一种中央空调水泵的变频控制系统的制作方法

本发明涉及中央空调控制领域，特别是一种中央空调水泵的变频控制系统。

背景技术：

在采用大型空调的现代建筑中，空调系统的能耗大约占整个建筑能耗的百分之四十以上，所以，空调系统的节能设计和可靠的运行成了人们关注的焦点。

当空调使用的用户数发生较大变化时，整个系统的循环水量将产生一定的改变，这将导致系统实际需用压差发生较大波动。在实际运行中，系统差压值总是大大超过系统设计差压值，造成了能源的巨大浪费。要避免这一现象，必须由运行工及时地调节阀门节流或增加水泵运行台数来解决，这无疑增加了大量的人工，并造成能源的巨大浪费。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种中央空调水泵的变频控制系统，该空调变频控制系统，旨在通过计算机和变频调速技术的运用，根据系统的瞬时流量值，自动辨识出系统水泵最佳运行台数和运转频率，并实现系统的最大运行效率，做到真正意义上的节能。

本发明的技术方案是：

一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器、变频器、水泵、差压变送器和流量变送器，所述的plc控制器分别通过变频器、水泵、差压变送器和流量变送器与空调水系统串联；所述的变频器和空调水系统之间并联设置有多个水泵，所述的变频器是使水泵实现变频调速的控制器,所述的差压变送器和流量变送器并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器和流量变送器用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器进行信号处理，所述的plc控制器内设置有pid调节器。

优选的，所述的plc控制器还连接有触摸屏，所述的触摸屏用于提供plc的人机界面，同时还用于显示记录系统数据统计和历史数据。

所述plc控制器的控制过程是：

（1）、开始以一台水泵变频启动直至工频运行，并判断差压的实际采样值(△p)是否大于设定值(△p0)，如实际采样值(△p)小于设定值(△p0)将再启动第二台、第三台…、到第n台,且皆在工频下运行，一直到实际采样值(△p)大于设定值(△p0)，然后再通过pid调节器调节，同上同下地改变n台泵的运行频率，直到实际差压值(△p)基本等于设定值(△p0)，记录下此时的系统临界流量q0，通过查该水泵系统的控制曲线(即特性曲线上移△p0)和单台泵的等效率曲线，可以确定满足系统临界流量q0的水泵最佳运行台数n，再通过查单台泵的变频曲线，求得此时的n台泵的最佳运行频率。

（2）、当末段差压变化时，pid调节器将改变变频器的频率，从而改变流量，当流量的改变量（δq）大于系统设计流量的一定百分比后，该变频控制系统将在新的流量（q0+δq）下按照步骤（1）中所述的方法计算满足系统的差压要求所需要的水泵数量和水泵的工作频率。

优选的，所述的一定百分比是指流量的改变量（δq）大于系统设计流量的0.5%。后，该变频系统将在新的流量（q0+δq）下按照步骤（1）中所述的方法计算满足系统的差压要求所需要的水泵数量和水泵的工作频率。

优选的，所述的plc控制器为西门子plc控制器，所述的变频器为丹佛斯变频器，所述的差压变送器和流量变送器为西门子变送器。

优选的，所述的触摸屏为西门子触摸屏。

本发明的一种中央空调水泵的变频控制系统，依据水泵变频曲线和系统曲线计算出最佳运行模式后，使n台水泵在某最佳频率下运行。随着用户负载的不断变化，实际差压值会经常偏离设定值。为了侧底消除该水泵系统的剩余扬程，本变频控制系统将作进一步的pid调节。系统将差压变送器的实时反馈值与目标设定值比较，其差值被送入plc控制器的内部pid调节器，经过pid调节器运算后，输出频率信号对水泵进行调速,以达到消除差压动态偏差(e=0)的目的。

本发明的一种中央空调水泵的变频控制系统，将根据瞬时流量值和系统特性确定水泵并联运行数量和理想运转频率，然后再由接收到的差压信号与目标差压值进行比较，通过pid调节，确定并联水泵的实际运行频率，达到消除系统剩余扬程的目的。

通过对水泵的特性曲线计算，确定水泵的并联工作台数和工作频率，最大程度地发挥水泵的工作效率，从而达到节能的目的。

附图说明

图1为本发明一种中央空调水泵的变频控制系统的控制原理图；

图2为本发明一种中央空调水泵的变频控制系统的系统曲线/控制曲线/三台水泵并联变频特性的曲线图；

图3为本发明一种中央空调水泵的变频控制系统的单台泵等效率曲线/变频曲线的曲线图。

附图标记：1-plc控制器，2-触摸屏，3-变频器，4-水泵，5-差压变送器，6-流量变送器，7-空调水系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一

如图1所示，一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器1、变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6，所述的plc控制器1分别通过变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6与空调水系统串联；所述的变频器3和空调水系统之间并联设置有多个水泵4，所述的变频器3是使水泵4实现变频调速的控制器，所述的差压变送器5和流量变送器6并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器5和流量变送器6用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器1进行信号处理，所述的plc控制器1内设置有pid调节器。

实施例二

如图1所示，一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器1、变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6，所述的plc控制器1分别通过变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6与空调水系统串联；所述的变频器3和空调水系统之间并联设置有多个水泵4，所述的变频器3是使水泵4实现变频调速的控制器，所述的差压变送器5和流量变送器6并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器5和流量变送器6用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器1进行信号处理，所述的plc控制器1内设置有pid调节器。

所述的plc控制器1还连接有触摸屏2，所述的触摸屏2用于提供plc控制器1的人机界面，同时还用于显示记录系统数据统计和历史数据。

实施例三

如图1所示，一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器1、变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6，所述的plc控制器1分别通过变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6与空调水系统串联；所述的变频器3和空调水系统之间并联设置有多个水泵4，所述的变频器3是使水泵4实现变频调速的控制器，所述的差压变送器5和流量变送器6并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器5和流量变送器6用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器1进行信号处理，所述的plc控制器1内设置有pid调节器。

所述的plc控制器1还连接有触摸屏2，所述的触摸屏2用于提供plc控制器1的人机界面，同时还用于显示记录系统数据统计和历史数据。

所述plc控制器1的控制过程是：

（1）、开始以一台水泵变频启动直至工频运行，并判断差压的实际采样值(△p)是否大于设定值(△p0)，如实际采样值(△p)小于设定值(△p0)将再启动第二台、第三台…、到第n台,且皆在工频下运行，一直到实际采样值(△p)大于设定值(△p0)，然后再通过pid调节器调节，同上同下地改变n台泵的运行频率，直到实际差压值(△p)基本等于设定值(△p0)，记录下此时的系统临界流量q0，通过查该水泵系统的控制曲线(即特性曲线上移△p0)（图2）和单台泵的等效率曲线（图3），可以确定水泵的最佳运行台数n，再通过查单台泵的变频曲线，求得此时的n台泵的最佳运行频率。

（2）、当末段差压变化时，pid调节器将改变变频器的频率，从而改变流量，当流量的改变量（δq）大于系统设计流量的一定百分比后，该变频控制系统将在新的流量（q0+δq）下计算满足系统的差压要求所需要的水泵数量和水泵的工作频率。

实施例四

如图1、图2、图3所示，一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器1、变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6，所述的plc控制器1分别通过变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6与空调水系统串联；所述的变频器3和空调水系统之间并联设置有多个水泵4，所述的变频器3是使水泵4实现变频调速的控制器，所述的差压变送器5和流量变送器6并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器5和流量变送器6用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器1进行信号处理，所述的plc控制器1内设置有pid调节器。

所述的plc控制器1还连接有触摸屏2，所述的触摸屏2用于提供plc控制器1的人机界面，同时还用于显示记录系统数据统计和历史数据。

所述plc控制器1的控制过程是：

（1）、开始以一台水泵变频启动直至工频运行，并判断差压的实际采样值(△p)是否大于设定值(△p0)，如实际采样值(△p)小于设定值(△p0)将再启动第二台、第三台…、到第n台,且皆在工频下运行，一直到实际采样值(△p)大于设定值(△p0)，然后再通过pid调节器调节，同上同下地改变n台泵的运行频率，直到实际差压值(△p)基本等于设定值(△p0)，记录下此时的系统临界流量q0，通过查该水泵系统的控制曲线(即特性曲线上移△p0)（图2）和单台泵的等效率曲线（图3），可以确定水泵的最佳运行台数n，再通过查单台泵的变频曲线，求得此时的n台泵的最佳运行频率。

（2）、当末段差压变化时，pid调节器将改变变频器的频率，从而改变流量，当流量的改变量（δq）大于系统设计流量的0.5%（在0.5%时最节能）后，该变频控制系统将在新的流量（q0+δq）下计算满足系统的差压要求所需要的水泵数量和水泵的工作频率。

实施例五

如图1所示，一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器1、变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6，所述的plc控制器1分别通过变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6与空调水系统串联；所述的变频器3和空调水系统之间并联设置有多个水泵4，所述的变频器3是使水泵4实现变频调速的控制器，所述的差压变送器5和流量变送器6并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器5和流量变送器6用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器1进行信号处理，所述的plc控制器1内设置有pid调节器。

所述的plc控制器1还连接有触摸屏2，所述的触摸屏2用于提供plc控制器1的人机界面，同时还用于显示记录系统数据统计和历史数据。

所述plc控制器1的控制过程是：

（1）、开始以一台水泵变频启动直至工频运行，并判断差压的实际采样值(△p)是否大于设定值(△p0)，如实际采样值(△p)小于设定值(△p0)将再启动第二台、第三台…、到第n台,且皆在工频下运行，一直到实际采样值(△p)大于设定值(△p0)，然后再通过pid调节器调节，同上同下地改变n台泵的运行频率，直到实际差压值(△p)基本等于设定值(△p0)，记录下此时的系统临界流量q0，通过查该水泵系统的控制曲线(即特性曲线上移△p0)和单台泵的等效率曲线，可以确定水泵的最佳运行台数n，再通过查单台泵的变频曲线，求得此时的n台泵的最佳运行频率。

（2）、当末段差压变化时，pid调节器将改变变频器的频率，从而改变流量，当流量的改变量（δq）大于系统设计流量的0.5%后，该变频控制系统将在新的流量（q0+δq）下计算满足系统的差压要求所需要的水泵数量和水泵的工作频率。

所述的plc控制器1为西门子plc控制器，所述的变频器3为丹佛斯变频器，所述的差压变送器5和流量变送器6为西门子变送器。

实施例六

如图1所示，一种中央空调水泵的变频控制系统，包括plc控制器1、变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6，所述的plc控制器1分别通过变频器3、水泵4、差压变送器5和流量变送器6与空调水系统串联；所述的变频器3和空调水系统之间并联设置有多个水泵4，所述的变频器3是使水泵4实现变频调速的控制器，所述的差压变送器5和流量变送器6并联于所述的plc控制器和空调水系统之间，所述的差压变送器5和流量变送器6用于将空调水系统的差压和流量信号转换成电量信号，送给plc控制器1进行信号处理，所述的plc控制器1内设置有pid调节器。

所述的plc控制器1还连接有触摸屏2，所述的触摸屏2用于提供plc控制器1的人机界面，同时还用于显示记录系统数据统计和历史数据。

所述plc控制器1的控制过程是：

（3）、开始以一台水泵变频启动直至工频运行，并判断差压的实际采样值(△p)是否大于设定值(△p0)，如实际采样值(△p)小于设定值(△p0)将再启动第二台、第三台…、到第n台,且皆在工频下运行，一直到实际采样值(△p)大于设定值(△p0)，然后再通过pid调节器调节，同上同下地改变n台泵的运行频率，直到实际差压值(△p)基本等于设定值(△p0)，记录下此时的系统临界流量q0，通过查该水泵系统的控制曲线(即特性曲线上移△p0)和单台泵的等效率曲线，可以确定水泵的最佳运行台数n，再通过查单台泵的变频曲线，求得此时的n台泵的最佳运行频率。

（4）、当末段差压变化时，pid调节器将改变变频器的频率，从而改变流量，当流量的改变量（δq）大于系统设计流量的0.5%后，该变频控制系统将在新的流量（q0+δq）下计算满足系统的差压要求所需要的水泵数量和水泵的工作频率。

所述的plc控制器1为西门子plc控制器，所述的变频器3为丹佛斯变频器，所述的差压变送器5和流量变送器6为西门子变送器。

所述的触摸屏2为西门子触摸屏。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。