可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的製作方法
2023-05-26 12:50:31
專利名稱：可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中央空調系統，具體地說，是涉及一種能實現自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統。
背景技術：
目前，在中央空調領域中，冷凍水泵與冷卻水泵採用定頻水泵，由於定頻電機只能通過改變轉差率調速，而當轉差率增大後，電機的能耗又飛速的上升，因此，如果採用定頻水泵來控制系統水流量，無法達到真正節能的目的，或者說節能效果不好。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術中的上述缺陷，提供一種可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，能精確控制中央空調系統的冷凍水及冷卻水的流量，並可降低中央空調系統的能耗。
為實現上述目的，本實用新型提供的技術方案如下構造一種可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，包括冷水機組、與冷水機組相連接的冷卻塔及空調末端，設置在冷水機組與冷卻塔相連接的冷卻回水管道上的冷卻水泵，設置在冷水機組與空調末端相連接的冷凍回水管道上的冷凍水泵，還包括一PLC控制器，在冷水機組與冷卻塔相連接的冷卻出水管道上設有冷卻出水溫度傳感器，所述冷卻出水溫度傳感器與PLC控制器的輸入接口相連接，PLC控制器的輸出接口通過變頻器與冷卻水泵相連接；在冷水機組與空調末端相連接的冷凍回水管道上設有冷凍回水溫度傳感器，在冷水機組與空調末端相連接的冷凍出水管道上設有冷凍出水溫度傳感器，在冷水機組與空調末端相連接的冷凍出水管道上還設有冷凍水流量傳感器，所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器和冷凍水流量傳感器與PLC控制器的輸入接口相連接；PLC控制器的輸出接口通過變頻器與冷凍水泵相連接。
所述PLC控制器還設有一與其相連接的觸摸控制顯示屏。
通過冷卻出水溫度傳感器檢測冷卻水出水溫度，PLC控制器將冷卻出水溫度傳感器感應到的溫度值與用戶設定的溫度值作比較，並輸出一個PID控制值給變頻器，該控制值為0～10V、2～10V或4～20mA的標準模擬信號，變頻器經過運算後輸出相應頻率的電源信號給冷卻水泵，實現冷卻水流量的自動調節，其計算簡式如下 式中TQc(實際)表示冷卻水出水的實際溫度；TQc set(設定)表示冷卻水出水的設定溫度。
通過冷凍回水溫度傳感器和冷凍出水溫度傳感器感應到冷凍回水溫度TDh及冷凍出水溫度TDc可以得出冷凍水進出水溫差ΔT；通過流量傳感器感應到冷凍水流量QD；根據ΔTD與QD可計算出冷凍水經過冷水機組後的能量差WD，即冷水機組的負荷，冷水機組的負荷是隨著中央空調系統空調末端冷量的變化而不斷變化的，因此冷水機組任一時刻的負荷WD，就對應空調末端任一時刻所需的冷量，也就是對應該時刻冷凍水系統所需的水流量，所以可以通過WD與用戶設定的冷水機組能量WDset進行比較，WDset為冷水機組額定負荷，經PLC控制器進行PID運算後，並輸出一個PID控制值給變頻器，該控制值為0～10V、2～10V或4～20mA的標準模擬信號，變頻器根據PLC輸入的信號實現10～120Hz的變頻調速。從而改變了冷凍水泵的水流量，實現中央空調系統冷凍水流量的自動調節，其計算簡式如下 式中TDh表示冷凍回水溫度；TDc表示冷凍出水溫度；ΔT表示冷凍水進出水溫差；QD表示冷凍水流量QD；WD表示系統的實際負荷；WDset表示設定的系統負荷。
本實用新型所述可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的有益效果是採用PLC控制器結合PID算法，PID信號傳送到變頻器，通過變頻器調節冷凍水泵及冷卻水泵，能精確的控制中央空調系統的冷凍水及冷卻水的流量，既滿足中央空調空調末端的使用要求又能達到節約能量的目的，並且控制精度更高，採用的PLC控制器還能夠實時檢測系統的運行狀態，並反饋到PLC控制器，及時做出相應的輸出控制並且系統設置了多種保護功能，當系統變頻器出現故障時，可發出報警信息並自動切段變頻器電源，同時引入市電直接對水泵供應電能，使系統保持正常運行，能夠監視各部件的運行狀態，出現故障時自動停機和發出報警信號。
以下結合附圖和實施例對本實用新型所述可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統作進一步說明
圖1是本實用新型可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的結構示意；圖2是本實用新型可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的控制流程框圖；圖3是本實用新型可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的電路原理圖。
具體實施方式
以下是本實用新型所述可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統的最佳實施例，並不因此限定本實用新型的保護範圍。
參照圖1、圖2、圖3，構造一種可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，包括冷水機組12、與冷水機組12相連接的冷卻塔1及空調末端8，設置在冷水機組12與冷卻塔1相連接的冷卻回水管道上的冷卻水泵2，設置在冷水機組12與空調末端8相連接的冷凍回水管道上的冷凍水泵7，還包括一PLC控制器4，在冷水機組12與冷卻塔1相連接的冷卻出水管道上設有冷卻出水溫度傳感器13，所述冷卻出水溫度傳感器13與PLC控制器4的輸入接口相連接，PLC控制器4的輸出接口通過變頻器3與冷卻水泵2相連接；在冷水機組12與空調末端8相連接的冷凍回水管道上設有冷凍回水溫度傳感器11，在冷水機組12與空調末端8相連接的冷凍出水管道上設有冷凍出水溫度傳感器10，在冷水機組12與空調末端8相連接的冷凍出水管道上還設有冷凍水流量傳感器9，所述冷凍回水溫度傳感器11、冷凍出水溫度傳感器10和冷凍水流量傳感器9與PLC控制器4的輸入接口相連接；PLC控制器4的輸出接口通過變頻器6與冷凍水泵7相連接。
所述PLC控制器4還設有一與其相連接的觸摸控制顯示屏5。
通過冷卻出水溫度傳感器13檢測冷卻水出水溫度，PLC控制器4將冷卻出水溫度傳感器13感應到的溫度值與用戶設定的溫度值作比較，並輸出一個PID控制值給變頻器3，該控制值為一個0～10V、2～10V或4～20mA的標準模擬信號，變頻器3經過運算後輸出相應頻率的電源信號給冷卻水泵2，實現冷卻水流量的自動調節，其計算簡式如下 式中TQc(實際)表示冷卻水出水的實際溫度；TQc set(設定)表示冷卻水出水的設定溫度。
通過冷凍回水溫度傳感器11和冷凍出水溫度傳感器10感應到冷凍回水溫度TDh及冷凍出水溫度TDc可以得出冷凍水進出水溫差ΔT；通過冷凍水流量傳感器9感應到冷凍水流量QD；根據ΔTD與QD可計算出冷凍水經過機組後的能量差WD，即冷水機組12的負荷，冷水機組12的負荷是隨著中央空調系統空調末端8冷量的變化而不斷變化的，因此冷水機組12任一時刻的負荷WD，就對應空調末端8任一時刻所需的冷量，也就是對應該時刻冷凍水系統所需的水流量，所以可以通過WD與用戶設定的冷水機組12能量WDset進行比較，WDset設定值為冷水機組12額定負荷，經PLC控制器4進行PID運算後，並輸出一個PID控制值給變頻器3，該控制值為0～10V、2～10V或4～20mA的一個模擬信號，變頻器6根據PLC控制器4輸入的信號實現10～120Hz的變頻調速，從而改變了冷凍水泵7的水流量，實現冷卻水量的自動調節，其計算簡式如下 式中TDh表示冷凍回水溫度；TDc表示冷凍出水溫度；ΔT表示冷凍水進出水溫差；QD表示冷凍水流量QD；WD表示系統的實際負荷；WDset表示設定的系統負荷。
當按下開機按鈕後，PLC控制器4首先對系統傳感器進行檢測，正常後接著檢測與冷卻水泵2相連接的變頻器3，正常後，啟動冷卻水泵2，即冷卻水泵2按100％額定負荷啟動，冷卻水泵2的原始設定值也可根據實際情況調整，冷卻水泵2運行5秒後，如果這時PLC控制器4檢測到與冷凍水泵2相連接的變頻器4也正常後，啟動冷凍水泵7，冷凍水泵7按100％額定負荷啟動，冷凍水泵7原始設定值也可根據實際情況調整，運行30秒後，啟動冷水機組12，冷水機組12原始設定值，可根據實際情況調整，穩定運行5分鐘後，PLC控制器4開始將冷卻出水溫度傳感器13，冷凍回水溫度傳感器11、冷凍出水溫度傳感器10及冷凍水流量傳感器9反饋過來的信號進行運算並輸出相應的PID控制信號傳送至變頻器3、6，對冷卻水泵2及冷凍水泵7進行調節，從而實現冷卻水及冷凍水流量自動調節。
冷卻水流量控制通過冷卻出水溫度傳感器13檢測冷卻水出水溫度，PLC控制器4將冷卻出水溫度傳感器13感應到的溫度值與用戶設定的溫度值作比較，並輸出一個PID控制值給變頻器3，該控制值為一個0～10V、2～10V或4～20mA的標準模擬信號，變頻器3經過運算後輸出相應頻率的電源信號給冷卻水泵2，從而改變了冷卻水泵2的水流量。
通過冷凍回水溫度傳感器11和冷凍出水溫度傳感器10感應到冷凍回水溫度TDh及冷凍出水溫度TDc可以得出冷凍水進出水溫差ΔT；通過冷凍水流量傳感器9感應到冷凍水流量QD；根據ΔTD與QD可計算出冷凍水經過機組後的能量差WD，即冷水機組12的負荷，冷水機組12的負荷是隨著中央空調系統空調末端8冷量的變化而不斷變化的，因此冷水機組12任一時刻的負荷WD，就對應空調末端8任一時刻所需的冷量，也就是對應該時刻冷凍水系統所需的水流量，所以可以通過WD與用戶設定的冷水機組12能量WDset進行比較，WDset設定值為冷水機組12額定負荷，經PLC控制器4進行PID運算後，並輸出一個PID控制值給變頻器3，該控制值為0～10V、2～10V或4～20mA的一個模擬信號，變頻器6根據PLC控制器4輸入的信號實現10～120Hz的變頻調速，從而改變了冷凍水泵7的水流量。
變頻器3、6控制通過接收PLC控制器4發出的模擬信號來決定輸出電源的頻率，當系統變頻器3、6出現故障時，可發出報警信息並自動切斷變頻器電源，同時引入市電直接對冷卻水泵2及冷凍水泵7供應電，使系統保持正常運行。
權利要求1.一種可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，包括冷水機組、與冷水機組相連接的冷卻塔及空調末端，設置在冷水機組與冷卻塔相連接的冷卻回水管道上的冷卻水泵，設置在冷水機組與空調末端相連接的冷凍回水管道上的冷凍水泵，其特徵在於，還包括一PLC控制器，在冷水機組與冷卻塔相連接的冷卻出水管道上設有冷卻出水溫度傳感器，所述冷卻出水溫度傳感器與PLC控制器的輸入接口相連接，PLC控制器的輸出接口通過變頻器與冷卻水泵相連接；在冷水機組與空調末端相連接的冷凍回水管道上設有冷凍回水溫度傳感器，在冷水機組與空調末端相連接的冷凍出水管道上設有冷凍出水溫度傳感器，在冷水機組與空調末端相連接的冷凍出水管道上還設有冷凍水流量傳感器，所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器和冷凍水流量傳感器與PLC控制器的輸入接口相連接；PLC控制器的輸出接口通過變頻器與冷凍水泵相連接。
2.根據權利要求1所述的可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，其特徵在於，所述與冷卻水泵相連接的變頻器，其輸入端與PLC控制器的輸出接口相連接，其輸出端與冷卻水泵的輸入接口相連接。
3.根據權利要求1所述的可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，其特徵在於，所述與冷凍水泵相連接的變頻器，其輸入端與PLC控制器的輸出接口相連接，其輸出端與冷凍水泵的輸入接口相連接。
4.根據權利要求1所述的可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，其特徵在於，所述PLC控制器還設有一與其相連接的觸摸控制顯示屏。
專利摘要本實用新型公開了一種可自動調節冷卻水及冷凍水流量的中央空調系統，包括冷水機組、與冷水機組相連接的冷卻塔及空調末端，設置在冷水機組與冷卻塔相連接的冷卻回水管道上的冷卻水泵，設置在冷水機組與空調末端相連接的冷凍回水管道上的冷凍水泵，還包括一PLC控制器，與該LC控制器相連接的變頻器，通過變頻器分別對冷卻水泵及冷凍水泵進行調節，能精確的控制中央空調系統的冷凍水及冷卻水的流量，既滿足中央空調空調末端的使用要求又能達到節約能量的目的，並且控制精度更高。
文檔編號F24F11/02GK2909078SQ200520121208
公開日2007年6月6日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者方沛明 申請人:東莞市廣大製冷有限公司