机房群控系统控制逻辑说明.doc

瑞虹新城三期
群控系统方案说明

麦克维尔中央空调有限公司
系统控制部
日期Date：2016-06-16

1. 工程及系统概况 3
1.1 系统概况 3
1.2 控制点表 3
1.3 群控设计 4
2. 群控系统主要控制功能 5
2.1 冷水机组与辅设的联动控制 5
2.2 依据温度的机组台数控制 7
2.3 冷却塔风机控制 9
2.4 冷冻水泵的频率控制 10
3. 节能策略 12
3.1 机组台数＆顺序启停控制 13
3.2 冷冻水温度重置（基于总供回水温差） 13
3.3 供回水管流量控制 14
3.4 机组启动/停机时间优化 15
3.5 CSM ECO™其它控制策略 15
4. 集中控制管理站 16
4.1 McQuayWeb用户界面 16
4.2 与第三方集成 17
5. 相关案例 17
1. 工程及系统概况
本项目共1个冷冻机房系统，系统配置为一套群控系统及一套管理软件。群控系统对系统内的相关设备实现分散控制集中管理，可以实现联动控制、台数控制、轮换控制、故障切换等自动功能；系统管理工作站可以直观动态的浏览和控制机房内的相关设备，实现高效管理、节能运行。
1.1 系统概况
1） 机房冷源系统设备概况
Ø 4台离心式水冷冷水机组
Ø 1台热交换器
Ø 4台冷水机冷冻侧电动阀
Ø 4台冷水机冷却侧电动阀
Ø 5台变频冷冻泵
Ø 5台定频冷却泵
Ø 1个冷冻水压差旁通阀
Ø 8个冷却塔共8个高低速风机
Ø 8个冷却塔进出水电动阀
Ø 相关温度、压力、流量、液位、室外温湿度监测
Ø 加药装置、补水装置监测
1.2 控制点表

控制点表
1.3 群控设计
1） 冷却塔
3组冷却塔和对应的机组统筹考虑轮换启停及台数对应，原则上是依据室外湿球温度和出水温度值保证尽量低冷却水出水温度（不能低于最低设定温度）以提高水冷冷水机组的效率；
2） 冷却泵
5台冷却泵与水冷冷水机组做联动控制，冷却泵轮换启停，每次启动选择运行时间最短的水泵运行。当选定的或运行的某台冷却水泵出现故障时自动切入待运行的备用泵，同时发出报警提醒。
3） 冷冻水泵
5台冷冻水泵轮换启停，运行频率根据末端负荷的增减产生的压差的变化来调节，保证冷冻水泵的使用寿命。当选定的或运行的某台冷冻水泵出现故障时自动切入待运行的备用泵，同时发出报警提醒。
4） 运行模式切换
夏季制冷模式
优先开启热回收机组做为预冷机组，一旦进入制冷模式，系统将切换为四台离心式冷水机组工作模式，根据末端负荷，自行加减机，可实现无人值守模式。
免费制冷模式
当室外温湿度达到设定值时，为避免系统的误判断，可人工选择免费制冷模式，由冷却塔和板式换热器来实现末端的供冷需求。
2. 群控系统主要控制功能
2.1 冷水机组与辅设的联动控制

联动及加减机
1) 冷水机组制冷系统的启动
群控系统会优先设置为“首开末停”的机组或者“固定启停”的机组，如果选定的机组无法投入运行（故障、手自动、通讯故障等），则投入后续机组。后续机组投入时控制程序首先依次判断等待运行的机组是否处于停止状态，是否有故障信号，是否处于远程控制状态，并且比较待运行机组已运行的时间。选定处于停止状态，处于远程控制状态,没有故障,且运行时间或运行次数相对较少的机组作为即将投入运行的机组。
Ø 选定冷水机组
在系统负荷小的情况下，群控系统会优先运行制冷量小的冷水机组、设置为“首开末停”的机组或者“固定启停”的机组。如果选定的机组无法投入运行（故障、手自动、通讯故障等），则投入后续机组。后续机组投入时控制程序首先依次判断等待运行的机组是否处于停止状态，是否有故障信号，是否处于远程控制状态，并且比较后续待运行机组已运行的时间。选定处于停止状态，处于远程控制状态,没有故障,且运行时间或运行次数相对较少的机组作为即将投入运行的机组。
Ø 选定冷却塔
选定待投入的主机后，选定处于停止状态，处于远程控制状态,没有故障,且运行时间相对较少的一台冷却塔作为即将投入运行冷却塔。
Ø 选定冷却水泵/冷冻水泵
水冷冷水机组及冷却塔选定后，群控系统发出指令开启对应的冷却水泵/冷冻水泵，群控系统收到冷却水泵/冷冻水泵运行正确反馈后，进行下一步。如果没有接收到冷却水泵/冷冻水泵运行反馈则认为对应的冷冻机组不能使用，停止前面发出的所有设备动作指令，重新进行选定水冷冷水机组的程序。
Ø 开冷却塔
当冷却水泵/冷冻水泵正常运行后，系统发出指令开启冷却塔，系统收到冷却塔运行正确反馈后进行下一步，如果没有接收到冷却塔运行反馈则认为该冷却塔故障，然后停止前面发出的所有设备动作指令，重新进行冷却塔选定程。
Ø 开冷水机组
冷冻水泵/冷却水泵/冷却塔/相关电动阀正确开启后，群控系统发出开启待投入机组的指令。当群控系统接收冷冻机组正确运行的指令后，完成该冷冻机组系统启动的全部步骤。如果没有收到接收冷冻机组正确运行反馈，则系统认为该冷冻机组不能使用停止前面发出的所有设备动作指令后重新进行选定冷水机组的程序。
2) 冷水机组制冷系统的关闭
当群控系统接收到关闭命令时（负荷满足或手动停止等），制冷系统按下列顺序关闭制冷系统。
Ø 选定停止冷水机组
控制程序首先选定处运行状态（设定为“首开末停”或者“固定启停”的机组除外）、远程控制状态且运行时间相对较多的机组作为即将停止运行的机组，然后发出停止机组的指令。
Ø 关冷却泵
在冷冻机组正确关闭后，延时后关闭一台冷却水泵。
Ø 选定停止冷却塔
在冷冻机组正确关闭，控制程序选定处运行状态、远程控制状态且运行时间相对较多的冷却塔并停止其运行。
Ø 关冷冻水泵
在冷冻机组正确关闭，延时后关闭一台冷冻水泵。
2.2 依据温度的机组台数控制
此功能确定此时系统的负荷平衡情况，并根据机组供水温度和系统剩余冷量来对机组加减机进行控制。
Ø 增加机组台数
群控系统根据末端负荷（依据供水温度和流量）的需求来判断运行机组的台数，当出水温度达到7.5摄氏度（可设）并保持10分钟（可设），已运行的机组已满载（可限定在高效区运行）时，投入未运行的机组。
Ø 减少机组台数
群控系统根据末端负荷（依据供水温度和流量）的需求来判断运行机组的台数，当出水温度达到7摄氏度（可设）并保持10分钟（可设），并且有二台以上机组运行时。群控系统会根据系统的冗余冷量要判断是否可以减机，目的是保证正在运行机组的额定冷量能够满足负荷需求。
2.3 冷却塔风机控制
Ø 一个固定用户定义的“冷却水进水温度”设定值
Ø 通过恒定湿球温度偏差演算的“恒定温度偏差设定值”
CSM ECO系统根据固定的冷却水温设定值或是通过湿球温度来控制冷却塔风机的台数，并且群控系统自动平均冷却塔的运行时间，延长冷却塔系统的整体寿命。群控系统监控每个冷却塔的总运行时间，当群控系统决定增加冷却塔时，会启动运行时间最短的冷却塔（即下一个开启冷却塔）。当负荷减少到需要减少一台冷却塔的时候，群控系统会停止运行时间最长的冷却塔（即下一个关闭冷却塔）。如果冷却塔报告出错，群控系统会在没有开启的冷却塔中，根据最短运行时间，选择下一台冷却塔启动（即一下个开启冷却塔）。另外，“运行时间手动重置”功能是当冷却塔因故障被更换时使用的。对于希望长时间运行在部分负荷状态的系统，群控系统会根据预设时间，轮流关闭冷却塔。
冷却塔控制图
2.4 冷冻水泵的频率控制
此功能可以对该项目中的冷冻水泵/冷却水泵进行控制。所有的水泵都具有以下的输入输出：
Ø 开关量控制输出（开/关）
Ø 开关量反馈（开/关）
Ø 开关量过热报警输入（正常/报警）
Ø 开关量手/自动状态输入（手动/自动）
Ø 水状态检测（正常/报警）
CSM ECO™提供了开关量输出信号，用来控制水泵的启停；提供了一个开关量反馈信号来检测水泵的运行情况。水泵的反馈信号可以连接到水泵电柜中的继电器、压差开关，或者一个水流开关。水泵的故障信息取自水泵的热继电器，当水泵过载运行时，热继电器会输出一个信号到控制系统，控制系统会切断水泵的电源，投入备用泵投入运行或停止对应的在运行中的主机。手动/自动可以切换本地和远程控制，当切到自动状态时水泵受控制系统控制，当切到手动状态时受本地控制不受控制系统控制。系统会记录每台水泵的运行时间，并且为每台水泵提供了一个手动复位功能。当某台水泵由于故障而被一台新的水泵替换时，可以将这台新水泵的运行时间复位为零。CSM ECO支持变频水泵控制，并通过调整水泵转速来维持用户负荷侧的压力稳定和冷却侧的最优水温。变频水泵加机条件：计算的转速总和>（水泵最小转速x运行水泵数量）+ 水泵最小转速；变频水泵减机条件：计算的转速总和=水泵最小转速x运行水泵数量；系统会记录每台水泵的运行时间，并且为每台水泵提供了一个手动复位功能。当某台水泵由于故障而被一台新的水泵替换时，可以将这台新水泵的运行时间复位为零。

变频泵控制
3. 节能策略
3.1 机组台数＆顺序启停控制
该控制策略提供机房系统的最优化启动、顺序启动及运行台数控制，以使机组总制冷量满足负荷端需求。该功能根据建筑负荷需求、机组状态及辅助设备状态等信息来判断机组是否投入运行。有软启动功能、首启末停机组设定、下一台启/停判定、系统冷冻水循环功能、机组限制启动功能等。根据末端负荷需求的增加/减少或旁通管流量变化，确定运行加/减机功能的最佳时机，减少机组浪费使用的状况发生。
控制策略任务:
Ø 计算下一台主机是否可以运行
Ø 当机房在允许状态且又无主机运行时进入循环运行
Ø 确定下一步哪台开哪台关
Ø 根据当前负荷作加减机运行
Ø 在冷起动时作软启动

机组台数＆顺序启停控制
3.2 冷冻水温度重置（基于总供回水温差）
通过实际冷冻水总供回水温差与设计温差之间的偏离情况对冷冻水供水设定温度（系统设定点）进行相应的重置，当实际温差高于或低于温差设定值的状态并持续超过重置延时间设定值时，系统实际设定值将在系统温度设定最大限定值和最小值之间调节（系统实际设定值+/-重置偏差设定值）。冷冻水出水温度重置还可以基于负荷端阀门开度反馈信号、恒定回水温度等因素确定。系统加机需满足：冷冻水供水温度大于实际系统设定点冷冻水供水温度.重置功能的应用是对系统实际系统设定点根据系统负荷进行重置，有利于系统的节能。
冷冻水温度重置有以下控制策略：
Ø 固定温差
Ø 外部阀门信号、楼宇信号
Ø 固定冷冻水回水温度
Ø 室外温度、回水温度变化率

冷冻水温度重置

3.3 供回水管流量控制
控制特点：
Ø 当有一台或者更多水泵开始运行时，该控制策略将启动。
Ø 控制策略通过末端压差控制旁通阀水流量，保证通过每台机组的流量不变，
Ø 该控制策略适用于末端盘管采用两通阀控制的系统。

总供水管流量控制
3.4 机组启动/停机时间优化
此功能用于客户希望系统在预设时间上达到设定的冷冻水回水温度，CSM自动计算出最优化的机组启动时间。换句话说，CSM计算出系统达到期望的冷冻水回水温度，机组应在何时启动，这个启动时间将根据期望的冷冻水回水温度、室外环境温度、时间表上设定时间、上一天实际的优化启动时间以及系统实际冷冻水回水温度降低速率取样等参数综合计算而得。时间计划表和期望的冷冻水回水温度由操作者进行设定。此功能同样可以优化机房系统的停机时间。

以某办公楼为例
3.5 CSM ECO™其它控制策略
Ø 总览系统模式、机组运行冷量及剩余冷量（冷吨）和运行百分比；
Ø 系统满载提示
Ø 环境温度锁定
Ø 基于负荷或流量来确定冷负荷
Ø 通过固定顺序、运行时数或启动次数进行机组顺序启停
Ø 冷冻水循环检测系统负荷
Ø 外部报警
Ø 首末机组设定
Ø 机组冷量限制
Ø 机组故障诊断
Ø …
4. 集中控制管理站
4.1 McQuayWeb用户界面
与单调的工程图操作界面相比，McQuayWeb提供的Flash界面使得机房系统管理不再乏味，您通过浏览动态绚丽的图形界面，掌握详尽的设备信息和系统状态，也可选配带有WIFI功能的平板电脑（10寸）来无线体验机房操作的便利。
Ø 2D/3D图形显示
Ø 用户管理
Ø 报警记录
Ø 事件邮件通知
Ø 操作活动日志
Ø 点趋势图（可设置多点）
Ø 时间计划表
Ø 预报警
Ø …

WEB 图形界面：管理站界面

4.2 与第三方集成
对配有BAS (Building Automation System)楼宇自动化系统的用户，我们提供标配的BACnet IP 协议文本，以便客户将暖通机房数据集成至第三方软件进行监控等操作。也可以根据客户需求提供其它协议的通讯集成。

第三方集成
5. 相关案例
麦克维尔CSM ECO™系统已在国内外应用于众多项目中,获得了良好的社会反馈。

黄山香茗酒店

科锐半导体

星河发展中心

虹欧显示器

北京SOHO

杭州航天电子

深圳人民医院

杭州第二人民医院
更多信息请参考CSM典型项目册！

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