(鄭州地鐵集團(tuán)有限公司 河南 鄭州 450000)

一、冷水機(jī)組系統(tǒng)組成介紹

鄭州地鐵某線路冷源系統(tǒng)由2臺螺桿冷水主機(jī)、2臺冷凍泵、2臺冷卻泵、2套冷卻塔、2套冷凍水閥、6套冷卻水閥組成。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求，車站空調(diào)水系統(tǒng)在不改變冷水機(jī)組和水泵的流量的情況下，將動(dòng)態(tài)流量調(diào)節(jié)閥安裝在設(shè)備末端，電動(dòng)壓差旁通調(diào)節(jié)閥安裝在機(jī)房的集水器、分水器之間，以滿足通過水流量的變化來適應(yīng)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷的要求，實(shí)時(shí)調(diào)整冷水流量，以確保冷卻水和制冷主機(jī)消耗的總耗能最少，使制冷系統(tǒng)始終處于節(jié)能經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

二、冷水機(jī)組群控系統(tǒng)組成介紹

為實(shí)現(xiàn)冷凍水、冷卻水溫度等參數(shù)冷源系統(tǒng)的一鍵開機(jī)、順序啟停、聯(lián)動(dòng)保護(hù)、生產(chǎn)報(bào)表生成加載載等功能，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視冷凍水、冷卻水溫度等參數(shù)的目的，對需要群控系統(tǒng)冷水站的冷凍水泵、電動(dòng)蝶閥、冷卻塔、冷水機(jī)組等進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。在該系統(tǒng)中，群控站PLC與多個(gè)智能站PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，通過對管道溫度、室內(nèi)外溫濕度、冷水機(jī)組負(fù)荷、管道壓力和各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息的檢測，進(jìn)行設(shè)備的順序聯(lián)鎖控制。

三、冷源群控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及其作用

冷源群控系統(tǒng)監(jiān)控的系統(tǒng)設(shè)備為:冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵、壓差旁通閥冷卻塔、變頻器等裝置。群控系統(tǒng)現(xiàn)場傳感器有:冷卻水進(jìn)水溫度傳感器、冷凍水進(jìn)水溫度傳感器、冷卻水出水溫度傳感器、冷凍水出水溫度傳感器、電動(dòng)蝶閥、水流開關(guān)及執(zhí)行器、冷凍水壓差旁通閥及執(zhí)行器、電動(dòng)二通閥等，

群控系統(tǒng)一種根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)載需求而自動(dòng)控制的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻塔、電動(dòng)閥門、冷卻水泵等的設(shè)備啟動(dòng)、停機(jī)控制并對設(shè)備狀態(tài)和信號進(jìn)行監(jiān)視。

四、群控系統(tǒng)控制原理及節(jié)能分析

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由多套 PLC系統(tǒng)、多套冷水機(jī)組、一套觸摸屏及上位機(jī)組成，采用工業(yè)以太網(wǎng)及Profibus DP通信。冷源群控控制系統(tǒng)與水系統(tǒng)智能控制柜之間采用通訊的方式收發(fā)指令、參數(shù)設(shè)置以及監(jiān)視，通訊協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)兼容的通信協(xié)議。

(一)冷水機(jī)組控制

冷水機(jī)組群控系統(tǒng)在群控箱內(nèi)和與 BAS進(jìn)行連接，采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信接口，通信協(xié)議為ModbusRTU。冷水機(jī)組提供 MODBUS 協(xié)議接口，冷水機(jī)組接受群控系統(tǒng)的指令，通過監(jiān)控電腦或BAS系統(tǒng)對冷水機(jī)組進(jìn)行集中管理和控制，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)組的運(yùn)行溫度、壓縮機(jī)狀態(tài)和故障狀態(tài)，同時(shí)也可以對機(jī)組進(jìn)行設(shè)置。

(二)群控系統(tǒng)控制

1.系統(tǒng)的啟動(dòng)模式

系統(tǒng)有3種啟動(dòng)模式，分別為：系統(tǒng)手動(dòng)啟動(dòng)，系統(tǒng)半自動(dòng)啟動(dòng)，系統(tǒng)全自動(dòng)啟動(dòng)模式。

系統(tǒng)手動(dòng)啟動(dòng)：在該啟動(dòng)模式下，逐個(gè)開啟設(shè)備直至開啟主機(jī)，關(guān)閉同樣。開啟主機(jī)時(shí)，只有檢測到冷凍水閥、冷卻閥水閥全開及檢測到水流等信號，系統(tǒng)方能開啟主機(jī)，同樣關(guān)閉主機(jī)時(shí)也需滿足一定的條件，在該模式下要嚴(yán)格按照啟動(dòng)順序和關(guān)機(jī)順序的要求進(jìn)行開機(jī)和關(guān)機(jī)。

系統(tǒng)半自動(dòng)啟動(dòng)模式：設(shè)置好半自動(dòng)啟動(dòng)模式后直接點(diǎn)擊啟動(dòng)主機(jī)，則系統(tǒng)在自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備且滿足主機(jī)啟動(dòng)條件后啟動(dòng)主機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)；該模式只能單獨(dú)啟動(dòng)，無自動(dòng)加載機(jī)及減機(jī)效果。

系統(tǒng)全自動(dòng)啟動(dòng)模式：用戶一鍵啟動(dòng)冷源系統(tǒng)，操作人員可以按時(shí)間表設(shè)置或一鍵啟動(dòng)使系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行；該系統(tǒng)下自動(dòng)檢測系統(tǒng)的出水或回水溫度及主機(jī)的運(yùn)行電流百分比參數(shù)自動(dòng)加載及減機(jī)的切換，自動(dòng)檢測設(shè)備故障及及時(shí)切換機(jī)保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.系統(tǒng)的邏輯控制

(1)系統(tǒng)開機(jī)關(guān)機(jī)邏輯

開機(jī)順序：開冷卻水閥→冷卻塔進(jìn)出水閥→冷卻泵→冷凍水閥→冷凍泵→冷卻塔→開主機(jī)信號→延時(shí)→滿足條件啟動(dòng)；

關(guān)機(jī)順序：關(guān)主機(jī)→延時(shí)→冷卻泵→冷卻塔→冷凍泵→冷卻塔進(jìn)出水閥→冷卻水閥→冷凍水閥；

(2)群控系統(tǒng)邏輯控制

冷水機(jī)組通過通訊方式接入群控系統(tǒng)，將冷水機(jī)組的各種參數(shù)，如工作方式、運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等采集到群控系統(tǒng)，同時(shí)BAS系統(tǒng)將車站上的各種命令如遠(yuǎn)程啟停信號，傳送到群控PLC，由群控系統(tǒng)傳送至冷水機(jī)組。

(3)冷水機(jī)組運(yùn)行控制邏輯

冷源群控系統(tǒng)起始運(yùn)行時(shí)，首先根據(jù)主機(jī)運(yùn)行的實(shí)際時(shí)間，決定先啟用一臺運(yùn)行時(shí)間最短的冷水主機(jī)；在冷水機(jī)組臺數(shù)控制時(shí)，應(yīng)保證在足夠的控制周期的前提下才允許系統(tǒng)加/減冷機(jī)，以避免頻繁加/減機(jī)。

(4)節(jié)能分析

整個(gè)系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的集散式控制方式，既解決了數(shù)據(jù)集中分析管理的要求，又實(shí)現(xiàn)了控制層的獨(dú)立控制，降低本系統(tǒng)的故障率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。采用了基于PLC群控技術(shù)的空調(diào)冷水系統(tǒng)，大大提升空調(diào)冷水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)使發(fā)生故障的可能性大大降低，性價(jià)比大幅提升。

五、結(jié)語

總之，應(yīng)用了冷水機(jī)組群控系統(tǒng)，通過PLC技術(shù)在空調(diào)冷水系統(tǒng)中的應(yīng)用，達(dá)到了非常好的節(jié)能效用，同時(shí)由于其控制的科學(xué)性，能夠更加有效降低空調(diào)系統(tǒng)的故障率，大大提升了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低了空調(diào)冷水運(yùn)行的能源與資源消耗，空調(diào)系統(tǒng)能夠進(jìn)行智能自動(dòng)化監(jiān)控，不僅將地鐵車站的溫度控制在一定合理區(qū)域內(nèi)，還能夠更加有效降低空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障概率，避免了車站溫度控制不合理而造成的能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能運(yùn)營，為踐行“安全運(yùn)行、綠色地鐵”的理念，做出更大的努力。