷冻水泵的控制系统，一共分两套，一套4台水泵、1套3台水泵。
为了改善系统性能，在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人干涉的情况下自动运行。
通过plc的决策控制，对系统进行自动检测、自动运行，使设备达到最佳的工作状态，从而达到有效地节约能源、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。
下面是在现有的基础上实现上述功能的具体方案。
2．方案背景说明
目前有两套控制系统，一共7个控制柜（2200*600*800）。
其中一套4台水泵，一套3台水泵，2个CPU模块（xlt102 horner），2个I\O扩展模块HE559DAC207 (8个AO)，7个变频器55KW（A TV61HD55N4施耐德），2个压力传感器（QBE2002-P10西门子）。
电缆：YJV (3*70)+(2*35) 金山
控制要求：
自动控制：现场采集冷冻水泵的压力信号，传送给PLC，通过与给定的压力信号进行比较，超过给定的压力值时，PLC输出控制信号给变频器，由变频器停止冷冻水泵的运行；当信号低于给定压力值时，则开启冷冻水泵。
手动控制：若变频器损坏可以工频切换，改为手动控制。
3．技术方案说明
3．1 旧控制系统改造方案
旧控制系统由于稳定性、可靠性不高，现需要参照新控制方案进行改造，具体方案如下：
1．原仪表设备不变。
2．由电缆将变频控制柜与原系统控制箱相连，实现稳定、可靠地自动控制。
3．根据新的硬件方案，开发新的PLC程序，改造完成后对控制系统进行调试，保证正常运行，实现上述功能。
冷冻水温差控制
目录1 绪论 (1)1.1 设计说明 (1)1.2 设计思路 (2)1.2.1系统原理图 (2)1.2.2 PLC设计思路 (2)2 MATLAB仿真 (4)2.1 MATLAB简介 (4)2.2 Simulink (4)2.2.1 启动 (4)2.2.2 Simulink仿真 (4)2.3 试凑法确定PID参数 (5)2.4仿真结果图 (6)3 PLC设计 (8)3.1 S7-200选型 (8)3.1.1 CPU选型 (8)3.1.2 EM235 (8)3.2 I/O分配 (9)3.3 梯形图 (10)3.3.1 主程序 (10)3.3.2 调用程序 (11)3.3.3 中断程序 (13)4 组态界面设计 (15)5 总结 (16)参考文献 (17)1 绪论1.1 设计说明随着变频技术的发展和变频器在水泵上的广泛应用，变流量空调水系统成为工程师设计空调水系统的首选而且在实践应用中已经取得了很好的节能效果。
冷冻水泵变频方式主要分为压差控制和温差控制，本次课程设计主要是冷水机组中冷冻水定温差控制系统设计，在分、集水处分别设置温度传感器，通过检测供回水温差控制，得到结果后调节阀门开度，从而实现冷冻水的温差控制。
本次课程设计师空调冷冻水温差控制系统的设计，核心控制阀门的开度，方法为PID控制。
要实现PID控制，首先必须要用MATLAB中的Simulink确定值，并且满足调节时间小于8S，超调量低于5%，然后对PLC进行I/O分配，将值代入编写梯形图，从而实现阀门开度的控制，最后进行的是组态王的设计，本人将主要负责使用MATLAB中的Simulink进行仿真。
由于本人水平有限，设计中难免出现问题，还望老师能给出宝贵的意见。
1.2 设计思路1.2.1系统原理图如图1-1为冷水机组图，分为冷却水机组和冷冻水机组，冷却水机组不予考虑，冷冻水机组循环为从集水器到制冷机，再到分水器。
在设计温差控制系统的情况下，只需要设计两个温度传感器，一个泵和一个阀门即可满足要求。
三种水泵的变频控制
冷冻水泵变频：1、根据设定压差控制水泵变频，当测量压差小于设定压差时，根据PID算法，水泵频率渐渐增大，直到50HZ为止。
当测量压差大于设定压差时，根据PID算法，水泵频率渐渐降低，直到30HZ 为止，当水泵频率为30HZ，测量压差仍大于设定压差时，调节旁通阀的开启度，使压差满足要求。
冷却水泵变频控制：2、根据设定的回水温度与测量温度比较，当测量的回水温度小于设定温度，且主机处于启动状态时，水泵以低频30HZ运行，当高于设定温度，根据PID算法渐渐增大水泵的运行频率，当水泵运行频率达到50HZ或温度高于设定温度加带宽时，启动冷却塔地埋水泵变频控制3、根据主机地埋侧进出水温度，让水泵进行变频运行，让主机的COP处于最佳状态，当温度升高时，则增大水泵的运行频率，反之则减小水泵的运行频率。
调节水泵转速的节电原理采用交流变频技术控制水泵的运行，是目前中央空调系统节能改造的有效途经之一，下图绘出了阀门控制调节和变频调速控制两种状态的水泵功率消耗——流量关系曲线。
下图显示了变频器控制和阀门控制水泵所消耗的不同功率，从下图中我们可以清楚的看出在水泵流量为额定的60％时，变频器控制与阀门控制相比，功率下降了60％；所以水泵仅仅依靠阀门控制是远远不够的，进行变频器控制的节能改造是十分必要的。
对于水泵来说，流量Q与转速N成正比，扬程H与转速N的二次方成正比，而轴功率与P与转速N的三次方成正比，下表列出了它们之间的关系变化：水泵转速N% 运行频率F(Hz) 水泵扬程H% 轴功率P％节电率％100 50 100 100 090 45 81 72.9 27.180 40 64 51.2 48.870 35 49 34.3 65.760 30 36 21.6 78.4 从上表中可见用变频调速的方法来减少水泵流量进行节能改造的经济效益是十分显著的，当所需流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降；当水泵转速下降到额定转速的10%即F=45Hz时，其电动机轴功率下降了27.1%，水泵节电率为27.1％；当水泵转速下降到额定转速的20%即F=40Hz时，其电动机轴功率下降了48.8%，水泵节电率为48.8％；当水泵转速下降到额定转速的30%即F=35Hz时，其电动机轴功率下降了65.7%，水泵节电率为65.7％；当水泵转速下降到额定转速的60%即F=30Hz时，其电动机轴功率下降了78.4%，水泵节电率为78.4% ；冷冻和冷却水泵节电率的计算：计算公式：冷冻和冷却水泵节电率=[1－（变频器运行频率÷50Hz）3]×100%例如：水泵转速降低30％，即变频器运行频率＝35Hz水泵节电率＝[1－（35Hz÷50Hz）3]×100%＝65.7％水泵转速降低20％，即变频器运行频率＝40Hz水泵节电率＝[1－（40Hz÷50Hz）3]×100%＝48.8％。
一次冷冻水泵变压差变频控制
设定压差值随负荷的变化而变化。给出一种具体做法：a．任何时候所有的阀门 开启度都小于 90％，此状态连续保持十分钟，把压差设定值减少 10％；b．任何时 候所有的阀门开启度都大于 95％， 此状态连续保持 8 分钟， 则压差设定值增加 10％。 用变压差控制能最大限度的降低压差设定值，从而减少阀门的节流损失，具有 更好的节能效果，但需复杂的控制系统和相应的控制算法。变压差控制方式需要设 置较多的传感器，且控制过程较为复杂，日后的维护保养工作较重，适合于各空调 支路上压差各不相同且需要精确控制的场合，也适用于传感器以及变频控制装置在 整个空调系统当中的初投资比例较小的场合。
常设置在供回水干管之问和最不利环路末端两侧，压差传感器设置在供回水干管之 间时， 压差设定值的下限为额定状况时压差传感器与最不利环路用户端之问的压降， 水泵的变频动作不会引起支路之间的相互影响；压差传感器设置在最不利环路末端 两侧时，压差设定值的下限为最不利环路末端压降，在这种方式下由于流量的变化 可能会引起最不利环路发生变化，此时就需要对各个时刻的管路进行水力计算，确 定不同时刻下的最不利环路， 如果最不利环路没有改变， 则不需要增设压差传感器， 如果发生了变化，则在变化后的最不利环路末端设置压差传感器，并且控制水泵的 变频。
数的控制策略限制很多，并且由于水泵和冷水机组之间为并联连接，为了不 使水倒流，必须所有水泵同时变频，并且在运行中必须保持一次泵运行台数 和冷机台数相同。 2.在一次泵变流量系统中， 变流量的关键在于冷水机组的变流量性能， 即 机组本身对负荷变化的响应速度决定了整个系统的节省潜力。在本次设计中 也必须考虑最小流量的限制，故我们采用变频控制控制，采用差压旁通作为 辅助控制，以保证冷水机组安全。 3、对于压差控制方法，存在定压差和变压差两种控制方法；对于温差控 制方法，同样存在变温差控制和定温差控制。 （1）定压差控制与变压差控制的比较 空调冷冻水泵变频调节的定压差控制点一般是位于分集水器之间的，如图 2 所示， 这将整个冷冻水系统分成了空调末端侧和空调主机侧两部分，在定压差控 制过程中这两部分的工作特性是截然不同的：对于空调末端侧，其压力损失 H， 是等于控制压力值 P 的， 阻力系数 S， 是随着流量的减少而增大的； 对于空调主 机侧， 其阻力系数 S,是保持不变的， 而压力损失 H： 是随着流量的减少而减小的。 因此，定压差控制的控制方程如公式 6 所示，调节过程如图 3 中的 AB 线所示。
冷机群控系统控制策略
冷机群控系统控制策略摘要：我国能源紧缺、能耗高，尤其空调能耗巨大，为了提高中央空调（冷机）的运行效率，方便操作、使用，提高空调能耗比，冷机群控系统越来越得到用户的重视和应用，不同的空调冷水系统对应有不同的群控策略，冷机群控作为独立的控制系统我们非常有必要做仔细的研究，从制冷原理和冷机工作原理以及围绕冷机运行的各个机电设备工作原理出发，从而实现对整个暖通空调系统冷源的全面自动控制、能源管理及分析系统，控制对象包括冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、过渡季板换、补水系统和各种相应的阀门等设备。
本文介绍了一次泵变流量空调水系统冷机群控系统设计方案，从中可以了解到建筑物中空调冷水系统配置了哪些机电设备，水路系统是怎么构建工作的。
论文介绍了冷机群控的定义、作用、特点、功能和控制对象。
详细分析了各类受控对象启动顺序，得出了针对不同受控设备科学的控制策略从而分析受控对象最佳的的节能手段。
并且对冷机群控系统调试做出基本分析，使冷机群控系统达到最佳运行效果。
关键词：冷机群控，能耗比，节能引言随着经济的快速发展与人民生活水平的不断提高，城市建设中现代化建筑的不断增多与新型建筑的蓬勃发展，使国家对能源有巨大的需求。
但我国目前能源储存有限、能源利用率较低，这就迫使我们要把节能问题提到一个重要的位置上来。
空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，空调应用日益广泛，节能降耗成为空调系统设计的关键。
另外，目前我国大多数建筑的空调系统仍采用人工操作、维护、记录的方式进行监测、控制和管理。
随着计算机技术、信息技术和自控技术的高速发展，以及它们在暖通空调领域的广泛应用，利用自动化控制系统代替传统的仪器、仪表能够更有效的对空调系统进行科学、精确控制，在保证舒适性的同时提高空调系统的运行性能，节省运行能耗，以及降低运行管理费用和降低管理人员的劳动强度。
冷机群控系统的研究与设计对空调系统节能具有重要意义。
1.冷机群控系统的概念1、冷机群控系统定义依据建筑物的空调负荷需求，自动调节优化控制多台冷水机组及相关外围设备的运行[1]。
水泵变频器工作原理及接线方法
水泵变频器工作原理及接线方法水泵变频器是一种用于调节水泵电机转速的设备，通过改变电机的频率和电压来实现对水泵的速度控制。
在工业和民用领域广泛应用，有效提高了水泵系统的效率和节能性能。
本文将介绍水泵变频器的工作原理及接线方法。
工作原理水泵变频器工作原理主要涉及以下几个方面：1.变频控制：水泵变频器通过调节电源频率，改变电机的转速。
电源频率越高，电机转速越快，反之亦然。
变频器内部的逆变电路可以将电源频率转换为电机可接受的频率。
2.软启动：水泵变频器可以实现软启动功能，减少电机启动时的冲击，延长设备寿命。
3.变压控制：除了频率控制外，水泵变频器还可以调节电压，保证电机在低速运行时有足够的扭矩输出。
4.保护功能：水泵变频器内部集成了各种保护功能，如过载保护、短路保护、欠压保护等，保证设备的安全稳定运行。
接线方法在安装水泵变频器时，正确的接线方法至关重要，可以确保设备正常运行且安全可靠。
以下是一般的接线方法：1.电源接线：将电源输入端（L、N、PE）与电源配电箱连接，确保接线正确，接地可靠。
2.电机接线：将电机输出端（U、V、W）与水泵电机接线盒连接，注意三相电机的接线顺序要一致。
3.控制接线：将控制信号线（AI、DI、DO）连接至PLC或其他控制设备，实现远程控制功能。
4.调试接线：在接线完成后，需进行调试操作，根据实际情况调整参数，确保设备运行正常。
总之，水泵变频器的工作原理及接线方法对于提高水泵系统的效率和控制性能至关重要。
只有深入理解其工作原理，并正确接线，才能确保设备的正常运行和长期稳定性。
希望本文对读者对水泵变频器有更深入的了解和认识。
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末端水系统的变频调试及台数的调节，虽然算不上是什么重大课题，但是对我来说，还是第一次从科学的方法和思路来解决怎么这个冷冻水泵的变频设置的问题
设计的思路：
为了满足末端的负荷，需要提供设计的供水温度、温差和设计的流量。
一般冷冻水供水的温度7度是可以控制的，通过主机或另一侧的电动调节阀来控制实现。
末端负荷的变化导致末端需要的流量在变化，供回水主管之间的压差达到设定的压差时，旁通部分流量；旁通的流量达到一台泵的设计流量情况下，停止一台冷冻泵，达到节能运行的目的。
水泵的变频就是为了满足不同的负荷情况下的流量。
案例：末端管路设计过大，负荷很小，末端压差很小，变频设定的旁通压差又比较大，水泵一直工频运行
为了达到节能运行的目的，为了让变频器可以更好的工作，为节能服务，经过这几天苦苦冥思，中间查阅很多手册、规范，并总结如下调试思路：1、开启末端的所有管路，打开阀门，循环起来，并保证最不利的畅通无阻。
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2、开启所有的设计工况N台冷冻水泵，调节水泵出口的阀门，使得水泵进出口的压差达到设计扬程
3、通过水泵选型的特性曲线，计算水泵正常设计工况点下运行的电流，通过现场的动力柜电流表数据大小印证水泵是否在设计工况点运行
4、记录下此时旁通管两侧的压差计数值，此压差值就是水泵变频需要保持的压差，当压差变大时，水泵会减小频率，相反会加大频率保持压差稳定。
5、末端全看，同样开启N-1台水泵工频运行，记录此时的压差值P，开启-N台水泵，降低水泵的运行频率，直至压差重新为P，记录此时的水泵运行频率值。
6、此频率值就是水泵从N台运行，减小一台泵流量的运行数值。
可以演示下，当末端负荷再减小的时候，末端一些支路开始关闭，压差增加，水泵开始降低频率保持压差值，当水泵运行到设定频率值的时候，一台水泵停止工作。
少了一台泵工作，流量减小压差值减小，剩下的泵开始增加频率，直至达到工频。
7、水泵加载过程：压差值达不到设定的压差值，水泵开始增加运行频率，当水泵达到工频还是维持不了压差值的时候，系统重新开启一台泵投入使用，刚开始的时候水泵是按设定频率投入的，会小于工频频率。
通过上述调试后可以得出，旁通其实是基本不开启的，仅仅是在末端的负荷小于一台泵的流量情况下，水泵降低频率后压差还是超过设定值，这个时候潘通才开启，但是这个时候系统的水泵都非常的小，旁通过的水量更小，所以旁通都设计的非常小是合理的。
以上是系统调试中一些做法，可以作为参考，为了节能减排，达到设计的工况，每个暖通的同仁都会努力做好自己，为了我们美好的环境，美好的明天。