室外機臺數減少故障(室外機臺數減少故障怎么維修)

前沿拓展：

數據機房內的設備發熱量都比較大，制冷效果的好壞直接影響到機房的使用，但由于數據機房內不能有水，因此數據機房通常采用風冷方式對機房進行制冷。隨著網絡通信科技的飛速發展，目前大型數據機房的單機架耗電量已突破了4kW/ 架，風冷式恒溫恒濕空調的單機容量及安裝數量也隨之不斷的增加。如今，用電能效（簡稱“PUE”，PUE=數據中心總設備能耗/IT 設備能耗，PUE 是一個比率，基準是2，越接近1 表明能效水平越好）已經成為國際上比較通行的數據中心電力使用效率衡量指標。據統計，國外先進的機房PUE 值可以達到1.7，而我們國家的PUE 平均值則在2.5 以上。隨著國家綠色節能計劃的推出，對大型數據機房這樣的用電大戶提出了一個機房用電能效考核，因此，采用其它更加節能的制冷方式成為當務之急。

據測算，采用水冷機組制冷雖然一次性投資較大，而且設計、施工比較繁瑣，但它的節能效果比較理想，一般能使大型數據機房的PUE 降到1.7 左右。因此在大型數據機房采用水冷機組進行制冷勢在必行，如何根據機房內設備的發熱情況來實時控制冷水機組的運行對機房的運行及節能都將非常關鍵。

1 水冷機組控制原理

現代工業過程對控制系統的要求已不局限于能實現自動數據采集和控制功能，還要求工業過程能長期在最佳狀態下運行。對于一個規模龐大、結構復雜、功能綜合、因素眾多的大型工程系統，要解決的不是一個局部最優化問題，而是一個整體的總目標函數最優化問題，即生產過程的綜合自動化問題。總目標函數不但包括產量、質量等指標，還包括能耗、成本等其他各類指標。為了實現大型工程系統的最優化控制，大系統控制理論中引入了“分解”和“協調”的設計原則。本文結合開利冷水機組群控系統I VU 對機房冷水機組群控進行介紹（見圖1）。

2 I VU 網絡的特點

I VU 系統是開利公司應用多年空調控制領域的先進知識研發的冷凍機組能源效率管理系統。該系統以為用戶提供廣泛的舒適度、可操作性、空氣質量調節和能源管理為目標，能夠涵蓋開利公司的冷水機組、非開利公司的機電設備及其它樓宇控制系統。I VU 系統能夠保證能源管理系統的所有利益，允許用戶從使用的經濟性和環境保護兩個角度來管理系統的能源消耗。機組按時間安排運行、負荷分段卸載和加載等功能可以為用戶提供最高效的能耗管理。操作者可以在非常短的時間內對系統故障報警做出反應，保持系統的穩定性和可靠性。本系統能夠提供設備運行時間和能耗量等數據，為用戶作能耗分析和系統決定提供有效的依據。

通過對溫度、相對濕度、室外空氣通風量的精確控制來提升環境的舒適度。集中控制減輕了用戶的人工操作量，簡化排除故障的過程，這些將為用戶提供更加有效的設備管理。持續性的現場和遠程監視系統，有利于延長機組的壽命，降低設備的維護成本。I VU 系統的模塊化結構，可靈活地適應現場需求及后期項目的擴展要求。依據I VU 通訊網絡體系的策略，通過專用數據模塊可以實現與其它樓宇控制系統的聯網。

3 數據中心冷水機組群控系統概述

數據中心選用3 臺19XR 機組、4 臺冷凍水泵、4 臺冷卻水泵、9 臺冷卻塔風機、1 臺免費板換、流量計、全自動加藥裝置、真空脫氣罐、蓄冷罐、附屬閥門；通過使用I VU 控制系統，建立一套完整的中央空調控制系統。

I VU 控制網絡系統將冷水機組和外圍設備，包括冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔綜合成一個系統，實現多臺冷水機組的集中群控，同時將冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔納入聯鎖管理。與系統相連接的監控計算機為冷水機組的集中群控提供人機界面，通過該界面，可了解系統的運行狀態，各冷水機組運行狀態及主要運行參數，可參與冷水機組的集中群控管理。另外，系統所有內部參數均可以轉換成符合BACnet IP 的標準數據格式，然后通過其通訊端口傳送至其它控制系統的智能終端，并實現單向數據傳輸。

4 數據中心冷水機組群控系統控制特點

根據能效和設備性能提供最優設備運行組合和優化每臺冷水機組負荷分配，提供智能控制算法以便最大限度的根據負載需求實現節能運行，合理控制冷水機組運行臺數，實現最佳系統高效節能運行。綜合考慮系統冷凍水供水溫度設定值偏差與系統負荷變化趨勢，防止過量機組負載的發生。例如，當冷凍系統剛開始起動時，冷凍水管內的水溫較高，若無此功能，系統會錯誤地顯示比實際所需更大的冷負荷需求。實現各臺冷水機組及水泵的運行時間均衡，根據要求自動切換機組的運行次序，累計每臺機組運行時間，自動選擇運行時間最短的機組，使每臺機組運行時間基本相等，以延長機組使用壽命。對冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔實現聯鎖控制，并在設備損壞時自動啟用備用設備，并且具備斷電恢復后自動啟動的功能。全面顯示系統運行狀態和主要參數，具有故障報警、報告及故障診斷信息的功能。專用用戶界面軟件具備局域網通訊能力，提供嚴密的安全等級及操作權限，能夠設置不同權限級別的操作密碼。整個系統具有自動存儲檔案數據及記錄的功能，按照使用要求保存歷史運行數據，并且能夠根據需要自動編制冷水機組管理報告。全面數據傳送至BAS 系統，實現樓宇集中式控制，并可接受BAS 系統發出的開關冷機指令、冷凍水出水溫度和運轉電流限制修改指令。

5 數據中心空調控制系統設計要點

冷水機組由Chiller SystemManager（CSM）冷水機組系統管理控制器來管理，水泵、冷卻塔等設備由I VUM系列控制器及擴展I/O 模塊來管理。

根據項目需求在各類管道上（包括空調冷水供水管、空調冷水回水管、空調冷卻水供水管、空調冷卻水回水管、冬季板換冷卻水供水管、冬季板換冷卻水回水管、空調膨脹管、空調冷卻塔補水管）安裝溫度傳感器、壓力傳感器、管道式流量傳感器、室外溫濕度傳感器、液位開關、開關型電動蝶閥、電動調節閥、流量開關、自力式壓差控制閥、溫度計、壓力表、流量計等儀器儀表設備。

與調節。運行狀態，故障報警。監測每臺機組冷凍水供/ 回水溫度，冷卻水供/ 回水溫度，蒸發器壓力，冷凝器壓力，蒸發器制冷劑溫度，冷凝器制冷劑溫度等機組內部運行參數。冷凍水總管溫度監測。監測冷凍水旁通的壓差，控制調節旁通閥開度。流量監測、能量監測。

冷凍水泵：啟停控制，變頻反饋。運行狀態，故障報警，手自動狀態，變頻控制。

冷卻水泵：啟停控制，變頻反饋。運行狀態，故障報警，手自動狀態，變頻控制。

冷卻塔：啟停控制，冷卻塔進水管的電動蝶閥開關控制。運行狀態，故障報警，手自動狀態，蝶閥狀態反饋，冷卻水總管溫度監測。

本項目共分四個系統：冷凍系統、冷卻系統、自由冷卻系統及其他系統。輸入/ 輸出共280 點，其中開關量輸出（DO）40點，包括風機水泵或設備啟停、電加熱器啟停、風門開關。模擬量輸出（AO）12 點，包括閥門調節、水泵調速、冷凍機設定。開關量輸入（DI）132 點，包括風機水泵啟停狀態、風機水泵故障狀態、風機水泵手自動狀態、電加熱故障狀態、電加熱開關狀態、閥門開關狀態、液位開關狀態、冷凍機組監控信號。模擬量輸入（AI）96 點，總出水水溫、總回水水溫、供回水壓差、流量測量、冷凍機組監控信號、風機或水泵電流、水泵變速反饋、閥門或風門開度、室外溫度、室外濕度。

7 數據中心冷水機組管理的控制特點

通常制冷機臺數的控制，一般BAS 的控制是通過計算冷量，即總水量×供回水溫差，得出末端的冷量多少。但是其缺點是誤差很大。

①因為監測流量有±15％的誤差（如果安裝的不恰當，誤差更大—流量傳感器有很嚴格的安裝要求與精度要求），因此通常計算出來的冷量的誤差會超過15％。I VU 系統擁有專為冷水機組研制的CSM冷水機組系統管理模塊，可對每臺冷機進行全面的監測與管理，CSM內部優化程序進行邏輯運算，決定開啟制冷機臺數；除了保證供水溫度外，制冷機的制冷量也參與增加或減少臺數的策略，因此在制冷的控制效果比其他控制系統更優良、更節能、更專業。

②一般BAS 加機的策略是當冷量比末端小時便需要加機，運行機組保持原運行狀態，加載機組的負載逐步上升，趨于穩定狀態。這樣常常需要長時間的溫度波動與溫度接近。CSM管理系統的最大優點是加卸載管理，當系統需要增多一臺機組制冷，它不止光啟動后備狀態機組，而是同時發出指令給正在運行的機組，將其制冷負荷至平均負載，然后2 臺機組同時上載，最終達到穩定狀態。這樣可以最快程度的達到系統穩定，使供水溫度達到波動最小，同時也平衡機組使用壽命，減低電網突增的負荷，最大限度達到節能作用。

8 冷水機組加載和卸載的流程

①增加制冷需求Additional Cooling Required ACR 加載的流程。當以下各項要求a~d 均能滿足時，才進入機組加載程序。

a.當前運行的機組有足夠的時間由0%負載至接近100%負載。

b.當ACR 溫度傳感器所測的冷凍水供水溫度，高于當前的冷凍水供水溫度設定點與一個可調整的溫度偏差值相加后的所得值。

c.運行機組的負載大于某個設定值(一般為90%~95%)。

d.運行冷水機組的溫度降低速率小于0.5/min。

機組加載流程：當以下各項要求e~g 均能滿足時，新冷水機組立即啟動。

e.新冷水機組啟動的延遲時間已經結束（延遲時間可以設定）。

f.新冷水機組禁止運行的命令未激活。

g.新冷水機組沒有處于出錯，斜坡加載或處于斷電重起階段。

②減少制冷需求Reduce Cooling Required RCR 卸載的流程。當以下各項要求a~c 均能滿足時，才進入機組卸載程序。

a.目前運行的機組臺數多于一臺。

b. 運行機組的平均負載小于某個設定值(一般為65%~69%)。

c.當RCR 溫度傳感器所測的冷凍水供水溫度，小于當前的冷凍水供水溫度設定點與一個可調整溫度偏差值的0.6 倍相加后的所得值。

機組卸載流程：當以下要求d 能滿足時，設定機組馬上停機。

d.機組停機的延遲時間已經結束（延遲時間可以設定）。

9 數據中心冷卻塔風機控制流程

①根據冷水機組開機要求，開啟對應冷卻水泵，冷卻塔開始工作；

②冷卻塔風機是否運行由各自冷卻塔回水溫度決定，通過冷卻塔風機的啟停以維持冷卻水回水溫度設計值（假設為32℃）；

③系統實時監測冷卻水回水溫度，計算實際值與設計值的差Δt（實際值 設計值）；

④控制系統將保證在冷卻塔工作時維持低速風機持續運行；

⑤當溫度上升，Δt> 設定溫差的75%時，開啟冷卻塔風機；

⑥當溫度下降，Δt< 設定溫差的50%時，停止冷卻塔風機。

10 數據中心機組循環啟停順序

為平衡冷凍機的使用時間，使每臺機組保持基本一致的運行時間以延長機組壽命，冷機群控系統為用戶提供了一個循環冷凍機啟停順序的程序，可在操作平臺自定義循環周期，即用戶可自定義冷凍機的循環方式及循環時間。

11 數據中心機組斷電重起策略

①群控系統的DDC 設備由UPS 供電，系統內部的電動閥門都采用220V 供電，由DDC 控制柜內的UPS 電源一路供電。

②市電斷電時，系統必須提供群控系統一個通斷信號，表征系統斷電；柴油發電機供電時，系統提供群控系統一個通斷的反饋信號，表征系統通電。

③斷電后，電動閥門維持通電前的狀態，以保證系統狀態。同時啟動應急狀態的程序。

④柴油發電機供電后，DDC 得到反饋狀態，將同時發送命令給2 臺冷水機組，對應的一次冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機。

⑤冷水機組接到DDC 命令后進入開機程序。

a.啟動開始，開啟冷水泵（5s）

b.開啟冷卻水泵（5s）

c.水流驗證（30s）檢查冷水溫度，檢查導葉是否閉合，啟動油泵，控制冷卻塔風扇（50s）

d.油壓差驗證（30s）

e.壓縮機開啟至電流降至運行電流值（30s）

從冷水機組接到DDC 開機命令至啟動過程完成總共需最短時間為2 分30 秒。2 分30 秒后，群控系統再發送命令給2臺冷水機組，對應的一次冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機。

本文來源于互聯網，作者：奚偉東。暖通南社整理編輯。

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