冷却系统变流量节能控制方法及系统与流程

本技术涉及工业冷却系统节能控制，尤其涉及冷却系统变流量节能控制方法及系统。

背景技术：

1、工业冷却系统在现代工业生产中扮演着不可或缺的角色，其核心构成包括冷却塔、冷却水泵、循环管路以及配套的控制装置，共同作用于为各类生产设备提供稳定冷却水，及时移除设备运行中产生的热量，保障生产流程的连续性与稳定性。冷却水供水温度作为关键运行参数，对生产设备的能效表现、使用寿命及安全状态具有决定性影响；当供水温度超出合理范围时，不仅会降低设备运行效率，还可能诱发设备跳机或造成不可逆的机械损伤，进而中断生产并带来重大经济损失。为应对能耗挑战，现有技术普遍引入变频调速机制，通过实时调整冷却水泵转速以优化冷却水流量，同时调控冷却塔风机转速以增强或减弱散热效果，力求在满足冷却需求的同时最小化水泵与风机的电力消耗。在工程实践中，冷却系统控制逻辑主要依赖“预设多运行模式叠加瞬时阈值切换”策略，即预先根据冷却水温度、压力等工况参数设定多组运行模式，每种模式对应特定的水温压力梯度与水泵风机转速组合，当监测参数瞬时突破预设阈值时，系统立即在不同模式间强制切换。此外，冷却系统供应商往往将冷却系统自身电耗降至最低作为唯一优化导向，倾向于通过提升冷却水出水温度来削减制冷机组、水泵及风机的整体能耗。

2、现有技术中，冷却侧追求“电耗最小化”与设备侧要求“温度稳定化”的目标存在根本性冲突，且二者能耗度量尺度无法直接比较；若过度侧重冷却系统节能而持续抬升冷却水温度，将直接推高生产设备的运行能耗，并大幅增加设备故障停机概率，最终导致“生产设备加冷却系统”的综合能耗不降反升，充分暴露局部优化无法达成全局节能的固有矛盾。同时，基于单一瞬时参数的硬阈值切换机制响应迟滞，在生产负荷动态波动场景下，系统频繁在相邻运行模式间振荡切换，不仅产生额外电能浪费，还会加剧设备机械磨损，缩短关键部件使用寿命。本质上，现有控制体系缺失一种能够智能识别“设备安全运行上限”与“冷却系统能力下限”边界条件，并在该区间内自动定位与动态追踪全局能效最优平衡点的协同机制，因而无法在确保设备安全运行的前提下，实现冷却系统与生产设备的深度节能协同。

3、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种冷却系统变流量节能控制方法及系统，旨在保障设备安全运行的同时实现冷却系统与生产设备的深度节能协同，降低综合能耗并减少系统振荡。

2、为实现上述目的，本技术提出一种冷却系统变流量节能控制方法，所述的方法包括：

3、获取冷却水供水温度、预设的设备侧代价关系、预设的冷却侧代价关系以及生产设备的设备安全运行上限；其中，所述预设的设备侧代价关系用于表征所述冷却水供水温度越高、所述生产设备对应的能耗当量越大，所述预设的冷却侧代价关系用于表征所述冷却水供水温度越低、所述冷却系统对应的能耗当量越大；

4、将所述预设的设备侧代价关系与所述预设的冷却侧代价关系折算到同一能耗当量尺度并叠加，得到随所述冷却水供水温度变化的全局能耗当量关系；

5、将所述全局能耗当量关系在不超过所述设备安全运行上限的范围内取得极小值时对应的冷却水供水温度确定为平衡点；

6、基于所述冷却水供水温度与所述平衡点，确定趋近所述平衡点的冷却水供水温度设定值；

7、基于所述冷却水供水温度设定值，调节冷却水泵转速与冷却塔风机转速，使所述冷却水供水温度趋近所述冷却水供水温度设定值。

8、在一实施例中，所述预设的设备侧代价关系包括设备运行能耗代价关系与设备故障停机风险代价关系，所述设备运行能耗代价关系用于表征所述冷却水供水温度越高、所述生产设备的运行能耗越大，所述设备故障停机风险代价关系用于表征所述冷却水供水温度越高、所述生产设备发生故障停机的风险越大，所述预设的设备侧代价关系由所述设备运行能耗代价关系与所述设备故障停机风险代价关系折算到同一能耗当量尺度并叠加得到；

9、所述预设的冷却侧代价关系包括冷却水泵能耗代价关系与冷却塔风机能耗代价关系，所述冷却水泵能耗代价关系用于表征所述冷却水供水温度越低、所述冷却水泵的能耗越大，所述冷却塔风机能耗代价关系用于表征所述冷却水供水温度越低、所述冷却塔风机的能耗越大，所述预设的冷却侧代价关系由所述冷却水泵能耗代价关系与所述冷却塔风机能耗代价关系折算到同一能耗当量尺度并叠加得到。

10、在一实施例中，所述方法还包括：

11、获取设备侧参数与冷却侧参数，判断所述冷却水供水温度、所述设备侧参数与所述冷却侧参数所构成的运行数据是否满足预设的数据量条件；

12、若所述运行数据满足预设的数据量条件，则基于所述运行数据，周期性校正所述预设的设备侧代价关系与所述预设的冷却侧代价关系；

13、若所述运行数据不满足预设的数据量条件，则保持所述预设的设备侧代价关系与所述预设的冷却侧代价关系不变。

14、在一实施例中，将所述全局能耗当量关系在不超过所述设备安全运行上限的范围内取得极小值时对应的冷却水供水温度确定为平衡点的步骤包括：

15、将所述预设的设备侧代价关系与所述预设的冷却侧代价关系折算到同一能耗当量尺度，得到设备侧当量关系与冷却侧当量关系；

16、基于所述设备侧当量关系与所述冷却侧当量关系，确定设备侧边际当量与冷却侧边际当量；所述设备侧边际当量用于表征所述冷却水供水温度升高时所述生产设备对应的能耗当量的增大量，所述冷却侧边际当量用于表征所述冷却水供水温度降低时所述冷却系统对应的能耗当量的增大量；

17、将所述设备侧边际当量与所述冷却侧边际当量相等时所对应的冷却水供水温度确定为所述平衡点，并使所述平衡点不超过所述设备安全运行上限。

18、在一实施例中，基于所述设备侧当量关系与所述冷却侧当量关系，确定设备侧边际当量与冷却侧边际当量的步骤包括：

19、基于所述设备侧当量关系与所述冷却侧当量关系，以及所述冷却水供水温度、所述生产设备对应的能耗当量与所述冷却系统对应的能耗当量在所述冷却系统自然运行过程中的变化，确定所述冷却水供水温度的变化量、所述生产设备对应的能耗当量的变化量以及所述冷却系统对应的能耗当量的变化量；

20、将所述生产设备对应的能耗当量的变化量与所述冷却水供水温度的变化量进行比较，得到所述设备侧当量关系的变化率，作为所述设备侧边际当量；

21、将所述冷却系统对应的能耗当量的变化量与所述冷却水供水温度的变化量进行比较，得到所述冷却侧当量关系的变化率，作为所述冷却侧边际当量。

22、在一实施例中，将所述全局能耗当量关系在不超过所述设备安全运行上限的范围内取得极小值时对应的冷却水供水温度确定为平衡点的步骤包括：

23、以所述设备安全运行上限作为所述平衡点的搜索范围的上边界；

24、在所述冷却系统以最大冷却能力运行时，根据所述冷却水供水温度是否仍持续升高或无法降低，在线识别所述冷却系统的冷却能力下限；

25、将所述冷却能力下限作为所述平衡点的搜索范围的下边界；

26、在所述上边界与所述下边界之间的搜索范围内，确定所述全局能耗当量关系取得极小值时对应的冷却水供水温度，作为所述平衡点；若所述极小值对应的冷却水供水温度低于所述下边界，则将所述下边界作为所述平衡点。

27、在一实施例中，所述平衡点通过以下方式跟踪更新：

28、获取设备侧参数与冷却侧参数，基于所述设备侧参数与所述冷却侧参数的变化，确定所述预设的设备侧代价关系与所述预设的冷却侧代价关系是否发生变化；

29、将所述平衡点的漂移与所述冷却水供水温度相对于所述冷却水供水温度设定值的跟踪误差相区分，仅当所述冷却水供水温度已趋近所述冷却水供水温度设定值且所述预设的设备侧代价关系或所述预设的冷却侧代价关系发生变化时，判定所述平衡点发生漂移；

30、当判定所述平衡点发生漂移时，基于所述预设的设备侧代价关系与所述预设的冷却侧代价关系，重新确定所述平衡点，得到更新后的平衡点；

31、将所述更新后的平衡点作为所述平衡点，用于所述冷却水供水温度设定值的确定。

32、在一实施例中，确定趋近所述平衡点的冷却水供水温度设定值的步骤包括：

33、基于所述冷却水供水温度与所述平衡点之间的偏差，确定调整方向与调整幅度；

34、仅在所述调整方向经连续多个控制周期保持相同时，按照所述调整方向与所述调整幅度调整所述冷却水供水温度设定值；

35、随着所述冷却水供水温度设定值接近所述平衡点，逐步缩小所述调整幅度；

36、当所述冷却水供水温度与所述平衡点之间的偏差落入收敛死区时，停止调整，得到趋近所述平衡点的冷却水供水温度设定值。

37、在一实施例中，所述的方法还包括：

38、判断所述冷却水供水温度是否逼近所述设备安全运行上限；

39、若所述冷却水供水温度逼近所述设备安全运行上限，则将所述冷却水泵转速与所述冷却塔风机转速调节至最高允许工况，以最大冷却能力运行；

40、当所述冷却水供水温度回落至所述设备安全运行上限以下的预设安全回差范围之后，恢复基于所述平衡点确定所述冷却水供水温度设定值。

41、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种冷却系统变流量节能控制系统，所述冷却系统变流量节能控制系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的冷却系统变流量节能控制程序，所述冷却系统变流量节能控制程序配置为实现所述的冷却系统变流量节能控制方法的步骤。

42、本技术提出的冷却系统变流量节能控制方法及系统，通过将设备侧与冷却侧代价关系折算到统一能耗当量尺度并叠加形成全局能耗当量关系，进而确定安全边界内的能效最优平衡点，实现冷却水供水温度的动态智能调控，能够智能识别设备安全运行上限与冷却系统能力下限边界条件，并在该区间内自动定位与动态追踪全局能效最优平衡点，从而在保障设备安全运行的同时实现冷却系统与生产设备的深度节能协同，降低综合能耗并减少系统振荡，延长设备使用寿命。