XXX机房群控系统技术方案.docx

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XXX机房群控系统技术方案

XXX机房群控系统技术方案

一、江森自控特别优势说明

1.建筑设施效益技术领先和工程经验丰富

江森自控有125年的控制业经验，对建筑设施能源管理精通无比。

世界各地成千上万的商业、机构和政府建筑设施的业主和经理们请江森自控为他们提供最舒适、最富成效、最安全和最节能的环境。

江森自控有一百二十多年历史，被公认为世界上最主要建筑设备自动化管理系统的生产商和工程承建商，可为建筑物提供节能、环境控制、防火、保安、自动化管理系统及工业控制设备，并可为各种建筑物提供从设计、产品制造、系统安装调试、维修到物业管理的全过程优质服务。

2005年，江森自控和全球知名的空调冷冻机制造专家---约克公司合并，自控专家和空调冷机专家的强强联合，使得江森自控在建筑设施效益领域里有无可比拟的优势。

2.机房群控系统和冷水主机实现无缝连接

本项目采用约克中央空调冷水机组，2台YK离心机组和1台YS螺杆机组，均可实现与江森自控METASYS机房群控系统的完全无缝连接。

通讯协议采用BACNETMS/TP协议。

3.COEE针对本项目的强力支持

CoEE优秀工程技术中心（CenterofExcellenceinEngineering）为江森自控在大中华地区自控业务强大的技术支持力量，有庞大的技术专家团队。

已经完成国内大型项目超过200多个，其中包括中央电视台、上海环球金融中心、奥运国家体育馆、南京绿地广场、首都国际机场航站楼等，完成点位超过50万点。

CoEE本着专业化、标准化，品质至上的宗旨，为客户提供卓越有效的技术支持，有效的保障了江森自控提供的极具竟争力的先进控制技术方案，编程调试的实施和一流的售后技术服务。

4.完善的售后服务体系

江森自控拥有非常完善的售后服务网络，合并了约克国际以后售后服务网络更是进一步扩大，让客户无后顾之忧，放心地使用江森/约克产品，为此公司专门成立了江森自控售后服务中心。

江森自控售后服务中心面向全国，为数以万计的江森/约克用户提供完善的售后技术服务。

江森自控杭州办事处设有专业售后服务工程师10人，服务中心为用户提供包括系统软件、就地控制器、阀门及传感器以及约克空调冷冻设备的安装、开机、调试、保用、保养、维修、技术改造、人员培训等一条龙服务。

在江森自控系统保修期内，我们为客户提供如下服务：

1.系统定期巡检,出具系统检测报告。

2.对于制造质量有问题的产品进行免费及时更换。

3.系统管理工程师对系统功能进行保养维护,并总结运行经验,深化楼宇设施系统的管理及节能功能达到最优效果。

4.接到报修后，我司保证在30分钟内予以答复，2小时内派专业工程师到达指定现场.

5．江森自控公司有属于自己的仓库备品备件保税仓库

中华人民共和国上海海关批准，江森公司在上海市中心（西康路1390号）设立了经外贸委特批的保税仓库，储存充足的直接由原厂生产的原装进口零配件，以供用户之需。

用户可以足不出户，通过电话或传真，并可用人民币直接购买所需的零、配件。

同时也欢迎用户亲临维修中心的开放式货架陈列的上海门市部，直接选购零配件和进口的专用工具器具及仪表等。

签订常年保养协议的用户，购买零配件还可获得优惠。

江森自控有信心凭借以上优势定能满足业主对XXXX机房群控系统的各种要求。

二、冷冻站自控系统监控内容

XXXX项目共1个冷热源机房，依据所提供冷冻、冷却水图纸，对冷冻主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及热水锅炉、热水循环泵、板式换热器等相关设备进行监控。

主要监控内容

本项目冷源共设置3台冷冻主机、4台冷冻水泵（变频）、5台冷却水泵、室外屋顶设置3台冷却塔。

热源共设置2台真空热水锅炉，3台采暖循环泵（变频）。

空调水系统采用一次泵变流量系统，以16层为界分高低区，夏季空调一次水供回水温度为6℃、12℃，冬季空调一次水供回水温度为60℃、50℃。

高区在16层避难层设板式热交换器，经冷热交换后,夏季二次水供回水温度为7℃、13℃，冬季空调二次水供回水温度为55℃、45℃。

本机房群控系统在冷冻机房设置系统主控制器及操作站。

主要监控内容包括冷冻主机、冷冻水系统、空调供暖系统、冷却水系统、冷却塔、压差旁通系统的监控，由群控系统按每天预先编排的时间假日程序及室外温湿度情况来控制冷源热系统的启停和监视各设备的工作状态如下：

通过YORK冷机自带的通讯接口，全面实现冷水机组内部参数的无缝读取，并能够提供功能完善的冷水机组的远程监测、设定、控制和保护；

通过通讯接口与冷水机组通讯，获取冷机内部相关参数；（视冷机协议开放程度）

通过通讯接口与热水锅炉通讯，实现锅炉相关状态监测；

冷冻水供、回水温度、冷冻水回水流量监测；

空调热水供、回水温度、热水回水流量监测；

冷却水供、回水温度监测；

供、回水压差测量及旁通阀控制；

最不利端压差监测；

冷冻主机冷冻水侧蝶阀、冷却水侧蝶阀的控制及阀位状态反馈监测；

冷冻水泵启停控制，水泵手动/自动开关状态监测，水泵运行状态监测，水泵故障报警；

冷冻水泵变频调节控制及频率反馈；

冷却水泵启停控制，水泵手动/自动开关状态监测，水泵运行状态监测，水泵故障报警；

空调热水泵启停控制，水泵手动/自动开关状态监测，水泵运行状态监测，水泵故障报警；

空调热水泵变频调节控制及频率反馈；

板式换热器通过调节一次侧流量控制二次侧温度；

定压装置的设备运行状态监测及故障报警；

膨胀水箱高、低液位报警；

水处理设备启停控制，手动/自动开关状态监测，运行状态监测及故障报警；

冷却塔进水蝶阀的开关控制及阀位状态反馈；

冷却塔风机启停控制，风机手动/自动开关状态、运行状态、故障状态监测；

冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔运行时间累计；

冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等相关设备用电量监测；

相关监控点表后附。

如果是非约克冷机：

冷冻机房内设有3台冷水机组。

群控系统通过FieldServer通讯接口方式获取冷水机组内部的相关参数，（具体参数需要与冷水机组厂家做进一步的深化设计，根据冷机厂家提供的通讯协议、开放内容进行确认）将其传输至群控系统核心控制器-网络控制引擎NAE。

操作站通过读取NAE中的数据并与预设定值进行比较然后发出指令，进行对冷水机组的控制。

通过通讯接口，可读取冷水主机的监控参数不少于如下所列：

START—Start/Stop机组启/停

—LeavingChilledWaterTempSetpoint设定吸气压力值

%—RemoteCurrentSetpoint远程设定电流值

LCHWT.—LeavingChilledWaterTemperature冷冻出水温度

EVAPPR.—EvaporatorPressure蒸发器压力

CONDPR.—CondenserPressure冷凝器压力

.—SuctionTemperature吸气温度

DISCHT.—DischargeTemperature排气温度

OILT.—OilTemperature油温

OILPR.—OilPressure油压

%—CurrentLimitSetpoint限流设定值

%CURRENT—PercentMotorCurrent电机电流百分比

—CompressorMotorStatus压缩机电机状态

—OilPumpStatus油泵开关状态

—StartSwitchStatus启动开关状态

—LowOilSeporatorStatus油分离器低油位状态

—Anti-RecyleTimeLeft防止重复启动时间

—OperatingMode（Local,Remote,Service）操作模式（本地,遥控,维修）

OPCODE.—OperationalCode运行代码

SFCODE.—SafetyShutdownCode安全保护性停机代码

CYCODE.—CyclingShutdownCode周期性停机代码

OPERATIONALCODES

NormalOperation一切正常

SysRun-LowOilPressure系统运行---低油压

HighCondenserPressureLimitinEffect冷凝器高压限定在实施中

SysRun-HighOilTemperature系统运行---高油温

LowEvaporatorPrssureLimitinEffect蒸发器低压限定在实施中

SysRun-HighDischargeTemperature系统运行---高排气温度

SAFETYSHUTDOWNCODE

NoMalfunction一切正常

HighDischargeTemperature排气温度过高

LowEvaporatorPressure蒸发器压力过低

HighOilTemperature油温过高

LowOilPressure油压过低

LowOilTemperature油温过低

HighCondenserPressure冷凝器压力过高

AuxiliarySafety辅助安全保护装置使之停机

StarterMalfunctionDetected启动器故障

CYCLINGSHUTDOWNCODES

NoAbnormalCondition一切正常

LowWaterTemperature水温过低

FlowFailure水流开关故障

Anti-Recycle防止重复启动

PowerFailure电源故障

如果是约克冷机：

冷冻机房内3台冷水机组为约克YK系列冷水机组。

通过冷水机组自带通讯卡E-LINK，以BACNET通讯协议，可实现约克冷水机组与江森自控机房群控系统的无缝连接。

通过E-LINK专用通讯卡，群控系统可直接读取不同约克冷水机组的运行数据包括电流、负荷限值等，并将其传输至群控系统核心控制器-网络控制引擎NAE。

操作站通过读取NAE中的数据并与预设定值进行比较然后发出指令，进行对冷水机组的控制。

通过E-LINK专用通讯卡，可读取冷水主机的监控参数不少于如下所列：

START—Start/Stop机组启/停

—LeavingChilledWaterTempSetpoint设定吸气压力值

%—RemoteCurrentSetpoint远程设定电流值

LCHWT.—LeavingChilledWaterTemperature冷冻出水温度

EVAPPR.—EvaporatorPressure蒸发器压力

CONDPR.—CondenserPressure冷凝器压力

.—SuctionTemperature吸气温度

DISCHT.—DischargeTemperature排气温度

OILT.—OilTemperature油温

OILPR.—OilPressure油压

%—CurrentLimitSetpoint限流设定值

%CURRENT—PercentMotorCurrent电机电流百分比

—CompressorMotorStatus压缩机电机状态

—OilPumpStatus油泵开关状态

—StartSwitchStatus启动开关状态

—LowOilSeporatorStatus油分离器低油位状态

—Anti-RecyleTimeLeft防止重复启动时间

—OperatingMode（Local,Remote,Service）操作模式（本地,遥控,维修）

OPCODE.—OperationalCode运行代码

SFCODE.—SafetyShutdownCode安全保护性停机代码

CYCODE.—CyclingShutdownCode周期性停机代码

OPERATIONALCODES

NormalOperation一切正常

SysRun-LowOilPressure系统运行---低油压

HighCondenserPressureLimitinEffect冷凝器高压限定在实施中

SysRun-HighOilTemperature系统运行---高油温

LowEvaporatorPrssureLimitinEffect蒸发器低压限定在实施中

SysRun-HighDischargeTemperature系统运行---高排气温度

SAFETYSHUTDOWNCODE

NoMalfunction一切正常

HighDischargeTemperature排气温度过高

LowEvaporatorPressure蒸发器压力过低

HighOilTemperature油温过高

LowOilPressure油压过低

LowOilTemperature油温过低

HighCondenserPressure冷凝器压力过高

AuxiliarySafety辅助安全保护装置使之停机

StarterMalfunctionDetected启动器故障

CYCLINGSHUTDOWNCODES

NoAbnormalCondition一切正常

LowWaterTemperature水温过低

FlowFailure水流开关故障

Anti-Recycle防止重复启动

PowerFailure电源故障

冷热源机房内设置有2台热水锅炉，将通过通讯接口方式读取锅炉设备的相关参数，具体参数内容至少包含以下内容（需要与锅炉厂家做进一步的深化设计，根据锅炉厂家提供的通讯协议、开放内容进行确认）：

真空度、介质温度、进出水温度等运行数据和报警信息；

锅炉主机的实际用电数据；

采暖水的实际用量，锅炉的实际用气量等。

主要控制功能

a.时序控制：

1）冷源设备的开机顺序：

冷却塔冷却水泵冷冻水泵冷水机组；

连锁启动顺序：

启动冷却塔风机→冷却水塔电动蝶阀、冷水机的冷凝器管路电动蝶阀打开→启动冷却水泵→冷凝器水流开关信号指示（作为连锁条件的返回信号）→冷水机蒸发器电动蝶阀打开→启动冷冻水泵→冷冻水流开关信号指示（作为连锁条件的返回信号）→启动冷水机主机。

2）冷源设备的关机顺序：

冷水机组冷却塔冷却水泵冷冻水泵。

连锁停止顺序：

关闭冷水机主机→（延时数分钟，视工况判定延时时间）→关闭冷却塔风机（延时数分钟，待冷却水温到达设定值或者预设时间）→关闭冷却水泵→冷凝器水流开关信号指示（作为连锁条件的返回信号）→关闭冷水机的冷凝器电动蝶阀、相应水泵电动蝶阀和冷却水塔电动蝶阀→（延迟延时数分钟，待冷却水温到达设定值或者预设时间）关闭冷冻水泵→冷水机蒸发器水流开关信号指示（作为连锁条件的返回信号）→关闭冷水机的蒸发器电动蝶阀。

上述时序控制，均从软件上对每一控制步骤的执行情况进行反馈连锁。

设备的启停顺序如下图所示：

b.均等运行时间原则控制：

自控系统对设备的运行时间有记录和积算功能，启动设备时为确保设备平均使用,系统判断使用时间数较少之设备会优先使用,防止固定使用同一台设备,使设备使用寿命缩短,相反若是停机时也会优先关闭使用时数较多之设备，所有具备备用功能的设备都需要考虑。

c.加减机判断：

1）开机/停机（增机/减机）最佳时刻计算：

根据计算的负荷需求表，计算出开机/关机的最佳时刻和开机数量。

冷热负荷Q的计算:

Q=C*M*（T1-T2）

其中T1:

回水温度,T2:

出水温度,M:

回水流量，C：

水比热

通过设备时间优先控制，确定开机和增机的具体机组。

初启机时，启动的冷机的数量和类型由对应开启的区域叠加的冷负荷决定。

平稳运行后，首先考虑通过协议通讯调整每台冷水机组的输出来满足负荷变化要求，每台冷水机组在最佳效率一定范围内运行，如果动态调整运行冷水机组输出效率不能满足要求，才使用加减机的方式。

2）加机判断：

通过读取机组内部参数－电流负载百分比，当负载处于最高限制负荷（95％可调），且持续一定时间（30Min可调），判断机组的冷冻水出水温度，若高于设定温度值（7℃可调），判断增加一台冷冻机组。

3）减机判断：

通过读取机组内部参数－电流负载百分比，当机组负载低于某一设定值（40％～60％可调），且持续一定时间（30Min可调），判断需减少一台冷冻机组。

所有增减机的运算，应尽量使每台冷水机组处在其最高效范围内运行。

二次泵变流量系统加减机策略（流量控制法）：

1）加机判断：

一次最大流量为Qmax，旁通管实际流量为Q。

加机时，旁通管内冷冻水从回水总管流向供水总管

当Q<30%Qmax，一台一次泵和冷机运行；

当65%Qmax>Q>35%Qmax，增加一台一次泵和冷机；

当Q>70%Qmax，再增加一台一次泵和冷机。

备注：

避免泵和冷机的频繁切换，控制范围设计为不连续的

2）加机判断：

一次最大流量为Qmax，旁通管实际流量为Q。

减机时，旁通管内冷冻水从供水总管流向回水总管

当Q<30%Qmax，一台一次泵和冷机运行；

当65%Qmax>Q>35%Qmax，减少一台一次泵和冷机；

当Q>70%Qmax，再减少一台一次泵和冷机。

备注：

避免泵和冷机的频繁切换，控制范围设计为不连续的

二次泵变流量系统加减机策略（温差控制法）：

温度测定点为AHU前后供回水温度，控制目标：

供回水温差△t范围5℃~6℃

二次泵频率f=fmin一段时间仍存在△t<℃，关闭一台一次泵及冷水机组；

当二次泵频率f=fmin一段时间仍存在△t>℃，启动一台一次泵及冷水机组；

4）冷量匹配功能，根据环境温度的变化和冷冻水温度变化的速率，确定启动相应冷量的冷水机组或提高已启动的变频主机工作频率，作为冷量补偿使用，满足末端负荷需求同时，使每台启动的主机工作在最佳频率。

5）最优冷水机负荷分配，冷水机的能耗是最令人关注的，它由压缩方式，冷媒，制冷量，压缩机规格和换热器规格等因素构成。

METASYS结合YORK冷水机的不同特性，作出最优化的计算程序，获得最好的节能效果，这是一般的控制系统无法比拟的。

MEATSYS将根据能效和最优设备组合来自动为每台冷水机分配负荷。

METASYS在保持冷冻水的供/回水设定值状态的同时，也将重新设定每台冷水机的冷冻水出口温度，以优化机组的负荷分配。

6）低负荷控制，不允许单台冷水机在低于可选工况点（如30％的负荷）下运行，除非只有单台冷水机用于承担冷负荷。

当冷负荷低于25％时，METASYS将选择冷水机启停控制，以便充分发挥其能效；或根据冷负荷惯性/反应时间和档案数据来选择连续运行。

7）断电又来电时后自动启动，当发生断电又来电时，所有设备将停机一段时间，这段时间的长短可以设定。

然后，设备将依次启动，以最大限度地减少功率的峰值需求。

8）时间死区功能，当冷冻站启动时，系统需求冷负荷达到已经投入运行机组负荷的设定点时，且持续10分钟（时间可调），启动其他冷水机组补充冷量，在中间控制阶段，当某一套冷水机组正常启动或停止，三十分钟（可调整）内系统将暂停系统冷量需求控制，直至三十分钟后恢复，此做法目的是避免系统负荷不稳定而带来的冷水机组频繁开／关，同时，此系统能量变换在一定时间趋于平稳。

9）控制点死区功能，为避免因系统冷量计算值振荡，冷水机组较为频繁开／关，当计算值持续超过或低于设定点时，系统才会开／关（切换）冷水机组，推荐持续时间五分钟（可调整）。

d.VSD和CSD优化控制

本项目采用一台变频离心机（以下简称VSD）和2台工频离心机（以下简称CSD）。

如何利用VSD的优点，降低整体能耗，是本项目群控系统的关键。

我们都知道，CSD机组在满负荷附近运行时能效较好，而VSD机组在部分负荷时有更好的表现。

因此我们在采取的控制策略就是在CSD机组和VSD机组之间进行负荷转移，应尽量使每台冷水机组处在其最高效范围内运行。

具体控制策略如下：

（1）重新设定机组的冷冻水出水温度＆电流限制，通过负荷转移来优化负荷分配，保证系统运行在更好的效率。

（2）为保证系统的冷冻供水温度，对机组水温进行设置控制：

降低CSD机组的冷冻水出水温度，提高CSD机组的负荷，同时相应的提高VSD机组的冷冻水出水温度，降低VSD机组的负荷，混合后的冷冻水温仍然满足系统的水温设定。

（3）限制负荷控制强制VSD机组卸载：

降低VSD机组的负荷限制设定值，限制VSD机组上载。

e.故障和报警处理

1）阀门的故障

设备能代替的场合,则发出警告信息，同时自动转移到能代替的机器（如冷水机组、冷却塔）。

设备不存在代替的场合，则发出警告信息停机。

2）泵的故障

冷冻水泵和冷却水泵：

存在备用水泵，则使用备用水泵，不存在备用水泵，则启动备用冷水机组回路。

3）冷水机组的故障

运转当中的冷水机组发生故障而停机的场合,使下位备用的启动优先度高的冷水机组自动启动。

4）故障警报

若一套设备在启动／运行中，某一设备在系统发生开启信号后，无法在一定时间内反馈正确运行状态，系统将产生该设备开启失败警报，并同时反向关闭该套设备，并且改为手动状态。

若一套设备在关闭中，某一设备在系统发出关闭信号后，无法在一定时间内反应正确停止状态，系统将产生该设备关闭失败警报，停止关闭该套设备中的后续设备。

5）水泵备用控制

某一冷却水泵或冷却水泵因故障无法使用、导致与之相关的整套设备无法使用，则发出警报，下次启动时自动地切换为备用的泵启动。

f.冷却塔控制

在约克主机的正常工况下，冷水主机冷却水进水温度越低（设有下限值=15℃可调），主机相应的节能效果越显著。

数据表明，主机冷却水进水温度每下降1℃，主机相应节能3%。

因此我们在控制逻辑上，优先考虑降低冷却水温度。

冷却塔风机的开启台数控制目标是冷却塔的出水温度Tecw，根据冷却塔总管的出水温度，与出水温度的设定值（设定值=室外湿球温度+3℃可调）做比较，当冷却塔的出水温度高于设定值，持续5分钟（可设定），增加开启冷却塔风机一台，逐台开启冷却塔风扇，并且通过变频控制实现冷塔风机做到无级调节变频节能。

冷却塔的风扇采用轮流开启、自动排序、自动投入方式，避免单台风机开启时间过长。

但是，当设定值=15℃（即室外湿球温度为12℃）时，应该避免开启冷却塔风机对冷却水进行降温，保护主机的冷却水进水温度高于下限值。

对于过渡季节供冷时，通过室外湿球温度降到一定值（8℃可调），关闭冷冻水主机，开启板换的冷冻水，冷却水回路。

通过冷却塔的为大楼提供冷负荷。

开启冷却塔风机数量，维持供冷温度。

g.压差旁通阀控制

对于一次泵变流量系统，冷冻水旁通阀仅用于保证冷水机组的最小流量控制。

即：

仅一台冷水机组运行且只有一台冷冻水泵变频运行时，冷冻水泵在最小频率（30Hz）下运行，供回水压差仍大于设定值，为保证冷水机组的最小流量，开启并调节压差旁通阀的开度。

当有超过一台冷冻水泵运行，且冷冻水泵运行频率大于最小设定频率时，冷冻水旁通阀保持关闭。

冷冻水供回水总管压差，由冷冻水泵变频调节控制。

对于一次泵定流量系统，