冷源群控系统技术在地铁车站冷水机组中的应用及节能分析

(郑州地铁集团有限公司 河南 郑州 450000)

一、冷水机组系统组成介绍

郑州地铁某线路冷源系统由2台螺杆冷水主机、2台冷冻泵、2台冷却泵、2套冷却塔、2套冷冻水阀、6套冷却水阀组成。为实现节能要求，车站空调水系统在不改变冷水机组和水泵的流量的情况下，将动态流量调节阀安装在设备末端，电动压差旁通调节阀安装在机房的集水器、分水器之间，以满足通过水流量的变化来适应空调区域负荷的要求，实时调整冷水流量，以确保冷却水和制冷主机消耗的总耗能最少，使制冷系统始终处于节能经济的运行状态。

二、冷水机组群控系统组成介绍

为实现冷冻水、冷却水温度等参数冷源系统的一键开机、顺序启停、联动保护、生产报表生成加载载等功能，以实现监视冷冻水、冷却水温度等参数的目的，对需要群控系统冷水站的冷冻水泵、电动蝶阀、冷却塔、冷水机组等进行集中监视和控制。在该系统中，群控站PLC与多个智能站PLC进行实时数据交互，通过对管道温度、室内外温湿度、冷水机组负荷、管道压力和各个设备运行状态等信息的检测，进行设备的顺序联锁控制。

三、冷源群控系统功能的实现及其作用

冷源群控系统监控的系统设备为:冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、压差旁通阀冷却塔、变频器等装置。群控系统现场传感器有:冷却水进水温度传感器、冷冻水进水温度传感器、冷却水出水温度传感器、冷冻水出水温度传感器、电动蝶阀、水流开关及执行器、冷冻水压差旁通阀及执行器、电动二通阀等，

群控系统一种根据实时负载需求而自动控制的系统，实现对冷水机组、冷冻水泵、冷却塔、电动阀门、冷却水泵等的设备启动、停机控制并对设备状态和信号进行监视。

四、群控系统控制原理及节能分析

控制系统结构由多套 PLC系统、多套冷水机组、一套触摸屏及上位机组成，采用工业以太网及Profibus DP通信。冷源群控控制系统与水系统智能控制柜之间采用通讯的方式收发指令、参数设置以及监视，通讯协议采用标准兼容的通信协议。

(一)冷水机组控制

冷水机组群控系统在群控箱内和与 BAS进行连接，采用标准的RS485通信接口，通信协议为ModbusRTU。冷水机组提供 MODBUS 协议接口，冷水机组接受群控系统的指令，通过监控电脑或BAS系统对冷水机组进行集中管理和控制，实现对机组的远程监控，实时监测机组的运行温度、压缩机状态和故障状态，同时也可以对机组进行设置。

(二)群控系统控制

1.系统的启动模式

系统有3种启动模式，分别为：系统手动启动，系统半自动启动，系统全自动启动模式。

系统手动启动：在该启动模式下，逐个开启设备直至开启主机，关闭同样。开启主机时，只有检测到冷冻水阀、冷却阀水阀全开及检测到水流等信号，系统方能开启主机，同样关闭主机时也需满足一定的条件，在该模式下要严格按照启动顺序和关机顺序的要求进行开机和关机。

系统半自动启动模式：设置好半自动启动模式后直接点击启动主机，则系统在自动启动相关设备且满足主机启动条件后启动主机运行系统；该模式只能单独启动，无自动加载机及减机效果。

系统全自动启动模式：用户一键启动冷源系统，操作人员可以按时间表设置或一键启动使系统自动运行；该系统下自动检测系统的出水或回水温度及主机的运行电流百分比参数自动加载及减机的切换，自动检测设备故障及及时切换机保障系统正常运行。

2.系统的逻辑控制

(1)系统开机关机逻辑

开机顺序：开冷却水阀→冷却塔进出水阀→冷却泵→冷冻水阀→冷冻泵→冷却塔→开主机信号→延时→满足条件启动；

关机顺序：关主机→延时→冷却泵→冷却塔→冷冻泵→冷却塔进出水阀→冷却水阀→冷冻水阀；

(2)群控系统逻辑控制

冷水机组通过通讯方式接入群控系统，将冷水机组的各种参数，如工作方式、运行状态、故障报警等采集到群控系统，同时BAS系统将车站上的各种命令如远程启停信号，传送到群控PLC，由群控系统传送至冷水机组。

(3)冷水机组运行控制逻辑

冷源群控系统起始运行时，首先根据主机运行的实际时间，决定先启用一台运行时间最短的冷水主机；在冷水机组台数控制时，应保证在足够的控制周期的前提下才允许系统加/减冷机，以避免频繁加/减机。

(4)节能分析

整个系统采用集中管理、分散控制的集散式控制方式，既解决了数据集中分析管理的要求，又实现了控制层的独立控制，降低本系统的故障率，提高了系统的稳定性与可靠性。采用了基于PLC群控技术的空调冷水系统，大大提升空调冷水系统运行的稳定性，同时使发生故障的可能性大大降低，性价比大幅提升。

五、结语

总之，应用了冷水机组群控系统，通过PLC技术在空调冷水系统中的应用，达到了非常好的节能效用，同时由于其控制的科学性，能够更加有效降低空调系统的故障率，大大提升了空调系统的运行稳定性，进一步降低了空调冷水运行的能源与资源消耗，空调系统能够进行智能自动化监控，不仅将地铁车站的温度控制在一定合理区域内，还能够更加有效降低空调系统发生故障概率，避免了车站温度控制不合理而造成的能源浪费，实现了节能运营，为践行“安全运行、绿色地铁”的理念，做出更大的努力。