1.本发明涉及制冷空调技术领域，具体涉及一种冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统。
背景技术：
2.离心式冷水机组运行过程中，蒸发器吸收冷冻水的热量，使冷冻水温降低，供客户使用。冷却水泵将冷却循环水打入机组冷凝器，机组的热量通过冷却水带出，冷却水温升高。冷却水到达冷却塔后，通过空气冷却使水温降低，再进入冷凝器，形成循环；现有中央空调系统冷却水泵一般为定频泵，无法调节水流量，导致整改中央空调系统能耗较高；部分中央空调系统冷却水泵使用了变频泵。通过测量冷凝器进出温度，采用定温差的方式调节冷却水温。逻辑较简单，且在运行低负荷高压比工况时可能容易出现喘振。
技术实现要素：
3.技术目的：针对现有制冷空调通过温差控制调节水泵频率影响运行效率，同时容易出现喘振问题的不足，本发明公开了一种能够有效保证压缩机运行的效率较高的区间，防止出现喘振，并能够降低系统能耗的冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统。
4.技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，包括步骤：s01、建立冷水机组的变频压缩机吸气流量与压比pr的坐标系，根据不同压比下压缩机能达到的冷量最大值、冷量最小值、压缩机的最高转速和最低转速确认压缩机的运行范围，压缩机在不同压比pr下，能够达到的冷量最小值在坐标系中形成喘振线；压缩机在不同压比pr下，能够达到的冷量最大值在坐标系中形成阻塞线；s02、在压缩机的运行范围内，靠近喘振线区域设定两条曲线，两条曲线均采用单调递增曲线，按照与喘振线的远近，由近及远依次将曲线记为第一曲线和第二曲线，在压缩机运行范围内，曲线的斜率低于喘振线的斜率；将喘振线与第一曲线之间区域设定为危险运行区域，第一曲线和第二曲线之间设定为缓冲区域，阻塞线与第二曲线之间设定为稳定运行区域；s03、在冷水机组运行时，冷却水泵按照机组需求的额定水流量调节频率，等待机组运行至稳定状态后进行水泵优化控制；s04、计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值，通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量；并根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率，以总功率最小值工况进行水泵转速调整。
5.优选地，本发明在步骤s03中，判断机组运行至稳定状态的过程包括：在设定时间内，检测机组的冷量，，其中为机组冷量，单位为kw；
为蒸发器水流量，单位为；为水密度，单位为；为水比热，单位为kj/（kg*℃）；为蒸发器进口水温，单位为℃；为蒸发器出口水温，单位为℃；在机组冷量q波动范围在设定值的
±
3%以内时，确认机组运行至稳定状态。
6.优选地，本发明在步骤s04中，计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值过程包括：在最大值和允许流量下限之间取m个点，m为正整数，分别模拟计算冷却水流量改变后压缩机对应的压比，并在处于对应工装的稳定运行区域时，保留模拟得到的压比值，否则将数值剔除，其中。
7.优选地，本发明冷却水流量变化前后的压比，其中为冷却水流量变化后的蒸发压力，与冷却水流量变化前的蒸发压力一致；为冷却水流量变化后的冷凝压力，根据冷凝饱和温度进行拟合，，为冷却水流量改变后冷却出水温度，为冷凝器换热温差。
8.优选地，本发明根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率过程包括：先通过特定温度下，机组功率与吸气流量和压比之间的关系，计算机组功率基准值，，并根据机组当前蒸发温度，对机组功率基准值进行修正，得到当前工况下机组的实际功率，，其中为机组当前饱和蒸发温度，为计算机组功率基准值的特定温度，为机组当前蒸发压力测量值，为计算计算机组功率基准值对应的蒸发压力值；水泵功率根据水泵的流量进行拟合。
9.优选地，本发明通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量过程包括：，其中为压缩机吸气焓值，根据测得的蒸发压力拟合得到；为压缩机排气焓值，根据压缩机的冷凝压力拟合得到，为制冷剂气体密度，根据蒸发压力拟合得到。
10.本发明还提供一种冷水机组冷却水系统，使用上所述的优化控制方法，包括变频压缩机、蒸发器、冷凝器、变频水泵和冷却塔，冷却塔与冷凝器的冷水管路通过变频水泵连通形成冷却水循环，在蒸发器上设置蒸发压力传感器，蒸发器进水温度传感器、蒸发器出水温度传感器和蒸发器进水流量传感器，在冷凝器上设置冷凝压力传感器以及冷凝器进水流量传感器。
11.有益效果：本发明所提供的一种冷水机组冷却水系统优化控制方法及冷却水系统具有如下有益效果：1、本发明使用系统运行状态下制冷量的实测值作为机组控制计算的基准，可以保证优化计算的准确性，避免根据温差变化反复调节造成系统不稳定的情形。
12.2、本发明通过单调增的第一曲线与第二曲线对压缩机的运行范围进行划分，在根据制冷量进行机组优化调节时，可以保证机组处于稳定运行区域内，从而避免出现喘振等问题。
13.3、本发明将压缩机与水泵的运行进行耦合，根据选取的拟合点计算运行的总功率，进行水泵和压缩机运行的调整，进一步降低系统运行的能耗。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
15.图1为本发明冷水机组优化控制逻辑图；图2为本发明压缩机运行范围示意图；图3为本发明冷水机组冷却水系统结构示意图；图4为本发明实施例中机组功率随冷却水流量变化趋势图；其中，1-蒸发器、2-冷凝器、3-变频水泵、4-冷却塔、5-蒸发压力传感器、6-蒸发器进水温度传感器、7-蒸发器出水温度传感器、8-蒸发器进水流量传感器、9-冷凝压力传感器、10-冷凝器进水流量传感器。
实施方式
16.下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
17.如图1所示，本发明公开了一种冷水机组冷却水系统优化控制方法，包括步骤：s01、建立冷水机组的变频压缩机吸气流量与压比pr的坐标系，根据不同压比下压缩机能达到的冷量最大值、冷量最小值、压缩机的最高转速和最低转速确认压缩机的运行范围，压缩机在不同压比pr下，能够达到的冷量最小值在坐标系中形成喘振线；压缩机在不同压比pr下，能够达到的冷量最大值在坐标系中形成阻塞线；s02、在压缩机的运行范围内，靠近喘振线区域设定两条曲线，两条曲线均采用单调递增曲线，按照与喘振线的远近，由近及远依次将曲线记为第一曲线和第二曲线，在压缩机运行范围内，曲线的斜率低于喘振线的斜率；将喘振线与第一曲线之间区域设定为危险运行区域，第一曲线和第二曲线之间设定为缓冲区域，阻塞线与第二曲线之间设定为稳定运行区域；
18.s03、在冷水机组运行时，冷却水泵按照机组需求的额定水流量调节频率，等待机组运行至稳定状态后进行水泵优化控制；判断机组运行至稳定状态的过程包括：在设定时间内，检测机组的冷量，，其中为机组冷量，单位为kw；为蒸发器水流量，单位为；为水密度，单位为；为水比热，单位为kj/（kg*℃）；为蒸发器进口水
温，单位为℃；为蒸发器出口水温，单位为℃；在机组冷量q波动范围在设定值的
±
3%以内时，确认机组运行至稳定状态。
19.s04、计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值，通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量；并根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率，以总功率最小值工况进行水泵转速调整。
20.本发明在步骤s04中，计算冷却水流量在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值过程包括：设当前实际冷却水流量为，蒸发压力为，冷凝压力,对应冷凝饱和温度，冷却进出水温度为、，冷凝器换热温差，。
21.在最大值与允许流量下限之间变化后压缩机对应的压比值过程包括：在最大值和允许流量下限之间取m个点，m为正整数，分别模拟计算冷却水流量改变后压缩机对应的压比，并在处于对应工装的稳定运行区域时，保留模拟得到的压比值，否则将数值剔除，其中。
22.模拟计算点冷却水流量为，蒸发压力为，冷却进出水温度为、，冷却水流量变化前后的压比，其中为冷却水流量变化后的蒸发压力，与冷却水流量变化前的蒸发压力一致；为冷却水流量变化后的冷凝压力，根据冷凝饱和温度进行拟合，，，为冷却水流量改变后冷却出水温度，，为冷凝器换热温差。
23.通过制冷量和焓差计算制冷剂气体流量计算压缩机吸气流量过程包括：，其中为压缩机吸气焓值，根据测得的蒸发压力拟合得到；为压缩机排气焓值，根据压缩机的冷凝压力拟合得到，为制冷剂气体密度，根据蒸发压力拟合得到。
24.由此可以得出m组吸气流量与压比的对应值，以此计算机组的功率，本发明根据压比值与吸气流量计算冷水机组以及水泵运行的总功率过程包括：先通过特定温度下，机组功率与吸气流量和压比之间的关系，计算机组功率基准值，，并根据机组当前蒸发温度，对机组功率基准值进行修正，得到当前工况下机组的实际功率，，其中为机组当前饱和蒸发温度，为计算机组功率基准值的特定温度，为机组当前蒸发压力测量值，为计算计算机组功率基准值对应的蒸发压力值；水
泵功率根据水泵的流量进行拟合，，其中、和为拟合系数。
25.总功率即为机组功率与水泵功率的叠加，在选取的m个模拟点中，选取处于稳定运行区域内的总功率的最小值，并以此进行水泵转速的调整。
26.如题3所示，本发明还提供一种冷水机组冷却水系统，使用上所述的优化控制方法，包括变频压缩机、蒸发器1、冷凝器2、变频水泵3和冷却塔4，冷却塔4与冷凝器2的冷水管路通过变频水泵3连通形成冷却水循环，在蒸发器1上设置蒸发压力传感器5、蒸发器进水温度传感器6、蒸发器出水温度传感器7和蒸发器进水流量传感器8，在冷凝器2上设置冷凝压力传感器9以及冷凝器进水流量传感器10。
27.下面以一具体的实施例对本发明的优化控制方法进行说明。
28.机组额定制冷量为400rt，现冷冻水流量为242m3/h，进出水温度分别为10.75℃、7℃，则机组冷量。
29.设置时间为5min，机组波动范围在
±
3%以内，处于稳定状态。
30.当前实际冷却水流量为302 m3/h，蒸发压力3.62kpa；冷凝压力7.40kpa对应冷凝饱和温度28.6，冷却进出水温度为24.0℃、27.3℃。蒸发器换热温差1.0℃。
31.压力p与对应的饱和温度计算公式为：；；冷凝器换热温差。
32.冷却水流量在最大值和允许流量下限之间取5个点，分别模拟计算冷却水流量改变后的压比，计算结果如表1所示，点2为初始点。
33.表1 不同冷却水流量与对应的压比汇总表
34.由表1可知，5个点的压比。因此均运行在稳定区域内，5个点均可保
留。
35.然后根据制冷量q和焓差计算制冷剂吸气流量。
36.根据压力计算焓值拟合公式：。
37.根据蒸发压力计算制冷剂气体密度拟合公式：，。
38.由不同压比及吸气流量，模拟计算机组在不同压比下的功率。吸气流量及压比计算功率的拟合公式如下：
39.式中为，为，拟合系数a=166.1345；b=0.54757；c=-1045.2750；d=-0.0001436；e=2093.5507；f=-1.20237；g=2.37835e-8；h=-1320.895；i=0.75001；j=0.00014923。将选取的模拟点代入计算结果如表2所示，表2 拟合点对应的机组功率汇总表
40.水泵的流量与功率拟合公式：
41.将对应的流量代入拟合公式，得到的水泵功率如表3所示，表3 拟合点对应水泵功率汇总表
42.将表2中的机组功率和表3中的水泵功率在水流量与功率的坐标系中进行标记，结果如图4所示，将各模拟点对应的水泵功率和机组功率叠加，结果如表4所示：表4 模拟点总功率汇总表
43.从表4中可以明确看出点4对应的总功率最小，水流量为额定流量的60%，总功率较额定流量运行时减少了4.9%，水泵根据此流量调节频率，在保证制冷量的同时实现节能运行。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。