一种二次泵全变频变流量机房及其控制方法与流程

1.本发明涉及温度调控技术领域，特别是涉及一种二次泵全变频变流量机房及其控制方法。


背景技术：

2.一个完整、合格的中央空调系统(流量机房)，需要硬件连接和自控支持。流量机房一般采用二次泵系统实现温度调控，但是传统的二次泵系统中，一次侧与二次侧采用旁通管进行连接，这种连接方式在换热主机温差较小或末端负荷换热变差时，会降低换热主机的效率，且换热主机在二次侧的负荷减小时，容易出现换热主机频繁启停的现象，造成换热主机故障率高，资源浪费的后果。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种二次泵全变频变流量机房及其控制方法，通过设置水箱在换热主机工作时进行储能，能够在末端设备组换热需求小时，仅采用水箱进行换热，进而避免换热主机频繁启停，降低换热主机故障率。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种二次泵全变频变流量机房，包括：
6.换热机组模块、一次侧水泵、二次侧水泵和水箱；
7.所述水箱内设置有换热器；所述水箱的出水口与所述二次侧水泵的进水口连接；所述二次侧水泵的出水口与所述末端设备组的进水口连接；所述末端设备组的出水口与所述水箱的进水口连接；
8.所述换热器的出水口与所述一次侧水泵的进水口连接；所述一次侧水泵的出水口与所述换热机组模块的进水口连接；所述换热机组模块的出水口与所述换热器的进水口连接；
9.所述一次侧水泵的进水口还与所述末端设备组的出水口连接；所述换热机组模块的出水口还与所述二次侧水泵的进水口连接。
10.可选的，所述二次泵全变频变流量机房，还包括：
11.控制模块；
12.所述控制模块分别与所述一次侧水泵的控制端、所述二次侧水泵的控制端和所述换热机组模块的控制端连接；所述控制模块用于控制所述一次侧水泵、所述二次侧水泵和所述换热机组模块的开启，并在所述水箱处液体温度低于预设温度时，关闭所述换热机组模块和所述一次侧水泵；所述控制模块还用于调节所述一次侧水泵和所述二次侧水泵的运行功率。
13.可选的，所述二次泵全变频变流量机房，还包括：
14.第一三通接口和第一二通接口；
15.所述第一三通接口的第一端口、第二端口和第三端口分别与所述换热器的出水
口、所述一次侧水泵的进水口和所述末端设备组的出水口连接；
16.所述第二三通接口的第一端口、第二端口和第三端口分别与所述换热机组模块的出水口、所述换热器的进水口和所述二次侧水泵的进水口连接。
17.可选的，所述换热机组模块，具体包括：
18.多个换热主机；
19.多个换热主机的进水口均与所述一次侧水泵的出水口连接；多个换热主机的出水口均与所述水箱的第二进水口和所述二次侧水泵的进水口连接；多个换热主机的控制端均与所述控制模块连接。
20.可选的，所述换热主机的数量为2。
21.可选的，所述二次泵全变频变流量机房，还包括：
22.温度传感器组和压力传感器组；
23.所述温度传感器组与所述控制模块连接；所述温度传感器组中的多个温度传感器分别设置于所述换热机组模块的进水口、所述换热机组模块的出水口、所述末端设备组的进水口和所述末端设备组的出水口处；
24.所述压力传感器组与所述控制模块连接；所述压力传感器组中的多个压力传感器分别设置于所述换热机组模块的进水口、所述换热机组模块的出水口、所述末端设备组的进水口和所述末端设备组的出水口处；
25.所述控制模块将所述换热机组模块的进水口和出水口的温度差作为第一温度差、将所述换热机组模块的进水口和出水口的压力差作为第一压力差、将所述末端设备组的进水口和出水口的温度差作为第二温度差，将所述末端设备组的进水口和出水口的压力差作为第二压力差，并根据所述第一温度差和所述第一压力差，调节所述一次侧水泵的运行功率直至所述第一温度差处于预设温度差范围且所述第一压力差处于预设压力差范围；所述控制模块还用于根据所述第二温度差和第二压力差，调节所述二次侧水泵的运行功率直至所述第二温度差处于预设温度差范围且所述第二压力差处于预设压力差范围。
26.一种二次泵全变频变流量机房的控制方法，包括：
27.获取末端设备组的运行状态；
28.在所述末端设备组中存在处于开启状态的设备时，开启换热机组模块、一次侧水泵和二次侧水泵；
29.获取第一温度差、第二温度差、第一压力差和第二压力差；所述第一温度差为所述换热机组模块的进水口和出水口的温度差；所述第一压力差为所述换热机组模块的进水口和出水口的压力差；所述第二温度差为所述末端设备组的进水口和出水口的温度差；所述第二压力差为所述末端设备组的进水口和出水口的压力差；
30.根据所述第一温度差和所述第一压力差，调节所述一次侧水泵的运行功率，直至所述第一温度差处于预设温度差范围且所述第一压力差处于预设压力差范围；
31.根据所述第二温度差和第二压力差，调节所述二次侧水泵的运行功率，直至所述第二温度差处于预设温度差范围且所述第二压力差处于预设压力差范围；
32.获取水箱处液体温度；
33.在所述水箱处液体温度满足供能条件时，关闭所述一次侧水泵和所述换热机组模块中所有的换热主机；所述供能条件为：在二次泵全变频变流量机房供冷时所述水箱处液
体温度低于用户预设温度；或者在二次泵全变频变流量机房供热时所述水箱处液体温度高于用户预设温度。
34.可选的，所述方法，还包括：
35.在所述水箱处液体温度满足所述供能条件时，获取换热机组模块的出水口处的温度；
36.在换热机组模块的出水口处的温度满足换热机组模块调整条件时，获取加载率指标；所述换热机组模块调整条件为：在二次泵全变频变流量机房供冷时换热机组模块的出水口处的温度低于用户预设温度；或者在二次泵全变频变流量机房供热时换热机组模块的出水口处的温度高于用户预设温度；所述加载率指标为所述换热机组模块中所有处于运行状态的换热主机的加载率的中位数；
37.在所述加载率指标低于加载率阈值时，关闭所述换热机组模块中运行时间最长的换热主机，并返回步骤“获取水箱处液体温度”。
38.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
39.本发明公开了一种二次泵全变频变流量机房及其控制方法，二次泵全变频变流量机房包括：换热机组模块、一次侧水泵、二次侧水泵和水箱；水箱内设置有换热器；水箱的出水口与二次侧水泵的进水口连接；二次侧水泵的出水口与末端设备组的进水口连接；末端设备组的出水口与水箱的进水口连接；换热器的出水口与一次侧水泵的进水口连接；一次侧水泵的出水口与换热机组模块的进水口连接；换热机组模块的出水口与换热器的进水口连接；一次侧水泵的进水口还与末端设备组的出水口连接；换热机组模块的出水口还与二次侧水泵的进水口连接。本发明的目的是提供一种二次泵全变频变流量机房及其控制方法，通过设置水箱在换热主机工作时进行进行储能，能够在末端设备组换热需求小时，仅采用水箱进行换热，进而避免换热主机频繁启停，降低换热主机故障率，达到节能的目的。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的结构示意图；
42.图2为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的第一运行图；
43.图3为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的第二运行图；
44.图4为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的第三运行图；
45.图5为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的第四运行图；
46.图6为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的第一组成示意图；
47.图7为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的第二组成示意图；
48.图8为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的控制方法流程图。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.本发明的目的是提供一种二次泵全变频变流量机房及其控制方法，通过设置水箱在换热主机工作时进行储能，能够在末端设备组换热需求小时，仅采用水箱进行换热，进而避免换热主机频繁启停，降低换热主机故障率。。
51.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
52.图1为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的结构示意图，图中，1和3均为电动开关阀；2和4均为换热主机，是用来制热制冷的主设备，5为二次侧水泵，对用户侧用水进行循环；6-8均为末端用户设备；9-11均为末端设备电动阀，用于控制末端设备的运行状态；12为一次侧水泵，对机组模块进行水流循环；13为水箱，14和15均为温度传感器，分别用来检测末端用户侧的入水温度和出水温度，16和17均为数字温度传感器，分别用来检测机组模块出水和进水温度；18和19均为压力传感器，分别用于检测用户进水和出水的压力；20和21均为压力传感器，分别用于检测机组进水、出水压力。其中，一次侧水泵和二次侧水泵均为变频水泵。此外图中用方框框出的1-4分别表示控制模块、一次侧、二次侧和末端设备组，u3表示换热机组模块。
53.如图1所示，本发明提供了一种二次泵全变频变流量机房，包括：
54.换热机组模块、一次侧水泵、二次侧水泵和水箱；
55.水箱内设置有换热器；水箱的出水口与二次侧水泵的进水口连接；二次侧水泵的出水口与末端设备组的进水口连接；末端设备组的出水口与水箱的进水口连接；
56.换热器的出水口与一次侧水泵的进水口连接；一次侧水泵的出水口与换热机组模块的进水口连接；换热机组模块的出水口与换热器的进水口连接；
57.一次侧水泵的进水口还与末端设备组的出水口连接；换热机组模块的出水口还与二次侧水泵的进水口连接。
58.此外，本发明提供的二次泵全变频变流量机房，还包括：
59.控制模块；
60.控制模块分别与一次侧水泵的控制端、二次侧水泵的控制端和换热机组模块的控制端连接；控制模块用于控制一次侧水泵、二次侧水泵和换热机组模块的开启，并在水箱处液体温度低于预设温度时，关闭换热机组模块和一次侧水泵。控制模块还用于调节一次侧水泵和二次侧水泵的运行功率。
61.此外，二次泵全变频变流量机房还包括：
62.第一三通接口和第一二通接口；
63.第一三通接口的第一端口、第二端口和第三端口分别与换热器的出水口、一次侧水泵的进水口和末端设备组的出水口连接；
64.第二三通接口的第一端口、第二端口和第三端口分别与换热机组模块的出水口、换热器的进水口和二次侧水泵的进水口连接。
65.其中，换热机组模块，具体包括：
66.多个换热主机；
67.多个换热主机的进水口均与一次侧水泵的出水口连接；多个换热主机的出水口均与水箱的第二进水口和二次侧水泵的进水口连接；多个换热主机的控制端均与控制模块连接。
68.具体的，换热主机的数量为2。
69.此外，二次泵全变频变流量机房，还包括：
70.温度传感器组和压力传感器组；
71.温度传感器组与控制模块连接；温度传感器组中的多个温度传感器分别设置于换热机组模块的进水口、换热机组模块的出水口、末端设备组的进水口和末端设备组的出水口处；
72.压力传感器组与控制模块连接；压力传感器组中的多个压力传感器分别设置于换热机组模块的进水口、换热机组模块的出水口、末端设备组的进水口和末端设备组的出水口处；
73.控制模块将换热机组模块的进水口和出水口的温度差作为第一温度差、将换热机组模块的进水口和出水口的压力差作为第一压力差、将末端设备组的进水口和出水口的温度差作为第二温度差，将末端设备组的进水口和出水口的压力差作为第二压力差，并根据第一温度差和第一压力差，调节一次侧水泵的运行功率直至第一温度差处于预设温度差范围且第一压力差处于预设压力差范围；控制模块还用于根据第二温度差和第二压力差，调节二次侧水泵的运行功率直至第二温度差处于预设温度差范围且第二压力差处于预设压力差范围。
74.具体的，本发明提供的二次泵全变频变流量机房在一次侧系统开启后，具有如下流程：
75.当用户进水14低于设定值(制热)或高于设定值(制冷)时，系统发出加载程序指令，根据主机2和4运行时间对比(假设主机2运行时间小于主机4)，首先加载主机2(运行时间最小主机)，系统开启阀门1关闭阀门3，水泵根据设定的机组最小压差运行，例如设定40kp，变频水泵频率保持压力机组进出口处的压差40kp，当主机开始工作后，根据机组进出水温进行补偿调整。
76.补偿过程如下：根据公式q＝cm
△
t，当主机供冷(热)量q上升时，根据温差
△
t进行判断，当大于5度时，控制箱补偿pid提高机组的压差，增加机组水流量m,保证机组在不同环境下温差始终在设计状态(标准5度温差)，保证机组在不同温度环境下制冷(制热)性能变化，确保机组在设计温差范围内工作。
77.以下以制冷动态为例分析二次泵全变频变流量机房的工况：
78.工况a、如图2所示，当二次侧用户负荷(末端需求冷量)＝一次侧供冷量(主机供冷量)时，水流方向a-c-d-b-a水箱13处的水流e为0。
79.此时，若忽略精度影响，则温度传感器16和温度传感器14测得的温度相等；温度传感器15和温度传感器17测得的温度相等。
80.工况b、如图3所示，当二次侧用户负荷《一次侧供冷量时，水流方向a-c-d-b-a，储能水箱e水流方向a-b，机组对末端用户供冷的同时，对水箱13进行蓄能。
81.此时，温度传感器16和温度传感器14测得的温度相等；在水箱13的温度》温度传感器17测得的温度时，水箱可以继续蓄能。
82.在水箱13的温度《温度传感器17测得的温度，且温度传感器15测得的温度》水箱13的温度时，控制柜判断水箱温度低于设定温度，并且机组4的加载率低于50％时，控制柜发出停机指令，首先关闭机组4然后关闭一次泵12最后关闭电动阀3，如图4所示。
83.工况c，如图5所示，当二次侧用户负荷》一次侧供冷量时，水流方向a-c-d-b-a，水箱水流e方向为d-a。
84.由于机组供冷小于系统需求，温度传感器14测得的温度》温度传感器16测得的温度，且负荷侧供水温度大于设定温度上限时，系统开启阀门1并且加载主机2，机房运行状态循环到上述工况a。
85.具体的，本发明提供的二次泵全变频变流量机房的运行过程如下：
86.1、当末端设备全部或部分开启时，将阀门开启信号反馈到电控箱(俗称连锁)。控制柜首先开启二次侧水泵5，获取温度传感器14、15的温差值和压力传感器18、19传回的压差值。首先根据18、19压差值作为二次侧水泵5的运行频率的指标之一(例如设定100kp，控制柜根据18、19采集的压差控制水泵5运行)，保持18、19的压差在设定值，另外温度传感器14、15采集的温度差进行计算，如果温度差在5度以内保持水泵运行频率，如果温差大于5度，控制箱内部计算机pid自动补偿水泵的运行频率，(例如此时压差设定100kp，检测温差为6度，最终控制箱控制水泵以120kp的压差运行)。
87.根据温度传感器14与设定值进行比较，当温度高于设定温度时，控制箱根据机组的运行时间选择开启主机2，控制箱先发出开启阀1的信号，当控制箱收到阀1确认开启信号后，开启12，根据压力传感器20和21传回的压力数据，控制一次侧水泵12以设定的基本压差运行。当压差满足基本压差后，控制箱发出主机2开机命令，当主机运行后，检测温度传感器16和17的数据差值，当温差高于5度时，控制箱提高12的运行频率，反之则保持12的运行频率不变。
88.2、机组加载：当用户侧负荷较大时，主机2加载到100％时，并且用户侧温度偏离设定值很大时，控制箱执行加载程序，首先打开阀门3，得到阀门3反馈确认信号后，开启主机4，运行过程同上。
89.3、主机卸载：
90.(1)当换热机组模块出水温度达到设定温度，并且机组加载率下降时，判断此时机组加载率判断机组是否处于否高效区进而判断是否关闭部分主机。例如某机组高效区在60％-100％加载率范围，若机组加载率为40％，关闭一台运行时间较长的主机。
91.(2)制冷时，末端设备组出口与运行机组模块进水口的温差达到设定值(例如2度)并且末端设备组进水口的液体达到设定温度，此时控制箱判断换热机组模块供冷大于用户负荷需求，并且水箱13蓄能达到需求状态，控制箱发出关闭所有主机指令，由水箱供冷。
92.图8为本发明实施例中二次泵全变频变流量机房的控制方法流程图，如图8所示，本发明还提供了一种二次泵全变频变流量机房的控制方法，包括：
93.步骤801：获取末端设备组的运行状态；
94.步骤802：在末端设备组中存在处于开启状态的设备时，开启换热机组模块、一次侧水泵和二次侧水泵；
95.步骤803：获取第一温度差、第二温度差、第一压力差和第二压力差；第一温度差为换热机组模块的进水口和出水口的温度差；第一压力差为换热机组模块的进水口和出水口
的压力差；第二温度差为末端设备组的进水口和出水口的温度差；第二压力差为末端设备组的进水口和出水口的压力差；
96.步骤804：根据第一温度差和第一压力差，调节一次侧水泵的运行功率，直至第一温度差处于预设温度差范围且第一压力差处于预设压力差范围；
97.步骤805：根据第二温度差和第二压力差，调节二次侧水泵的运行功率，直至第二温度差处于预设温度差范围且第二压力差处于预设压力差范围；
98.步骤806：获取水箱处液体温度；
99.步骤807：在水箱处液体温度满足供能条件时，关闭一次侧水泵和换热机组模块中所有的换热主机；供能条件为：在二次泵全变频变流量机房供冷时水箱处液体温度低于用户预设温度；或者在二次泵全变频变流量机房供热时水箱处液体温度高于用户预设温度。
100.此外，本发明提供的二次泵全变频变流量机房的控制方法，还包括：
101.在水箱处液体温度满足供能条件时，获取换热机组模块的出水口处的温度；
102.在换热机组模块的出水口处的温度满足换热机组模块调整条件时，获取加载率指标；换热机组模块调整条件为：在二次泵全变频变流量机房供冷时换热机组模块的出水口处的温度低于用户预设温度；或者在二次泵全变频变流量机房供热时换热机组模块的出水口处的温度高于用户预设温度；加载率指标为换热机组模块中所有处于运行状态的换热主机的加载率的中位数；
103.在加载率指标低于加载率阈值时，关闭换热机组模块中运行时间最长的换热主机，并返回步骤“获取水箱处液体温度”。
104.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
105.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。