建筑电气及楼宇自动化
课程设计报告
设计题目：制冷站自动控制的设计
2012年4月28日
目录
1.概述 (3)
1.1制冷站自动控制设计目的 (3)
2.制冷站自动控制的设计内容 (3)
2.1制冷站运行参数与状态监控点版/位及常用传感器 (3)
2.2电气控制一、二次接线图和原理图设计 (5)
2.3制冷站的连锁控制及流程图 (4)
2.4制冷站的运行与调节控制 (5)
2.5制冷站PID调节原理框图 (7)
2.6使用西门子PLC STEP7完成制冷站连锁控制和PID 调节编程及仿真····································
3.参考文献········································
●概述
空调冷源系统一般由多台制冷剂和冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、补水箱、膨胀水箱等设备组成。

制冷机、循环水泵、集水器/分水器、补水箱等设备以及水处理装置等辅助设备通常安装在专用的设备间——制冷站。

制冷站经常设在建筑物的地下室。

而冷源系统的冷却塔安装在室外（一般选在辅助建筑物屋顶或裙楼屋顶），膨胀水箱一般安装在建筑物最高的屋顶。

为了保护空调系统的设备，冷冻水在进入系统之前必须经过处理（如除盐、除氧等），水处理设备也安装在制冷站。

由于水处理设备运行时间相对较短，一般不纳入楼宇自动化系统进行在线监控。

大多情况下，热源装置如锅炉、换热器也安装在制冷站。

1.1制冷站自动控制系统设计目的
1、学习制冷站自动控制系统的设计方法；
2、掌握制冷站自动控制系统的相关知识。

● 2.制冷站自动控制的设计内容
2.1制冷站运行参数与状态监控点版/位及常用传感器
楼宇自动化系统对制冷系统运行参数监控，监控内容主要包括以下几项：
1、冷水机组进水口与出水口冷冻水温检测，以了解冷冻机组的制冷
温度是否在合理的范围内；
2、集水器回水与分水器供水温度测量（一般情况下与冷水机组进/
出口冷冻水温度相同，二者可以只选其一），以了解末端冷负荷的变化情况；
3、冷冻水供/回水流量监测，测量流量和供回水温度结合，可计算
出空调系统的冷负荷量，作为能源消耗计量和系统效率评价的依据；
4、分水器和集水器压力压差测量，用压力传感器分别测量分水器进
水口、集水器出水口的压力，或用压差传感器测量分水器进水口、集水
器出水口的压力差。

根据供回水压差调节压差旁通阀的开度；
5、冷水机组运行状态和故障检测，取自冷水机组控制器输出触点或
主接触器触点；
6、冷冻水循环运行状态、故障状态监测，用安装在水泵电机配电柜
接触器、热继电器的触点和安装在水泵出水管上的水流指示器共同检测。

当水泵处于运行状态时，其出水管内既有水流，在水流作用下水流开关
迅速动作，显示水泵进入工作状态。

2.2电气控制一、二次接线图和原理图设计
2.3制冷站的连锁控制及流程图
启动顺序控制：冷却塔风机→冷冻水泵→冷却水泵→冷水机组
停机顺序控制：冷水机组→冷却水泵→冷冻水泵→冷却塔风机
2.4制冷站的运行与调节控制
1、设备相互备用切换与均衡运行控制
冷冻水系统的各种设备基本上都是多台（套）配备，同类之间互为备用。

如果正在运行的设备发生故障需要停机，其他同类设备应能代替发生故障的设备投入运行，使整个系统的正常工作不受影响。

同时为了延长各设备的寿命，并使设备和系统出在高效率的工作状态，通常要求设备累计运行时间尽可能相同。

每次启动设备是，应优先启动累计运行时间少的设备，并在合适的时间进行设备的切换，尽可能保持设备的均衡运行。

2、冷冻水回路冷水机组侧恒流量与空调末端设备变流量运行I——差
压旁路调节
在二管制的空调系统中，空调末端设备采用两通调节阀的空调水系统，在两通阀的调节过程中，系统末端负荷侧水量常发生变化，这些变化势必引起冷冻水流量的改变。

而对于冷水机组来说，是不易进行变水量运行的。

大多数冷水机组内部设有自动保护元件，当水量过小时，自动停止运行，保护
冷水机组。

通过在冷冻水供回水总管之间设置旁路，并根据末端流量的变化
来调节旁通流量以抵消末端流量的改变对冷水机组一侧冷冻水流量的影响。

旁路通常由旁通电动两通阀及压差控制器组成。

通过测量冷冻水供水、回水之间压力差来控制冷冻水供水、回水之间旁通电动两通阀的开度，使冷冻水供水、回水之间压力差维持恒定，也就达到了使冷水机组一侧工作在恒水流状态的目的。

由于旁路控制用于差压恒定，所以被称为差压旁路控制。

3、冷冻水回路冷水机组侧恒流量与空调末端设备变流量运行II——两级冷冻水泵协调控制
在冷冻水回路采用以及循环泵的系统中，为了协调空调冷冻水机组一侧要求恒流量与末端一侧变流量之间的矛盾，差压旁路调节是最常用的方案。

但当空调系统负荷很大、空调末端设备特别多、设备分布分散、冷冻水管路长、管路阻力大的情况下，冷冻水回路必须采用二级泵才能满足空调末端对冷冻水压力的要求。

由于冷冻水回路是二级水泵串联运行，简单的差压旁路无法适应系统及管路变化所带来的问题。

在这种情况下，一般采用下图所示的管路系统和相应的控制原理来解决冷水机组测量到水流量恒定与空调末端一侧冷冻水流量变化之间的协调。

在上图中，左侧的以及冷冻水泵按冷水机组配置，以及冷冻水循环泵与
冷水机组一一对应，随冷水机组的启停而启动关闭。

一级冷冻水循环泵负责克服冷水机组只冷冻水旁通管道一侧的水路阻力；二级冷冻水循环泵负责克服空调末端至冷冻水旁通管道一侧的水路阻力。

二级冷冻水泵则依据旁通管路两侧的温度、流量关系调整二级泵的开启台数，以达到冷水机组一侧恒流量、末端设备一侧变流量的目的。

4、膨胀水箱与补水箱监控
膨胀水箱和补水箱属于辅助设备。

膨胀水箱与冷丁水管路连通，当管路中的水随温度改变，体积发生热涨、冷缩变化时，增加体积可怕如膨胀水箱，减少体积可有膨胀水箱中的存水予以补充。

补水箱存放经过除盐、除氧处理的冷冻用水，需要时通过补水泵向管路补水。

5、冷水机组的节能群控运行
两种基本方式：冷冻水灰水温度控制法，冷凉控制法。

6、冷却塔的节能运行控制
冷水机组对冷却水进水温度也有一定要求，并不是越低越好。

因此，为
保证冷水机组正常工作，必须满足冷却水进水的设计温度。

2.5制冷站PID调节原理框图
2.6使用西门子PLC STEP7完成制冷站连锁控制和PID调节编程及仿真
3.参考文献
王再英.《智能建筑：楼宇自动化系统原理与应用》.北京:电子工业出版社。