一种冷却循环水系统节能运行的方法与流程

本发明涉及冷却循环水系统，具体为一种冷却循环水系统节能运行的方法。

背景技术：

1、一般来说，一套完整的水冷冷水机组系统包括冷水机组主机、冷凝器、蒸发器、冷却塔、冷却循环水泵、管道和冷冻循环水泵、风管、风机盘管(fcu)、板式换热器等制冷终端设备。本发明主要针对除终端设备之外的制冷系统，实现其系统节能智慧运行。

2、近年来，国家针对冷水机组系统的节能减排陆续出台多项行动方案和指导意见。

3、在相关行动方案和政策指导下，目前针对水冷冷水机组系统的节能研究如火如荼，但是总体来说有以下一些特点和不足：

4、1、偏重于在制冷终端上面的研究，比如采用新材料技术实现保温隔热、通过采用轻质化风机实现风机高效运行、采用冰蓄冷等技术手段实现电能充分应用、对风道系统做优化设计、对热负荷进行优化设计等相关技术手段，并且在各个领域也都产生了比较有竞争优势的节能环保型企业。但是，对于冷水机组系统配套的冷却循环水系统的研究较少；

5、2、针对包含了冷水机主机设备的冷却循环水系统的节能研究和实施，大都局限于某一个特定设备。如专门针对冷水机主机设备的变频控制设计、主机设备的高效运行，针对动力输送系统(即冷却水泵与冷冻水泵)的提能增效，针对管道系统的阻力损耗的研究。这些领域也产生了相当规模的节能企业。

6、3、对冷却塔设备的节能运行，目前研究方向主要局限在提升冷却塔风机运行效率、换热盘管的材质以及异型管的开发、换热填料的填料热力性能提升。这一部分的研究和相关文献较多，但是在实际的项目现场实现较少，主要是因为冷却塔设备在整个制冷系统中占比较小，不能得到充分的重视，而且冷却塔厂家众多，产品参差不齐，无法做统一规范要求。

7、4、节能大都是各个厂家自行其是，忽视了制冷系统中各设备互为关联，无法兼顾系统节能。甚至会出现为了某一个设备节能，而导致系统其他相关设备的能耗增加，最终适得其反的现象。

8、5、现有节能大多采用主动赋值的模式进行，无法与系统终端需求直接关联，不能做到全系统智能运行。

9、本发明主要针对对象就是现有的水冷冷水机组和配套冷却循环水系统，注重于系统节能，并以终端需求相结合，采用虚拟传感与机器学习、自动寻优的ai技术，实现冷却循环水系统的全生命周期的节能智慧运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种冷却循环水系统节能运行的方法，以解决上述背景技术中所提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷却循环水系统，包括水冷冷水机组主机、冷却循环水泵、冷却塔三大部件，所述水冷冷水机组主机、冷却循环水泵和冷却塔的运行状态均由对应安装的变频器通过运行策略和系统主动赋值实现，其中冷水机组主机采用工频和变频联控运行，变频器的运行频率根据冷水机组的制冷量来调节；冷却循环水泵采用全变频或工频和变频联控运行，变频器的运行频率根据，在采用虚拟传感技术之后，可以将触发机制调整为冷水机组冷凝器回水端压力来做调节以实现冷却循环水泵的最大节能；冷却塔风机采用全变频或工频和变频联控运行，变频器的运行频率根据冷却塔出水温度来调节，当采用闭式冷却塔设备时，则还需考虑喷淋泵的工频启停来实现最大节能，以上均可通过运行策略和变频器赋值将程序写入对应变频器中来实现；

3、系统的最佳运行策略与赋值可通过在一定试运行周期内的虚拟传感技术、机器自主学习、自动寻优来获取，并对下一运行周期提前给出赋值与趋势判断，通过不断自我学习，可将运行周期逐步缩短，并最终实现运行策略与系统赋值和终端需求尽可能实时对应，最终实现系统运行与终端需求精准匹配的节能运行模式。

4、优选的，所述冷水机组的冷却循环水给水温度降低时，冷水机组的冷凝器中制冷剂的冷凝温度会降低，从而降低冷水机组压缩机功耗，经过实践验证，当冷却循环水水温降低1℃时，压缩机功耗可降低5％左右。但是，冷却水温的降低会使冷却塔运行能耗增大，更低的冷却循环水温会急剧加大冷却塔运行功耗。

5、优选的，所述冷却循环水泵的冷却循环水温差加大时，可减少冷却循环水水量，从而降低冷却循环水泵的功耗，但温差加大，会导致冷却塔运行能耗增大，同时也可能提高冷凝器冷凝温度，从而导致压缩机功耗增大，并且随着冷却循环水量变化，管道压损也会对应变化，从而影响到冷却循环水泵功耗。

6、优选的，所述冷却循环水水温(本发明中采用的是逼近度，即给水温度与湿球温度差值)与冷却循环水温差，均有一定的变动范围而且阈值较小，对应一个现有的冷水机组系统，不可能无限大。

7、优选的，所述冷水机组主机的运行频率依据制冷量调节，对一个现有系统，可看做定值，采用能效比来描述(能效比定义为：erp＝系统总能耗/制冷量)，其值作为最终考核依据。

8、优选的，所述冷却循环水泵的运行频率依据冷凝器回水压力调节，该值为定值。

9、优选的，一种冷却循环水系统节能运行的方法，包括以下步骤：

10、s1、对现有冷水机组系统进行性能评估，并对系统内各相关设备进行健康诊断，首先确保现有冷水机组能达到终端工艺要求，只有在确认了现有系统的最大能力之后，才能对该系统实现节能运行管理，当系统能力不足时，需对系统进行整改；

11、s2、根据不同设备将运行策略写入相应变频器中；

12、s3、水机组变频器与冷却循环水泵变频器的触发值均可以设定为定值，不需要做阈值调控，因此，整个冷水机组的能耗w可以简化为仅仅只与冷却塔的出水温度(或逼近度tτ)和冷却循环水温差δt这两个变量相关，可以表述为：

13、w＝f(tτ，δt)

14、假定考虑到制冷量的窄幅波动，以能耗比(erp)来作为节能运行的依据，即erp＝f(tτ，δt)；

15、s4、根据以上设计思路，考虑到冷却循环水水温变化存在一定波动周期，可以对一个现有运行系统进行主动赋值试运行，在实际的操作中，可以按照1小时(或更长时间，以最终系统热力性能平衡为准)作为试运行周期，在1小时时间段中结合原始设计工艺要求，先对逼近度做定值，仅调节温差，温差的波动范围可按照5℃±5℃来调节，在不同的温差时，统计出来对应的能效比，并绘制能效比erp-温差δt曲线；

16、s5、依此设定不同逼近度，逼近度可按照1～7℃来设定，重复第4步，即可绘制出在1小时试运行阶段的erp＝f(tτ，δt)曲线图，在该图中找到最佳运行工况点的连线，进而能找到所有运行工况时的最佳运行工况点以及相关运行参数；

17、s6、在进入下一个运行周期时，可对下一周期直接采用试运行参数主动赋值，然后在该参数条件下，做窄幅调整，将温差设定为±3℃，逼近度设置为±1～2，重复第4、第5项工作，绘制能效比erp-温差δt曲线；

18、s7、进一步缩短运行周期时间，将s6的内容做主动赋值，同时比较s5与s6的变化趋势，进一步缩小逼近度与温差的取值范围，重复以上操作；

19、s8、经过以上方式不断迭代，基本上可以判断出下一运行周期主动赋值范围，最终形成以5分钟作为最小运行周期的推荐运行参数表，对整个系统进行主动赋值，并最终实现系统整体节能运行。

20、优选的，冷水机组主机的运行策略，冷水机组主机运行频率依据制冷量调节。

21、优选的，冷却循环水泵的运行策略，冷却循环水泵运行频率依据冷凝器回水端压力调节；运行策略优先以全变频模式为主，通过实践运用，针对冷却循环水泵泵组设备，当采用统一相同频率运行时，节能率最高，也可根据现场情况采用工频和变频联控模式，即一台循环水泵变频运行，其他循环水泵采用工频启停模式。依据冷凝器回水压力值，当压力降低时，增大变频器频率，再逐步启动泵组里面的工频水泵，相反的，当压力增大时，降低运行频率，逐步关停工频水泵。

22、优选的，冷却塔的运行策略，冷却塔主要是通过出水温度或逼近度来对风机电机进行变频调节，当采用闭式冷却塔时，还需要综合考虑喷淋泵的工频启停，根据实践运行，冷却塔风机优先采用全变频模式，当冷却塔塔组以同一频率运行时，能耗最，鉴于现场实际情况，也可采用工频和变频联控运行策略，当出水温度过高(或逼近度变大)时，增大变频器频率，再逐步启动冷却塔塔组里面的其他工频塔，相反的，当出水温度过低(或逼近度变小)时，降低运行频率，逐步关停工频冷却塔，当采用闭式冷却塔时，主要是考虑到冬季低温天气，当出水温度进一步降低时，可关停喷淋泵，实现冷却塔干式运行。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、本发明针对的是现有的水冷冷水机组系统，针对除了制冷端终端设备之外的全系统节能。

25、2、本发明适用性广泛，可在不同的项目现场、不同的设备配置、不同的设备厂家、不同的使用现状的条件下均可以实现。本发明不仅仅只是以简单粗暴的更换设备作为节能实现手段，是通过互联网技术搭建主动赋能平台为系统节能实现智能化运行；

26、3、本发明在充分的理论基础与大量实践经验上研发，具有可操作性，充分考虑了各个子设备之间的关联性，为系统综合节能指出了方向和实现方法。