XXX机房群控系统技术方案

XXXX机房群控系统方案 1 42 XXX机 房 群 控 系 统 技 术 方 案 目 录 一 江森自控特别优势说明 2 1 建筑设施效益技术领先和工程经验丰富 2 2 机房群控系统和冷水主机实现无缝连接 2 3 COEE针对本项目的强力支持 2 4 完善的售后服务体系 3 5 江森自控公司有属于自己的仓库备品备件保税仓库 3 二 冷冻站自控系统监控内容 4 2 1 主要监控内容 4 2 2 主要控制功能 9 2 3 冷冻站整体控制 18 2 4 系统安全性 21 2 5 系统报警功能 21 2 6 数据库管理功能 21 2 7 与大楼BMS BAS 系统通讯 21 三 系统结构及产品介绍 23 3 1 系统结构 23 3 2 系统选用设备 24 3 2 1 数据管理软件 24 3 2 2 用户管理分控操作站 30 3 2 3 网络控制引擎 32 3 2 4 DDC控制器及扩展模块 35 3 2 5 末端传感器及电动阀门需求 37 四 附件 39 1 XXXX机房群控点表 39 2 XXXX机房群控原理图 系统图 39 XXXX机房群控系统方案 2 42 一 江森自控特别优势说明 1 建筑设施效益技术领先和工程经验丰富 江森自控有125年的控制业经验 对建筑设施能源管理精通无比 世界各 地成千上万的商业 机构和政府建筑设施的业主和经理们请江森自控为他们 提供最舒适 最富成效 最安全和最节能的环境 江森自控有一百二十多年历史 被公认为世界上最主要建筑设备自动化 管理系统的生产商和工程承建商 可为建筑物提供节能 环境控制 防火 保安 自动化管理系统及工业控制设备 并可为各种建筑物提供从设计 产 品制造 系统安装调试 维修到物业管理的全过程优质服务 2005年 江森自控和全球知名的空调冷冻机制造专家 约克公司合并 自控专家和空调冷机专家的强强联合 使得江森自控在建筑设施效益领域里 有无可比拟的优势 2 机房群控系统和冷水主机实现无缝连接 本项目采用约克中央空调冷水机组 2台YK离心机组和1台YS螺杆机组 均可实现与江森自控METASYS机房群控系统的完全无缝连接 通讯协议采用 BACNET MS TP协议 3 COEE针对本项目的强力支持 CoEE优秀工程技术中心 Center of Excellence in Engineering 为江 森自控在大中华地区自控业务强大的技术支持力量 有庞大的技术专家团队 已经完成国内大型项目超过200多个 其中包括中央电视台 上海环球金融中 XXXX机房群控系统方案 3 42 心 奥运国家体育馆 南京绿地广场 首都国际机场航站楼等 完成点位超 过50万点 CoEE本着专业化 标准化 品质至上的宗旨 为客户提供卓越有 效的技术支持 有效的保障了江森自控提供的极具竟争力的先进控制技术方 案 编程调试的实施和一流的售后技术服务 4 完善的售后服务体系 江森自控拥有非常完善的售后服务网络 合并了约克国际以后售后服务 网络更是进一步扩大 让客户无后顾之忧 放心地使用江森 约克产品 为此 公司专门成立了江森自控售后服务中心 江森自控售后服务中心面向全国 为数以万计的江森 约克用户提供完善 的售后技术服务 江森自控杭州办事处设有专业售后服务工程师10人 服务中心为用户提 供包括系统软件 就地控制器 阀门及传感器以及约克空调冷冻设备的安装 开机 调试 保用 保养 维修 技术改造 人员培训等一条龙服务 在江森自控系统保修期内 我们为客户提供如下服务 1 系统定期巡检 出具系统检测报告 2 对于制造质量有问题的产品进行免费及时更换 3 系统管理工程师对系统功能进行保养维护 并总结运行经验 深化楼 宇设施系统的管理及节能功能达到最优效果 4 接到报修后 我司保证在30分钟内予以答复 2小时内派专业工程师 到达指定现场 5 江森自控公司有属于自己的仓库备品备件保税仓库 中华人民共和国上海海关批准 江森公司在上海市中心 西康路1390号 设立了经外贸委特批的保税仓库 储存充足的直接由原厂生产的原装进口零 配件 以供用户之需 用户可以足不出户 通过电话或传真 并可用人民币 直接购买所需的零 配件 同时也欢迎用户亲临维修中心的开放式货架陈列 的上海门市部 直接选购零配件和进口的专用工具器具及仪表等 签订常年 保养协议的用户 购买零配件还可获得优惠 江森自控有信心凭借以上优势定能满足业主对XXXX机房群控系统的各种 XXXX机房群控系统方案 4 42 要求 二 冷冻站自控系统监控内容 XXXX项目共1个冷热源机房 依据所提供冷冻 冷却水图纸 对冷冻主机 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔及热水锅炉 热水循环泵 板式换热器等相关 设备进行监控 2 1 主要监控内容 本项目冷源共设置3台冷冻主机 4台冷冻水泵 变频 5台冷却水泵 室外屋顶设置3台冷却塔 热源共设置2台真空热水锅炉 3台采暖循环泵 变 频 空调水系统采用一次泵变流量系统 以16层为界分高低区 夏季空调一 次水供回水温度为6 12 冬季空调一次水供回水温度为60 50 高 区在16层避难层设板式热交换器 经冷热交换后 夏季二次水供回水温度为 7 13 冬季空调二次水供回水温度为55 45 本机房群控系统在冷冻机房设置系统主控制器及操作站 主要监控内容 包括冷冻主机 冷冻水系统 空调供暖系统 冷却水系统 冷却塔 压差旁 通系统的监控 由群控系统按每天预先编排的时间假日程序及室外温湿度情 况来控制冷源热系统的启停和监视各设备的工作状态如下 通过YORK冷机自带的通讯接口 全面实现冷水机组内部参数的无缝读 取 并能够提供功能完善的冷水机组的远程监测 设定 控制和保护 通过通讯接口与冷水机组通讯 获取冷机内部相关参数 视冷机协 议开放程度 通过通讯接口与热水锅炉通讯 实现锅炉相关状态监测 冷冻水供 回水温度 冷冻水回水流量监测 空调热水供 回水温度 热水回水流量监测 冷却水供 回水温度监测 供 回水压差测量及旁通阀控制 最不利端压差监测 冷冻主机冷冻水侧蝶阀 冷却水侧蝶阀的控制及阀位状态反馈监测 XXXX机房群控系统方案 5 42 冷冻水泵启停控制 水泵手动 自动开关状态监测 水泵运行状态监 测 水泵故障报警 冷冻水泵变频调节控制及频率反馈 冷却水泵启停控制 水泵手动 自动开关状态监测 水泵运行状态监 测 水泵故障报警 空调热水泵启停控制 水泵手动 自动开关状态监测 水泵运行状态 监测 水泵故障报警 空调热水泵变频调节控制及频率反馈 板式换热器通过调节一次侧流量控制二次侧温度 定压装置的设备运行状态监测及故障报警 膨胀水箱高 低液位报警 水处理设备启停控制 手动 自动开关状态监测 运行状态监测及故 障报警 冷却塔进水蝶阀的开关控制及阀位状态反馈 冷却塔风机启停控制 风机手动 自动开关状态 运行状态 故障状 态监测 冷水机组 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔运行时间累计 冷冻机组 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔等相关设备用电量监测 相关监控点表后附 如果是非约克冷机 冷冻机房内设有3台冷水机组 群控系统通过Field Server通讯接口方式 获取冷水机组内部的相关参数 具体参数需要与冷水机组厂家做进一步的深 化设计 根据冷机厂家提供的通讯协议 开放内容进行确认 将其传输至群 控系统核心控制器 网络控制引擎NAE 操作站通过读取NAE中的数据并与预设 定值进行比较然后发出指令 进行对冷水机组的控制 通过通讯接口 可读取冷水主机的监控参数不少于如下所列 START Start Stop 机组启 停 CAPACITY SP Leaving Chilled Water Temp Setpoint 设定吸气压力值 CURRENT SP Remote Current Setpoint 远程设定电流值 XXXX机房群控系统方案 6 42 LCHWT Leaving Chilled Water Temperature 冷冻出水温度 EVAPPR Evaporator Pressure 蒸发器压力 CONDPR Condenser Pressure 冷凝器压力 SUCT T Suction Temperature 吸气温度 DISCHT Discharge Temperature 排气温度 OILT Oil Temperature 油温 OILPR Oil Pressure 油压 CURR ACT SP Current Limit Setpoint 限流设定值 CURRENT Percent Motor Current 电机电流百分比 COMPR STAT Compressor Motor Status 压缩机电机状态 OILPMP STAT Oil Pump Status 油泵开关状态 STARTSW STAT Start Switch Status 启动开关状态 OIL SEP STAT Low Oil Seporator Status 油分离器低油位 状态 AR TIME MIN Anti Recyle Time Left 防止重复启动时 间 OPR MOD CODE Operating Mode Local Remote Service 操作模式 本地 遥控 维 修 OPCODE Operational Code 运行代码 SFCODE Safety Shutdown Code 安全保护性停机 代码 CYCODE Cycling Shutdown Code 周期性停机代码 OPERATIONAL CODES Normal Operation 一切正常 Sys Run Low Oil Pressure 系统运行 低油 压 High Condenser Pressure Limit in Effect 冷凝器高压限定在实 施中 Sys Run High Oil Temperature 系统运行 高油 XXXX机房群控系统方案 7 42 温 Low Evaporator Prssure Limit in Effect 蒸发器低压限定在实 施中 Sys Run High Discharge Temperature 系统运行 高排气温 度 SAFETY SHUTDOWN CODE No Malfunction 一切正常 High Discharge Temperature 排气温度过高 Low Evaporator Pressure 蒸发器压力过低 High Oil Temperature 油温过高 Low Oil Pressure 油压过低 Low Oil Temperature 油温过低 High Condenser Pressure 冷凝器压力过高 Auxiliary Safety 辅助安全保护装置使 之停机 Starter Malfunction Detected 启动器故障 CYCLING SHUTDOWN CODES No Abnormal Condition 一切正常 Low Water Temperature 水温过低 Flow Failure 水流开关故障 Anti Recycle 防止重复启动 Power Failure 电源故障 如果是约克冷机 冷冻机房内3台冷水机组为约克YK系列冷水机组 通过冷水机组自带通讯 卡E LINK 以BACNET通讯协议 可实现约克冷水机组与江森自控机房群控系 统的无缝连接 通过E LINK专用通讯卡 群控系统可直接读取不同约克冷水 机组的运行数据包括电流 负荷限值等 并将其传输至群控系统核心控制器 网络控制引擎NAE 操作站通过读取NAE中的数据并与预设定值进行比较然后 发出指令 进行对冷水机组的控制 XXXX机房群控系统方案 8 42 通过E LINK专用通讯卡 可读取冷水主机的监控参数不少于如下所列 START Start Stop 机组启 停 CAPACITY SP Leaving Chilled Water Temp Setpoint 设定吸气压力值 CURRENT SP Remote Current Setpoint 远程设定电流值 LCHWT Leaving Chilled Water Temperature 冷冻出水温度 EVAPPR Evaporator Pressure 蒸发器压力 CONDPR Condenser Pressure 冷凝器压力 SUCT T Suction Temperature 吸气温度 DISCHT Discharge Temperature 排气温度 OILT Oil Temperature 油温 OILPR Oil Pressure 油压 CURR ACT SP Current Limit Setpoint 限流设定值 CURRENT Percent Motor Current 电机电流百分比 COMPR STAT Compressor Motor Status 压缩机电机状态 OILPMP STAT Oil Pump Status 油泵开关状态 STARTSW STAT Start Switch Status 启动开关状态 OIL SEP STAT Low Oil Seporator Status 油分离器低油位 状态 AR TIME MIN Anti Recyle Time Left 防止重复启动时 间 OPR MOD CODE Operating Mode Local Remote Service 操作模式 本地 遥控 维 修 OPCODE Operational Code 运行代码 SFCODE Safety Shutdown Code 安全保护性停机 代码 CYCODE Cycling Shutdown Code 周期性停机代码 OPERATIONAL CODES Normal Operation 一切正常 Sys Run Low Oil Pressure 系统运行 低油 XXXX机房群控系统方案 9 42 压 High Condenser Pressure Limit in Effect 冷凝器高压限定在实 施中 Sys Run High Oil Temperature 系统运行 高油 温 Low Evaporator Prssure Limit in Effect 蒸发器低压限定在实 施中 Sys Run High Discharge Temperature 系统运行 高排气温 度 SAFETY SHUTDOWN CODE No Malfunction 一切正常 High Discharge Temperature 排气温度过高 Low Evaporator Pressure 蒸发器压力过低 High Oil Temperature 油温过高 Low Oil Pressure 油压过低 Low Oil Temperature 油温过低 High Condenser Pressure 冷凝器压力过高 Auxiliary Safety 辅助安全保护装置 使之停机 Starter Malfunction Detected 启动器故障 CYCLING SHUTDOWN CODES No Abnormal Condition 一切正常 Low Water Temperature 水温过低 Flow Failure 水流开关故障 Anti Recycle 防止重复启动 Power Failure 电源故障 冷热源机房内设置有2台热水锅炉 将通过通讯接口方式读取锅炉设备的 相关参数 具体参数内容至少包含以下内容 需要与锅炉厂家做进一步的深 XXXX机房群控系统方案 10 42 化设计 根据锅炉厂家提供的通讯协议 开放内容进行确认 真空度 介质温度 进出水温度等运行数据和报警信息 锅炉主机的实际用电数据 采暖水的实际用量 锅炉的实际用气量等 2 2 主要控制功能 a 时序控制 1 冷源设备的开机顺序 冷却塔 冷却水泵 冷冻水泵 冷水机组 连锁启动顺序 启动冷却塔风机 冷却水塔电动蝶阀 冷水机的冷凝器 管路电动蝶阀打开 启动冷却水泵 冷凝器水流开关信号指示 作为连锁 条件的返回信号 冷水机蒸发器电动蝶阀打开 启动冷冻水泵 冷冻水 流开关信号指示 作为连锁条件的返回信号 启动冷水机主机 2 冷源设备的关机顺序 冷水机组 冷却塔 冷却水泵 冷冻水 泵 连锁停止顺序 关闭冷水机主机 延时数分钟 视工况判定延时时间 关闭冷却塔风机 延时数分钟 待冷却水温到达设定值或者预设时间 关闭冷却水泵 冷凝器水流开关信号指示 作为连锁条件的返回信号 关闭冷水机的冷凝器电动蝶阀 相应水泵电动蝶阀和冷却水塔电动蝶 阀 延迟延时数分钟 待冷却水温到达设定值或者预设时间 关闭冷 冻水泵 冷水机蒸发器水流开关信号指示 作为连锁条件的返回信号 关闭冷水机的蒸发器电动蝶阀 上述时序控制 均从软件上对每一控制步骤的执行情况进行反馈连锁 设备的启停顺序如下图所示 XXXX机房群控系统方案 11 42 启 动 程 序 初 始 化1 选 定 启 动 冷 水 机 组 2打 开 冷 却 塔 蝶 阀3打 开 机 组 冷 凝 器 侧 蝶 阀1 判 定 运 行 时 间 最 短 机 组2计 算 大 楼 负 荷 需 求蝶 阀 状 态 反 馈故 障 报 警维 修 提 醒Delay 10s reciv ofsign 选 定 并 开 启 冷 却 塔 风 机风 机 运 行 状 态 信 号故 障 报 警 维 修 提 醒Delay 10s reciv ofsign On sig 选 定 并 开 启 冷 却 水 泵冷 却 水 泵 运 行 状 态故 障 报 警 维 修 提 醒Delay 10s reciv ofsign On sig 选 定 并 打 开 蒸 发 器 侧 蝶 阀阀 门 状 态 反 馈 信 号故 障 报 警 维 修 提 醒Delay 10s reciv ofsign 1 运 行 状 态 On sig2蒸 发 器 侧 水 流 开关 有 动 作 信 号选 定 并 打 开 冷 冻 水 泵冷 冻 水 泵 运 行 状 态故 障 报 警 维 修 提 醒Delay 10s reciv ofsign On sig 启 动 相 应 冷 水 机 组冷 水 机 组 运 行 状 态故 障 报 警 维 修 提 醒 Delay 3 5min reciv ofsign 开 停 机 结 束delay3 5 min 加 减 机 策 略 判 断 On sig 关 闭 冷 却 塔 风 机风 机 运 行 状 态 信 号 关 闭 冷 却 水 泵冷 却 水 泵 运 行 状 态1 Of sign2冷 却 水 供 回 水 温 度 相 等 1 关 闭 冷 却 塔 蝶 阀2关 闭 冷 凝 器 侧 蝶 阀1 daley 15min 可 调 2待 冷 冻 水 温 度 达 到5 以 上 可 调 关 闭 冷 冻 水 泵冷 冻 水 泵 运 行 状 态 Of sign 关 闭 蒸 发 器 侧 蝶 阀蝶 阀 状 态 反 馈 停 机 1 Of sign2蒸 发 器 侧 水 流 开 关无 动 作 信 号 1 Of sign2冷 凝 器 侧 水 流 开 关无 动 作 信 号 关 闭 冷 水 机 组冷 水 机 组 运 行 状 态Delay 3 5minOf sign XXXX机房群控系统方案 12 42 b 均等运行时间原则控制 自控系统对设备的运行时间有记录和积算功能 启动设备时为确保设备 平均使用 系统判断使用时间数较少之设备会优先使用 防止固定使用同 一台设备 使设备使用寿命缩短 相反若是停机时也会优先关闭使用时数 较多之设备 所有具备备用功能的设备都需要考虑 c 加减机判断 1 开机 停机 增机 减机 最佳时刻计算 根据计算的负荷需求表 计 算出开机 关机的最佳时刻和开机数量 冷热负荷Q的计算 Q C M T1 T2 其中T1 回水温度 T2 出水温度 M 回水流量 C 水比热 通过设备时间优先控制 确定开机和增机的具体机组 初启机时 启动的冷机的数量和类型由对应开启的区域叠加的冷负荷决 定 平稳运行后 首先考虑通过协议通讯调整每台冷水机组的输出来满足负 荷变化要求 每台冷水机组在最佳效率一定范围内运行 如果动态调整 运行冷水机组输出效率不能满足要求 才使用加减机的方式 2 加机判断 通过读取机组内部参数 电流负载百分比 当负载处于最 高限制负荷 95 可调 且持续一定时间 30Min可调 判断机组的冷 冻水出水温度 若高于设定温度值 7 可调 判断增加一台冷冻机组 3 减机判断 通过读取机组内部参数 电流负载百分比 当机组负载低 于某一设定值 40 60 可调 且持续一定时间 30Min可调 判断 需减少一台冷冻机组 所有增减机的运算 应尽量使每台冷水机组处在 其最高效范围内运行 二次泵变流量系统加减机策略 流量控制法 1 加机判断 一次最大流量为Qmax 旁通管实际流量为Q 加机时 旁通管内冷冻水从回水总管流向供水总管 XXXX机房群控系统方案 13 42 当Q Q 35 Qmax 增加一台一次泵和冷机 当Q 70 Qmax 再增加一台一次泵和冷机 备注 避免泵和冷机的频繁切换 控制范围设计为不连续的 2 加机判断 一次最大流量为Qmax 旁通管实际流量为Q 减机时 旁通管内冷冻水从供水总管流向回水总管 当Q Q 35 Qmax 减少一台一次泵和冷机 当Q 70 Qmax 再减少一台一次泵和冷机 备注 避免泵和冷机的频繁切换 控制范围设计为不连续的 二次泵变流量系统加减机策略 温差控制法 温度测定点为AHU前后供回水温度 控制目标 供回水温差 t范围 5 6 二次泵频率f fmin一段时间仍存在 t 6 5 启动一台一次泵 及冷水机组 4 冷量匹配功能 根据环境温度的变化和冷冻水温度变化的速率 确定 启动相应冷量的冷水机组或提高已启动的变频主机工作频率 作为冷量 补偿使用 满足末端负荷需求同时 使每台启动的主机工作在最佳频率 5 最优冷水机负荷分配 冷水机的能耗是最令人关注的 它由压缩方式 冷媒 制冷量 压缩机规格和换热器规格等因素构成 METASYS结合YORK 冷水机的不同特性 作出最优化的计算程序 获得最好的节能效果 这 是一般的控制系统无法比拟的 MEATSYS将根据能效和最优设备组合来自 动为每台冷水机分配负荷 METASYS在保持冷冻水的供 回水设定值状态 XXXX机房群控系统方案 14 42 的同时 也将重新设定每台冷水机的冷冻水出口温度 以优化机组的负 荷分配 6 低负荷控制 不允许单台冷水机在低于可选工况点 如30 的负荷 下运行 除非只有单台冷水机用于承担冷负荷 当冷负荷低于25 时 METASYS将选择冷水机启停控制 以便充分发挥其能效 或根据冷负荷惯 性 反应时间和档案数据来选择连续运行 7 断电又来电时后自动启动 当发生断电又来电时 所有设备将停机一 段时间 这段时间的长短可以设定 然后 设备将依次启动 以最大限 度地减少功率的峰值需求 8 时间死区功能 当冷冻站启动时 系统需求冷负荷达到已经投入运行 机组负荷的设定点时 且持续10分钟 时间可调 启动其他冷水机组补 充冷量 在中间控制阶段 当某一套冷水机组正常启动或停止 三十分 钟 可调整 内系统将暂停系统冷量需求控制 直至三十分钟后恢复 此做法目的是避免系统负荷不稳定而带来的冷水机组频繁开 关 同时 此系统能量变换在一定时间趋于平稳 9 控制点死区功能 为避免因系统冷量计算值振荡 冷水机组较为频繁 开 关 当计算值持续超过或低于设定点时 系统才会开 关 切换 冷水机组 推荐持续时间五分钟 可调整 d VSD和CSD优化控制 本项目采用一台变频离心机 以下简称VSD 和2台工频离心机 以下简 称CSD 如何利用VSD的优点 降低整体能耗 是本项目群控系统的关键 我们都知道 CSD机组在满负荷附近运行时能效较好 而VSD机组在部分 负荷时有更好的表现 因此我们在采取的控制策略就是在CSD机组和VSD 机组之间进行负荷转移 应尽量使每台冷水机组处在其最高效范围内运 行 具体控制策略如下 1 重新设定机组的冷冻水出水温度 电流限制 通过负荷转移来优化 负荷分配 保证系统运行在更好的效率 XXXX机房群控系统方案 15 42 2 为保证系统的冷冻供水温度 对机组水温进行设置控制 降低CSD 机组的冷冻水出水温度 提高CSD机组的负荷 同时相应的提高VSD机组 的冷冻水出水温度 降低VSD机组的负荷 混合后的冷冻水温仍然满足 系统的水温设定 3 限制负荷控制强制VSD机组卸载 降低VSD机组的负荷限制设定值 限制VSD机组上载 e 故障和报警处理 1 阀门的故障 设备能代替的场合 则发出警告信息 同时自动转移到能代替的机器 如 冷水机组 冷却塔 设备不存在代替的场合 则发出警告信息停机 2 泵的故障 冷冻水泵和冷却水泵 存在备用水泵 则使用备用水泵 不存在备用水 泵 则启动备用冷水机组回路 3 冷水机组的故障 运转当中的冷水机组发生故障而停机的场合 使下位备用的启动优先度 高的冷水机组自动启动 4 故障警报 若一套设备在启动 运行中 某一设备在系统发生开启信号后 无法在 一定时间内反馈正确运行状态 系统将产生该设备开启失败警报 并同 时反向关闭该套设备 并且改为手动状态 若一套设备在关闭中 某一设备在系统发出关闭信号后 无法在一定时 间内反应正确停止状态 系统将产生该设备关闭失败警报 停止关闭该 套设备中的后续设备 5 水泵备用控制 某一冷却水泵或冷却水泵因故障无法使用 导致与之相关的整套设备无 法使用 则发出警报 下次启动时自动地切换为备用的泵启动 f 冷却塔控制 XXXX机房群控系统方案 16 42 在约克主机的正常工况下 冷水主机冷却水进水温度越低 设有下限值 15 可调 主机相应的节能效果越显著 数据表明 主机冷却水进水 温度每下降1 主机相应节能3 因此我们在控制逻辑上 优先考虑降 低冷却水温度 冷却塔风机的开启台数控制目标是冷却塔的出水温度Tecw 根据冷却塔 总管的出水温度 与出水温度的设定值 设定值 室外湿球温度 3 可调 做比较 当冷却塔的出水温度高于设定值 持续5分钟 可设定 增加开 启冷却塔风机一台 逐台开启冷却塔风扇 并且通过变频控制实现冷塔 风机做到无级调节变频节能 冷却塔的风扇采用轮流开启 自动排序 自动投入方式 避免单台风机开启时间过长 但是 当设定值 15 即室外湿球温度为12 时 应该避免开启冷却 塔风机对冷却水进行降温 保护主机的冷却水进水温度高于下限值 1234风 扇 台 数25427 2932186温 度 对于过渡季节供冷时 通过室外湿球温度降到一定值 8 可调 关闭 冷冻水主机 开启板换的冷冻水 冷却水回路 通过冷却塔的为大楼提 供冷负荷 开启冷却塔风机数量 维持供冷温度 g 压差旁通阀控制 对于一次泵变流量系统 冷冻水旁通阀仅用于保证冷水机组的最小流量 控制 即 仅一台冷水机组运行且只有一台冷冻水泵变频运行时 冷冻 XXXX机房群控系统方案 17 42 水泵在最小频率 30Hz 下运行 供回水压差仍大于设定值 为保证冷 水机组的最小流量 开启并调节压差旁通阀的开度 当有超过一台冷冻水泵运行 且冷冻水泵运行频率大于最小设定频率时 冷冻水旁通阀保持关闭 冷冻水供回水总管压差 由冷冻水泵变频调节 控制 对于一次泵定流量系统 其冷冻水供回水压差旁通阀 将根据冷冻水供 回水总管压差进行PID调节 保证冷冻水供回水压差在设定范围内 h 温差旁通阀控制 本项目冷却水系统上的温差旁通阀 将根据冷却水供回水总管温差进行 PID调节 保证冷却水供回水温差在设定范围内 i 一次水泵变频控制 一次泵变流量控制是冷源系统的重要节能手段 一次泵变流量系统中 如何实现水泵的变频调节 达到最佳节能控制效果 是工程实施效果的 重点 江森自控在一次泵变流量系统的控制中 累积了众多工程案例 从工程 实践中总结的温差 压差的串级控制法 能较好解决冷冻水泵的变频控 制 下图是温差 压差串级控制的程序逻辑示意 一般项目中 均采用最不利端压差控制 进行冷冻水泵的变频调节 压 差控制法 为了满足最不利末端回路负荷 给定压差往往较大 系统运 行时水泵转速偏高 不利于节能 且由于给定压差恒定 不能随流量的 变化而改变 也不利于节能 而单纯采用冷冻水供回水温差进行变频调节控制 存在控制滞后问题 对于负荷变化频率快的系统控制精度不高 P I D 调节 温差 给定温差 P I D 调节给 定 压 差 压差 水泵频率 输出 XXXX机房群控系统方案 18 42 串级控制法 综合了前两种控制法的优点 克服了其缺点 具有较好的 节能效果 对于一次泵定流量系统 对冷冻水泵的监控 不进行频率控制及相应的 压力监测 冷冻水泵的开启数量根据冷冻主机的开启数量决定 与冷冻 主机匹配启停 二次泵变频控制 在二次泵系统中 通常利用一次泵保证冷水机组的定流量运行 二次泵 根据系统负荷变化情况用变频控制达到变流量运行 二次泵变流量控制是冷源系统的重要节能手段 二次泵变流量系统中 如何实现水泵的变频调节 达到最佳节能控制效果 是工程实施效果的 重点 江森自控在一次泵变流量系统的控制中 累积了众多工程案例 从工程 实践中总结的温差 压差的串级控制法 能较好解决冷冻水泵的变频控 制 下图是温差 压差串级控制的程序逻辑示意 一般项目中 均采用最不利端压差控制 进行冷冻水泵的变频调节 压 差控制法 为了满足最不利末端回路负荷 给定压差往往较大 系统运 行时水泵转速偏高 不利于节能 且由于给定压差恒定 不能随流量的 变化而改变 也不利于节能 而单纯采用冷冻水供回水温差进行变频调节控制 存在控制滞后问题 对于负荷变化频率快的系统控制精度不高 串级控制法 综合了前两种控制法的优点 克服了其缺点 具有较好的 节能效果 P I D 调节 温差 给定温差 P I D 调节给 定 压 差 压差 水泵频率 输出 XXXX机房群控系统方案 19 42 j 冷暖切换控制 优化建议 建议优化增加季节切换电动蝶阀 将冷冻水供回水总管 热水供回水总 管 进出集分水器位置 增加电动蝶阀 自控系统将根据室外温湿度及整个冷热源系统运行情况 进行季节切换 夏季工况时 打开冷冻水供回水总管切换阀V1 V2 关闭空调热水供回水 总管切换阀V3 V4 冬季供暖工况时 关闭V1 V2 打开V3 V4 实现冷热水管的季节切换 群控系统将根据室外温湿度及整个冷热源系统运行情况 进行季节切换 夏季工况时 打开冷冻水供回水总管切换阀 关闭空调热水供回水总管 切换阀 冬季供暖工况时 关闭冷冻水供回水总管切换阀 打开空调热水供回水 总管切换阀 k 过渡季节免费供冷控制 如有 在过渡季节群控系统将根据室外温湿度情况 湿球温度为8 可调 自 动开启免费供冷 此时离心机组 机组均停止运行 免费供冷用冷却塔 开启 对应冷却水泵开启 冷冻水泵开启 通过板式热交换器将冷却塔 提供的冷量交换给冷冻水 从而实现免费供冷 板式换热器的控制策略主要是通过调节一次侧冷却水的温度来控制二次 侧冷冻水的温度 l 冷冻水出水温度设定值再设定 优化建议 冷水机组可根据下列方法之一 用户可选 来自动重设 调节冷冻水的出 口温度 对于单台冷水机或一般供水情况 保持冷冻水的供水温度恒定 例如 7 保持冷冻水的回水温度恒定 例如15 冷水机的冷却水入口温度应降低到与出口温度相差3 的范围内 以 XXXX机房群控系统方案 20 42 减少扬程 并获得最大限度的节能 m 多种群控模式可选 本群控系统可根据用户需要 选择多种运行模式 其中包括 全智能模 式 单机联动模式和管理员模式 全智能模式 机房群控系统会按照预先编制好的全自动群控程序 计算 系统总需求负荷 各设备按最小无故障运行时间等条件 以编程顺序进 行自动的启停 切换和保护 包括变频柜 启动柜和冷机控制系统 冷 冻水系统 冷却水系统 冷却塔 冷水机组与膨胀水箱的检测与控制 Energy Advisor将按预先编排的时间假日程序来控制制冷系统的运转 并对众多分散设备的运行 安全状况 能源使用情况进行监管 完成不 同设备或多台设备的顺序启停 选择启停 通过执行最新的优化程序和 预定时间程序 达到最大限度的节能 可以减少人手动操作可能带来的 误差 同时还大大简化了系统的运行操作 集中监视和报警能够及时发 现设备的问题 可以进行预防性维修 以减少停机时间和设备的损耗 从而通过降低维修开支而使用户的设备增值 单机联动模式 由于负荷较小或部分设备具有潜在运行隐患等原因 用 户可以对设备如冷冻机 冷冻泵 冷却泵 冷却塔等进行手动选择组合 同时编组设备仍按自动顺序和自动控制原则进行运行的控制方法 由于 操作人员对现场设备更加熟悉 或有更加符合实际的操作习惯 这种模 式既实现了自动控制的功能 也满足了用户和操作人员的人为选择要求 因而也是全自动控制模式的一个重要补充 实际上 在特定条件下 也 同样能达到更好的节能的效果 系统提供成套启停和机组锁定两种控制方式 供用户根据实际运行或系 统检修需要 手动选择 成套启停 用户手动启停机组和台数 只需手动点击相应机组的成套 开启命令 系统将自动开启所选机组对应的一套设备 无需手动逐个 开启每个设备 机组锁定 用户可自选每天需要投入使用的机组 不用的机组可以进 XXXX机房群控系统方案 21 42 行锁定设置 管理员模式 仅在有管理员授权情况下执行某些特定的操作 如冷冻水 出水温度设定值的修改 机组最高 最低负荷百分比设定值的修改 冷 冻水泵变频调节最低频率限制等 管理员模式下 可进行机组的手动操作 采用人工的方式进行开启和 调试 自动控制功能将被暂时禁止 特别适用于维护检修工况 2 3 冷冻站整体控制 机房群控系统的最终目标是机房所有设备的总能效最高 而不是某个设 备 冷水机 水泵等 能效最高 因此要综合考虑四个方面 冷机 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔 衡量真正是否节能的评价指标就是机房能效 因此 冷冻站的整体控制策略显得尤为重要 江森自控通过众多机房群 控系统的经验积累 形成了如下冷冻站整体控制策略 冷站整体控制的过程是典型的多因素非线性系统控制问题 控制过程如 下图所示 colingChilerChiledpumClipumColingTwerQWW 机 房 能 效 XXXX机房群控系统方案 22 42 控 制 系 统 预 置 设 备 性 能 表 P I D 控 制 决 策 冷 站 网 络 控 制 中 心 系 统 中 各 变 量 的 当 前 状 态 系 统 流 量 温 度 压 差 室 外 温 湿 度 冷 却 塔 回 水 温 度 设 定 值 冷 却 塔 开 启 台 数 设 定 当 前 值 冷 冻 水 供 水 温 度 设 定 值 冷 机 内 部 控 制 器 冷 冻 水 供 回 水 温 度 设 定 值 冷 冻 水 泵 频 率 P I D 控 制 当 前 值 冷 机 水 泵 开 启 台 数 继 电 器 开 关 控 制 机房控制系统主要由以下五个个控制环节组成 1 一个核心PID控制环节 该控制中心能够根据系统目前各传感器的值及当前各执行器的状态决定 下一时刻的系统状态 这个状态由四个参数构成 冷却塔出水温度设定 值Tecw 冷冻水出水温度设定值Tlew 冷冻水供回水压差设定值 Pe 冷机台数 水泵台数 冷却塔台数 PID 控制算法是一种历史悠久 生命力很强的控制方式 其原理简单 使用方便 适应性广 且鲁棒性强 系统主要由PID控制器和被控对象组 成 它根据设定值rin t 和实际输出值yout t 构称控制偏差e t 将 偏差按比例 积分和微分通过线性组合构成控制量u t 对被控对象进 行控制 2 冷机内部控制环节 冷机会自带控制器 主要是导流阀调节逻辑和冷机自身卸载调节 3 冷却塔开启台数控制环节 冷却塔开启台数控制目标是冷却水出水温度Tecw 根据冷却水总管的出 水温度 与出水温度设定值比较 当出水温度高于设定值 持续5分钟 可设定 开启冷却塔 每2 设置一个梯度 逐台开启冷却塔风扇 4 冷冻泵频率的PID控制环节 XXXX机房群控系统方案 23 42 冷冻泵变频调节的控制目标是冷冻水供回水温差 Te 这里采用常规的 自适应PID调节 额外需考虑的是 这里的 Te决策过程时 在核心模糊 控制环节中 需根据到压差进行修正 以温差来控制频率 但是同时兼 顾最不利末端的最低设定压差 因为在实际温差控制中 容易因为压头 不够而导致末端不满足负荷需求 因此为了保证系统的稳定运行 可以 采用温差为主 兼顾压差的控制策略 另外 如果有末端阀位的状态 也可以用阀位状态来代替压差 保证不超过一个阀位处于全开状态 从 而保证末端的负荷均能满足 5 冷机 冷却泵 冷冻泵 冷却塔的台数控制环节 通过常规继电器控制实现启停调节 由于五个控制环节之间互相会存在影响 某环节的输入参数受另一环节 的输出参数影响 因此需要将各环节的控制时间步长错开 这样在不同时间 尺度内相比 互相的影响就可以降低到最低程度 如果在相同时间尺度上控 制 系统不免会出现震荡 因此 从时间尺度上将五个控制环节表示出来 如下图 XXXX机房群控系统方案 24 42 PID控制决策 冷站网络控制中心 水泵 冷却塔开 启台数 冷冻水供水温度 设定值 继电器开关 控制 冷冻水泵频 率 PID控制 决 策 冷冻水供回水温 差设定值 冷却塔回水温度 设定值 冷却塔开启 台数控制 冷机内部控 制 系统状态 5分钟 10分钟 20分钟 30分钟 2 4 系统安全性 本群控系统结构包含综合系统安全程序 防止对系统的无授权访问 系 统安全通过要求输入用户名和密码来鉴别试图连入系统的用户 系统的多级 别密码 至少为5级 供了一个有效的保护工具 一旦发现了有效授权的用户 即可在访问授权的基础上访问系统 这是由系统管理员在用户帐户中定义的 当操作人员离开前忘记撤去密码所允许的操作限度时 系统提供一个从一分 钟至一小时的可调时间限 自动将操作员的密码撤去 使系统继续受密码保 护 2 5 系统报警功能 系统能显示所有报警监控点的详细资料 包括发生时间及日期 并可根 据严重性将报警分为三级 以便有效快速地处理严重的报警 在在严重性级 别最高的报警或特定的报警发生后 这些报警可以通过电话系统或电子邮件 自动传到其它地方 包括建筑物以外的有关单位 使报警得到适当及时的处 理 整个传送程序是自动进行的 不需操作员的介入 XXXX机房群控系统方案 25 42 2 6 数据库管理功能 本群控系统配置数据库管理软件ADS 它包括一个与开发数据库 ODBC 兼容的数据库包 可长期存储趋势数据 事件消息 管理员记录和系统设置 数据 ADS能支持5个用户通过WEB浏览器同时登陆用户界面 ADS同时也提供 对历史数据和标准报告的手动归档功能 2 7 与大楼BMS BAS 系统通讯 本项目群控系统控制分站能提供基于BACnet IP开放协议的接口 提供协 议格式 通过接口提供实时冷热源部分负荷变化记录信息和设备运行状态 故障报警等信息 并接受上层BMS BAS 系统主机的空调水系统启停控制 时间 能源优化控制模式选择与调整控制 此外本系统架构面向BMS系统集 成通过Web Service开放 JohnsonControls 的METASYS机房群控系统 是一个开放的控制系统 通 过WEB SERVER METASYS可以BACNET IP 的形式 将群控系统的各点位 情况开放给大楼的楼宇自控系统 METASYS与大楼楼宇自控系统的通讯方式 硬件连接方式 以太网 通讯协议 标准BACNET IP协议 通讯速率 10M 100M 自适应 通过BACNET标准协议 机房群控系统具体开放给楼宇自控系统的点位信 息 如 冷冻水总管温度 冷冻水流量 冷水机组运行状态 冷冻水泵运行 状态等的数据名称代号 需在机房群控系统调试后 由调试厂家根据现场编 程情况提供每个点位的Object名称 XXXX机房群控系统方案 26 42 三 系统结构及产品介绍 3 1 系统结构 本项目机房群控系统的系统结构示意如下 系统构架采用两层网络结构 支持BACNET协议标准 管理层上服务器 工作站之间的通讯采用基于BACnet IP 的B S 方式 控制层上DDC之间通讯采 用符合BACnet MS TP协议方式 管理传输层建立在100M以太网络上 采用星形连接方式 以综合布线 为物理链路 通过标准BACnet IP 通讯协议高速通讯 进行信息的交换处理 主要设备数据管理服务器 操作工作站 网络控制引擎等 系统基于浏览器 服务器 Browser Server 结构 控制层采用总线拓扑结构实现各个DDC之间 DDC与网络控制器之间 以及它们与接口设备的数据通信 遵守BACnet标准 SSPC 135 支持BACnet MS TP协议 现场总线支持自由拓扑结构 易于在网络中添加或减少设备 为组网实施和今后升级改造提供了最大的便利 DDC控制器还具有扩展功能 XXXX机房群控系统方案 27 42 系统中无论是管理层还是控制层 均具有同层资源共享功能 在系统主 机发生故障时 所有网络控制引擎仍保持通讯和数据的交换 而倘若网络控 制引擎掉线 其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方 式进行直接通讯 从而保障系统不间断的可靠运行 另外 本系统架构面向BMS 系统集成通过Web Service开放 3 2 系统选用设备 3 2 1 数据管理软件 数据管理服务器是一种能够将个人计算机 PC 作为一个应用服务器在 IP自动化网络中使用的软件包 网络用户通过标准的WEB浏览器直接访问数据 管理服务器 在授权许可的范围内监视 操作建筑设备监控系统 用户界面 直观 易用 无需专门培训或查看操作手册也可轻松使用 ADS是江森自控 MSEA 系统架构中的数据管理服务器软件及集成平台软 件 并且是所有网络控制引擎的管理站点 它通过各种开放接口同时面向控 制域和信息域的集成技术 ADS同样采用 B S 的结构 可将信息通过 Web 进行发布 并作为协调者 和管理者通过 SOAP 与网络中的控制引擎 NAE 通讯 整个楼宇的设备控制由就地控制器完成 全部的汇总信息由 NAE 来管理 而 ADX 的作用是将这些楼宇的信息利用 SQL 标准数据库 进行扩展的应用 和永久的储存 包括更多的客户端访问量 还管理趋势数据 事件消息 管 理员记录和系统设置数据的长期储存 使用因特网协议和信息技术 IT 标 准为网络控制引擎 NAE 所在的网络提供安全的通讯 并且与企业级别的通 信网络兼容 软件功能 用户界面 MSEA 用户界面具有高分辨率的彩色图像 允许操作者在建筑 楼层和 区域间移动 观看楼宇系统和控制过程 图像显示给出了被监视系统的视觉 显示 允许用户迅速检查状态并识别异常情况 这些图像也许包括动画效果 XXXX机房群控系统方案 28 42 例如表现风扇和泵的状态的旋转符号 模拟计量表以及表示模拟点数值的条 形符号 MSEA 用户界面上的彩色显示在设计中采用因特网标准 例如用于显示 图形元素和动态符号的可伸缩矢量图形 SVG 以及用来定义图像模仿能力 的可扩展标记语言 XML 另外 基于普通JPEG 联合图像专家组 格式的 任何类型的图像都可以容易地集成为图形 这些标准的使用允许把用户屏幕 设计成为网页 可以通过企业内部网和因特网环境一致并透明地显示 在图形中生成动态元素并将它们链接到数据点数据所使用的工具是数据 管理服务器的组成部分 通过使用拖放 点击和下拉菜单可以使设置过程变 得非常容易 管理警报和事件消息 一个有效的警报管理系统会区分信息显示的优先次序 以便操作者能够 迅速有效地对楼宇中最危急的情况作出反应 而推迟对不那么重要的事件的 注意 MSEA用户界面有一个弹出式窗口 显示系统发现的最重要的警报信息 用户在这个窗口可以看到有关警报消息的所有重要数据 为在整个系统范围内查看警报和事件 用户界面提供了一个事件观察程 序 按时间顺序显示事件 这就允许操作者识别楼宇中最新的情况 确定事 件之间可能存在的关系 并且找出错误源头的位置 事件观察程序还允许操 XXXX机房群控系统方案 29 42 作者确认并为现实的所有事件消息作出注释 由网络控制引擎或网络集成引擎装置发现的所有事件消息被发送到数据 管理服务器并在ODBC兼容数据库中归档 可以设置数据管理服务器将事件和 交易消息发送到打印机 寻呼机 电子邮箱或其它数据管理服务器服务器 为显示管理员记录 用户界面提供了审计观察程序 审计观察程序允许 操作者建立一个过滤器 这样只有那些操作者特别感兴趣的消息才被显示出 来 数据分析 数据分析主要包括了各数据的单点多时刻曲线对比图 同类型数据的同 时刻对比图 耗能综合分析图 累计量历史柱图 历史数据查询曲线 COP 数据分析图等分析工具组成 单点多时刻曲线对比图 将一个点的每天的数据绘制成曲线来进行数据 XXXX机房群控系统方案 30 42 展示 可以在一个图中进行不同日期的同一点的数据对比 以冷凝器数据分 析为例 可以通过通过时间选择框进行曲线的添加 当比较完毕以后可以通 过右键菜单的清空图表进行清空 同类型数据的同时刻对比图 将相关联的数据绘制成曲线反映相互关系 可以选择需要的日期进行数据对比 可以一次性将单个或者1组数据拖到图 表中进行数据比较 累计量历史柱图 将长期的历史数据累加进行数据统计 反映出各个时 间段的累计值大小 以能量消耗为例 该功能反映出每年的能耗总合的数据 大小 以柱图的高度来反映消耗量的多少 通过鼠标点击柱图可以查看相应 年份或者月份的数据统计 通过点击返回按钮 来返回上级统计柱图表 历史数据查询曲线 可以通过该曲线反映出数据的历史变化 该曲线由 三部分组成 主要区域数据曲线 数据柱状图 全部区域数据曲线 通过拖 动下方矩形块的位置和大小来调节主要展示区域的范围 还可以在左上角 通过选择统计时间范围 相应改变采样数据量的多少 能耗综合分析图 是将一组相关数据进行综合比较 曲线图代表1年内 设备总耗电量的曲线关系 饼图中显示了该月份各设备的耗电分布情况 方 柱图显示了饼图选中设备的全年的耗电情况以及跟平均耗电曲线的比较 可 以通过调节上方时间轴来改变图中曲线的显示范围 三个图表相互关联 我 们改变其中一个 就会对其它两个产生影响 每个图都有一个相应的表与之 相对应 这三者的数据也是相关的 COP数据分析图 是由cop对比曲线图和两曲线各自的效率饼图组成 COP 曲线反映了cop值在一天之内的变化趋势 饼图反映了COP状态按照时间区分 的比例关系 可以通过时间选择框来对观察曲线进行日期切换 汇总和报告 XXXX机房群控系统方案 31 42 汇总帮助操作者从一个系统或组的角度观察数据和情况 数据管理服务 器具有在浏览树中显示任何设备的汇总数据的功能 报告使得用户从简单的角度观察整个项目或楼宇内选定区域内目前的意 外情况 并允许操作者确定值得注意的点的位置 操作者定义想要看到的报 告 数据管理服务器在Metasys用户界面的报告观察程序中显示得到的数据 用户可以运行如下报告 报警报告 处于报警状态的点 离线报告 没有反应的设备 禁用报告 被禁用的警报 超越报告 人工终止的点 报告将列出给定条件下的所有点 警报 离线 禁用或超越 它们位于 浏览树的选定的区域或组内 完成后的报告可以更新 确定报告运行后新情 况的位置 在任何时候都可以取消进行中的报告查询 设置时间表 时间表功能允许用户定义设备运行的日期和时间 例如设备的启动和停 止 并改变设置点 用户可以为一周内的一天或几天的活动 假日或特定的 日历日安排时间表 MSEA用户界面为每周时间表提供了图形显示 并为创建和编辑时间表提 供日历 时间表实际上是在网络上的网络控制引擎或网络集成引擎里运行的 但是可以设置来向整个楼宇或站点内的设备发送命令 XXXX机房群控系统方案 32 42 系统安全 MSEA系统的扩展体系结构包含综合系统安全程序 防止对系统的无授权 访问 应用程序的调用 操作界面显示 设备操作等都将被赋予权限管理 除此之外还能限制某些关键程序的访问 如 过程数据库的重装及过程数据 库的写入操作 可以同步系统管理员提供Windows 的用户名