一种冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统与流程

本发明涉及制冷空调，具体涉及一种冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统。

背景技术：

1、离心式冷水机组运行过程中，蒸发器吸收冷冻水的热量，使冷冻水温降低，供客户使用。冷却水泵将冷却循环水打入机组冷凝器，机组的热量通过冷却水带出，冷却水温升高。冷却水到达冷却塔后，通过空气冷却使水温降低，再进入冷凝器，形成循环；现有中央空调系统冷却水泵一般为定频泵，无法调节水流量，导致整改中央空调系统能耗较高；部分中央空调系统冷却水泵使用了变频泵。通过测量冷凝器进出温度，采用定温差的方式调节冷却水温。逻辑较简单，且在运行低负荷高压比工况时可能容易出现喘振。

技术实现思路

1、技术目的：针对现有制冷空调通过温差控制调节水泵频率影响运行效率，同时容易出现喘振问题的不足，本发明公开了一种能够有效保证压缩机运行的效率较高的区间，防止出现喘振，并能够降低系统能耗的冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统。

2、技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，包括步骤：

4、s01、建立冷水机组的变频压缩机吸气流量与压比pr的坐标系，根据不同压比下压缩机能达到的冷量最大值、冷量最小值、压缩机的最高转速和最低转速确认压缩机的运行范围，压缩机在不同压比pr下，能够达到的冷量最小值在坐标系中形成喘振线；压缩机在不同压比pr下，能够达到的冷量最大值在坐标系中形成阻塞线；

5、s02、在压缩机的运行范围内，靠近喘振线区域设定两条曲线，两条曲线均采用单调递增曲线，按照与喘振线的远近，由近及远依次将曲线记为第一曲线和第二曲线，在压缩机运行范围内，曲线的斜率低于喘振线的斜率；将喘振线与第一曲线之间区域设定为危险运行区域，第一曲线和第二曲线之间设定为缓冲区域，阻塞线与第二曲线之间设定为稳定运行区域；

6、s03、在冷水机组运行时，冷却水泵按照机组需求的额定水流量调节频率，等待机组运行至稳定状态后进行水泵优化控制；

7、s04、计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值，通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量；并根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率，以总功率最小值工况进行水泵转速调整。

8、优选地，本发明在步骤s03中，判断机组运行至稳定状态的过程包括：在设定时间内，检测机组的冷量，，其中为机组冷量，单位为kw；为蒸发器水流量，单位为；为水密度，单位为；为水比热，单位为kj/（kg*℃）；为蒸发器进口水温，单位为℃；为蒸发器出口水温，单位为℃；在机组冷量q波动范围在设定值的±3%以内时，确认机组运行至稳定状态。

9、优选地，本发明在步骤s04中，计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值过程包括：在最大值和允许流量下限之间取m个点，m为正整数，分别模拟计算冷却水流量改变后压缩机对应的压比，并在处于对应工装的稳定运行区域时，保留模拟得到的压比值，否则将数值剔除，其中。

10、优选地，本发明冷却水流量变化前后的压比，其中为冷却水流量变化后的蒸发压力，与冷却水流量变化前的蒸发压力一致；为冷却水流量变化后的冷凝压力，根据冷凝饱和温度进行拟合，，为冷却水流量改变后冷却出水温度，为冷凝器换热温差。

11、优选地，本发明根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率过程包括：先通过特定温度下，机组功率与吸气流量和压比之间的关系，计算机组功率基准值，，并根据机组当前蒸发温度，对机组功率基准值进行修正，得到当前工况下机组的实际功率，，其中为机组当前饱和蒸发温度，为计算机组功率基准值的特定温度，为机组当前蒸发压力测量值，为计算计算机组功率基准值对应的蒸发压力值；水泵功率根据水泵的流量进行拟合。

12、优选地，本发明通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量过程包括：，其中为压缩机吸气焓值，根据测得的蒸发压力拟合得到；为压缩机排气焓值，根据压缩机的冷凝压力拟合得到，为制冷剂气体密度，根据蒸发压力拟合得到。

13、本发明还提供一种冷水机组冷却水系统，使用上所述的优化控制方法，包括变频压缩机、蒸发器、冷凝器、变频水泵和冷却塔，冷却塔与冷凝器的冷水管路通过变频水泵连通形成冷却水循环，在蒸发器上设置蒸发压力传感器，蒸发器进水温度传感器、蒸发器出水温度传感器和蒸发器进水流量传感器，在冷凝器上设置冷凝压力传感器以及冷凝器进水流量传感器。

14、有益效果：本发明所提供的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统具有如下有益效果：

15、1、本发明使用系统运行状态下制冷量的实测值作为机组控制计算的基准，可以保证优化计算的准确性，避免根据温差变化反复调节造成系统不稳定的情形。

16、2、本发明通过单调增的第一曲线与第二曲线对压缩机的运行范围进行划分，在根据制冷量进行机组优化调节时，可以保证机组处于稳定运行区域内，从而避免出现喘振等问题。

17、3、本发明将压缩机与水泵的运行进行耦合，根据选取的拟合点计算运行的总功率，进行水泵和压缩机运行的调整，进一步降低系统运行的能耗。

技术特征：

1.一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，其特征在于，在步骤s03中，判断机组运行至稳定状态的过程包括：在设定时间内，检测机组的冷量，，其中为机组冷量，单位为kw；为蒸发器水流量，单位为；为水密度，单位为；为水比热，单位为kj/（kg*℃）；为蒸发器进口水温，单位为℃；为蒸发器出口水温，单位为℃；在机组冷量q波动范围在设定值的±3%以内时，确认机组运行至稳定状态。

3.根据权利要求1所述的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，其特征在于，在步骤s04中，计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值过程包括：在最大值和允许流量下限之间取m个点，m为正整数，分别模拟计算冷却水流量改变后压缩机对应的压比，并在处于对应工装的稳定运行区域时，保留模拟得到的压比值，否则将数值剔除，其中。

4.根据权利要求3所述的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，其特征在于，冷却水流量变化前后的压比，其中为冷却水流量变化后的蒸发压力，与冷却水流量变化前的蒸发压力一致；为冷却水流量变化后的冷凝压力，根据冷凝饱和温度进行拟合，，为冷却水流量改变后冷却出水温度，为冷凝器换热温差。

5.根据权利要求1所述的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，其特征在于，根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率过程包括：先通过特定温度下，机组功率与吸气流量和压比之间的关系，计算机组功率基准值，，并根据机组当前蒸发温度，对机组功率基准值进行修正，得到当前工况下机组的实际功率，，其中为机组当前饱和蒸发温度，为计算机组功率基准值的特定温度，为机组当前蒸发压力测量值，为计算计算机组功率基准值对应的蒸发压力值；水泵功率根据水泵的流量进行拟合。

6.根据权利要求1所述的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，其特征在于，通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量过程包括：，其中为压缩机吸气焓值，根据测得的蒸发压力拟合得到；为压缩机排气焓值，根据压缩机的冷凝压力拟合得到，为制冷剂气体密度，根据蒸发压力拟合得到。

7.一种冷水机组冷却水系统，使用权利要求1-6任一所述的优化控制方法，其特征在于，包括变频压缩机、蒸发器（1）、冷凝器（2）、变频水泵（3）和冷却塔（4），冷却塔（4）与冷凝器（2）的冷水管路通过变频水泵（3）连通形成冷却水循环，在蒸发器（1）上设置蒸发压力传感器（5）、蒸发器进水温度传感器（6）、蒸发器出水温度传感器（7）和蒸发器进水流量传感器（8），在冷凝器（2）上设置冷凝压力传感器（9）以及冷凝器进水流量传感器（10）。

技术总结
本发明公开了一种冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统，冷却水系统包括变频压缩机、蒸发器、冷凝器、变频水泵和冷却塔，冷却塔与冷凝器的冷水管路通过变频水泵连通形成冷却水循环，在蒸发器上设置蒸发压力传感器、蒸发器进水温度传感器、蒸发器出水温度传感器和蒸发器进水流量传感器，在冷凝器上设置冷凝压力传感器以及冷凝器进水流量传感器；本发明在冷水机组运行稳定后，使用系统运行状态下制冷量的实测值作为机组控制计算的基准，根据制冷量进行机组优化，可以保证优化计算的准确性，避免根据温差变化反复调节造成系统不稳定的情形，从而避免出现喘振等问题，同时将压缩机与水泵的运行进行耦合，降低系统运行的能耗。

技术研发人员：曾远航,侯金涛,包金哲,吴立华,董继勇
受保护的技术使用者：南京磁谷科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15