★長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司陳澤望，楊艷，李東陽(yáng)，孫康

關(guān)鍵詞：大型數(shù)據(jù)中心；可編程邏輯控制器；自控系統(tǒng)構(gòu)架；控制流程及運(yùn)行模式；控制策略

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為信息存儲(chǔ)與處理的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其能耗問(wèn)題日益凸顯。A級(jí)大型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，以其高可靠性與高性能要求，對(duì)冷源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文針對(duì)某A級(jí)大型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目（建筑主體高度31.85米，面積30432.77平方米）的能源站冷源系統(tǒng)的工藝要求、自控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、控制流程及運(yùn)行模式進(jìn)行了深入探討。該數(shù)據(jù)中心的冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能與高可靠性運(yùn)行，以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的能耗壓力^[1]。為提升系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度，本研究采用了可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，PLC）作為控制系統(tǒng)的核心，以確保系統(tǒng)在可靠、安全、節(jié)能及全自動(dòng)模式下運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心冷源自控系統(tǒng)對(duì)冷水機(jī)組及其他機(jī)電設(shè)備執(zhí)行節(jié)能控制與能效管理。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃控制策略，實(shí)時(shí)采集溫度、壓力、流量、電流等關(guān)鍵參數(shù)，并自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，以確保各設(shè)備達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而最大限度地節(jié)約系統(tǒng)能耗。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄各設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，對(duì)能耗進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算與分析，并通過(guò)節(jié)能管理軟件對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為系統(tǒng)運(yùn)行策略和參數(shù)的優(yōu)化提供決策支持^[2]。

本研究旨在通過(guò)分析數(shù)據(jù)中心冷源系統(tǒng)的工藝要求與自控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，探討其節(jié)能降耗的潛力與實(shí)現(xiàn)路徑。研究結(jié)果將為數(shù)據(jù)中心的冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供理論支持與實(shí)踐指導(dǎo)，對(duì)于推動(dòng)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義^[3]。

1　項(xiàng)目概述及工藝要求

（1）本能源站冷源系統(tǒng)采用高壓變頻離心式水冷冷水機(jī)組作為冷源，設(shè)置5套2300RT（8089kW）制冷單元（每套制冷單元含：1臺(tái)冷水機(jī)組、1臺(tái)板式換熱器、1臺(tái)冷卻水泵、1組（3臺(tái)/組）冷卻塔、1臺(tái)冷凍水泵），4用1備滿足末端冷負(fù)荷需求及業(yè)主的擴(kuò)容需求。根據(jù)A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用環(huán)路設(shè)計(jì)，并用分段閥隔離各個(gè)故障點(diǎn)，保證單點(diǎn)故障時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）冷凍水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，冷凍泵與主機(jī)對(duì)應(yīng)，五臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，冷卻泵與主機(jī)一一對(duì)應(yīng)，冷凍泵和冷卻泵均采用變頻泵。

（3）負(fù)荷計(jì)算：在冷凍水供水總管處設(shè)置熱計(jì)量表，計(jì)算空調(diào)冷負(fù)荷量，并累計(jì)全年制冷負(fù)荷用量，且數(shù)據(jù)中心為常年冷負(fù)荷。為保證空調(diào)水系統(tǒng)供冷可靠性，防止突然停電或設(shè)備故障引起制冷中斷事故，系統(tǒng)供水環(huán)路上設(shè)置蓄冷罐（位于空調(diào)能源站外），可提供空調(diào)系統(tǒng)15min的應(yīng)急冷水供應(yīng)。當(dāng)出現(xiàn)停電事故時(shí)，由于冷凍水泵配有UPS電源，繼續(xù)正常工作，此時(shí)機(jī)房所需冷量由蓄冷罐和系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)所存冷凍水提供^[4]。

（4）考慮到系統(tǒng)本身需要配備蓄冷罐作為應(yīng)急冷源，本項(xiàng)目設(shè)置大容量蓄冷罐作為水蓄冷裝置，除滿足15min的應(yīng)急冷水供應(yīng)，還能滿足夏季電價(jià)高峰時(shí)段數(shù)據(jù)機(jī)房冷水供應(yīng)，過(guò)渡季部分自然冷源與混水補(bǔ)冷，利用冗余冷水機(jī)組在夜間低谷電價(jià)時(shí)段蓄冷。大數(shù)據(jù)機(jī)房配置一個(gè)蓄冷罐，蓄冷罐設(shè)計(jì)溫度為7/18℃。

（5）冷凍水供回水溫度12/18℃；冷卻水供回水溫度32/37℃（夏季）、11/16℃（冬季）；蓄冷供回水溫度7/18℃。

（6）帶自然冷源的制冷單元分四種運(yùn)行模式：完全自然冷源、完全或部分自然冷源蓄冷、部分自然冷源+釋冷混水、部分自然冷源+電制冷；夏季不帶自然冷源制冷單元分三種運(yùn)行模式：制冷、蓄冷、釋冷。

·當(dāng)室外濕球溫度t＞12℃（可調(diào)）、冷卻塔出水溫度tcws＞16℃時(shí)，冷機(jī)工作，板式換熱器不工作，系統(tǒng)為常規(guī)制冷模式；夜間低谷電價(jià)時(shí)段，利用冗余冷機(jī)蓄冷，制備低溫（7℃）冷凍水儲(chǔ)存在蓄冷罐中，此為正常蓄冷模式；在白天電價(jià)高峰時(shí)段，冷機(jī)不工作或減少開機(jī)臺(tái)數(shù)（根據(jù)末端負(fù)荷需求調(diào)整），蓄冷罐中儲(chǔ)存低溫冷凍水釋放到冷凍水系統(tǒng)中，混水制備12℃冷凍水，此為釋冷模式。

·當(dāng)室外濕球溫度6℃＜t≤12℃（可調(diào)）、冷卻塔出水溫度11℃＜tcws≤16℃時(shí)，在保證蓄冷罐剩余冷量滿足當(dāng)前負(fù)荷20min（可調(diào)）時(shí)，冷機(jī)不工作，板式換熱器工作，蓄冷罐釋放低溫冷水混水供冷，系統(tǒng)進(jìn)入部分自然冷卻+混水釋冷模式；夜間及其他時(shí)段，利用冗余冷機(jī)和板式換熱器串聯(lián)蓄冷，制備低溫（7℃）冷凍水儲(chǔ)存在蓄冷罐中，此為部分自然冷卻蓄冷模式。·當(dāng)室外濕球溫度t≤6℃（可調(diào)）、冷卻塔出水溫度tcws≤11℃時(shí)，冷機(jī)不工作，板式換熱器工作，系統(tǒng)進(jìn)入完全自然冷卻模式，可根據(jù)需要利用冗余板式換熱器、冷卻泵、冷卻塔進(jìn)行全自然冷源蓄冷，并根據(jù)需要進(jìn)行釋冷。

（7）冷凍水補(bǔ)水系統(tǒng)采用補(bǔ)水泵、軟化水箱、全自動(dòng)軟水器；定壓裝置采用兩種定壓方式：隔膜式定壓罐定壓和蓄冷水罐定壓，控制系統(tǒng)優(yōu)先采用蓄冷罐定壓補(bǔ)水；當(dāng)蓄冷罐定壓補(bǔ)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)開啟轉(zhuǎn)換閥門，采用隔膜式定壓罐定壓補(bǔ)水，兩種控制方式下，控制系統(tǒng)均根據(jù)隔膜式定壓罐水泵的出口壓力自動(dòng)控制補(bǔ)水泵的啟停。

（8）冷卻水補(bǔ)水系統(tǒng)采用雙回路補(bǔ)水，由補(bǔ)水冷卻水池與補(bǔ)水泵房協(xié)同作用，將冷卻水輸送到大數(shù)據(jù)機(jī)房的屋頂。

2　控制系統(tǒng)組成及構(gòu)架

冷源自控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，主要由上位機(jī)、交換機(jī)、服務(wù)器、PLC系統(tǒng)、電動(dòng)開關(guān)蝶閥及調(diào)節(jié)閥控制柜、溫度傳感器、壓力傳感器等檢測(cè)儀表、系統(tǒng)控制柜和觸摸屏等部分組成。系統(tǒng)采用集中管理模式和分區(qū)域單元化節(jié)能控制，在冷源系統(tǒng)設(shè)備就近提供相應(yīng)智能控制柜，包括主控制柜、蓄冷罐釋冷單元控制柜、蓄冷罐現(xiàn)場(chǎng)控制單元控制柜、1～5#制冷單元控制柜（圖中僅示意了1#制冷單元控制柜，其他各制冷單元控制柜均一致）。

根據(jù)暖通工藝需求，整個(gè)控制系統(tǒng)采用冗余CPU配置、冗余通訊網(wǎng)絡(luò)以及遠(yuǎn)程I/O的設(shè)計(jì)方案。CPU是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其主要功能為運(yùn)行用戶應(yīng)用程序、邏輯判斷、回路控制等，選擇SIEMENSS7-1500H系列冗余PLC作為主控制器及ET200SP分布式I/O模塊，通過(guò)雙PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線連接到控制器。為了保證控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，在電源供應(yīng)系統(tǒng)上采用冗余配置，保證電源供應(yīng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。每面控制柜均采用兩路AC220VUPS供電，一用一備。應(yīng)用程序編程采用TIAPortal（博途）軟件。系統(tǒng)各控制柜柜門上設(shè)置1臺(tái)12寸彩色觸摸屏，控制柜安裝于現(xiàn)場(chǎng)，用戶可以在上面進(jìn)行操作和查看數(shù)據(jù)。如果上位機(jī)出現(xiàn)故障或者在維護(hù)期間，由其代替上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制。同時(shí)設(shè)置2臺(tái)上位機(jī)，操作人員可通過(guò)上位機(jī)直接發(fā)出操控命令，上位機(jī)屏幕上顯示各種設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，并能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的群控。上位機(jī)采用工業(yè)級(jí)主機(jī)，安裝SIEMENSWINCC監(jiān)控軟件，與PLC以TCP/IP方式進(jìn)行通訊。WINCC是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中解決可視化和控制任務(wù)的監(jiān)控系統(tǒng)，它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示消息歸檔以及報(bào)表的功能模板，高性能的功能耦合、快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)交換，使其具有高度的實(shí)用性。

圖1 自控系統(tǒng)配置圖

3　控制流程及運(yùn)行模式

（1）能源站系統(tǒng)控制模式總體上分為本地和遠(yuǎn)程兩種。這種設(shè)計(jì)旨在滿足不同運(yùn)行場(chǎng)景下的操作需求，同時(shí)確保系統(tǒng)的靈活性與可靠性。設(shè)備轉(zhuǎn)換開關(guān)置于本地時(shí)，自控系統(tǒng)只能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，而所有設(shè)備的啟停控制則通過(guò)其電控柜上的啟停按鈕進(jìn)行本地操作。當(dāng)設(shè)備轉(zhuǎn)換開關(guān)置于遠(yuǎn)程時(shí)，所有設(shè)備由自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程啟停控制。具體控制模式如下：

①本地控制模式

在本地控制模式下，設(shè)備的運(yùn)行由人工在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。操作人員通過(guò)設(shè)備電控柜上的按鈕直接控制設(shè)備的啟停，這種方式適用于設(shè)備調(diào)試、維護(hù)或緊急情況下的手動(dòng)干預(yù)。本地控制模式雖然操作直觀，但缺乏自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行與節(jié)能優(yōu)化。

②遠(yuǎn)程控制模式

當(dāng)系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制模式時(shí)，自控系統(tǒng)分為遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制兩種子模式。

·遠(yuǎn)程手動(dòng)控制

在遠(yuǎn)程手動(dòng)控制模式下，所有的設(shè)備由操作人員在上位機(jī)（或工作站）進(jìn)行控制，包括啟停控制和參數(shù)設(shè)定。操作人員可以通過(guò)圖形化界面直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，這種方式提供了較高的靈活性，允許操作人員根據(jù)實(shí)時(shí)需求調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。然而，遠(yuǎn)程手動(dòng)控制模式依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)與判斷，可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果。

·遠(yuǎn)程自動(dòng)控制

遠(yuǎn)程自動(dòng)控制進(jìn)一步細(xì)分為時(shí)區(qū)自控和非時(shí)區(qū)自控兩種模式。

時(shí)區(qū)自控：時(shí)區(qū)自控模式允許操作人員在計(jì)算機(jī)上設(shè)定設(shè)備的啟停時(shí)間段。自控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)完成系統(tǒng)的順序自動(dòng)啟停控制，各設(shè)備的邏輯連鎖和啟停順序由自控系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。這種模式特別適用于具有固定運(yùn)行周期的設(shè)備，能夠有效減少人工干預(yù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和節(jié)能效果。

非時(shí)區(qū)啟停控制：非時(shí)區(qū)啟停控制模式則由操作人員在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)點(diǎn)擊啟動(dòng)系統(tǒng)，自控系統(tǒng)自動(dòng)完成設(shè)備邏輯連鎖和順序啟停。在非時(shí)區(qū)啟停模式下，操作人員需要手動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，但設(shè)備的運(yùn)行邏輯和順序由自控系統(tǒng)自動(dòng)完成。需要注意的是，非時(shí)區(qū)啟停是由人工在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)操作啟動(dòng)后，必須手動(dòng)進(jìn)行停機(jī)操作。這種模式適用于需要根據(jù)實(shí)時(shí)需求靈活調(diào)整運(yùn)行時(shí)間的場(chǎng)景，但同樣依賴于操作人員的及時(shí)干預(yù)。

（2）系統(tǒng)加機(jī)控制策略：能源站群控系統(tǒng)主要基于冷凍水的供水溫度和機(jī)組負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)冷水機(jī)組的加減載控制。當(dāng)系統(tǒng)的冷負(fù)荷增加時(shí)，冷凍水回水溫度會(huì)升高。由于冷水機(jī)組的冷凍水出水溫度由冷水機(jī)組通過(guò)自身的控制調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)保證穩(wěn)定，在一定的機(jī)組負(fù)載范圍內(nèi)，可以保證冷凍水供水溫度的穩(wěn)定。如果系統(tǒng)末端冷負(fù)荷過(guò)大，超過(guò)了運(yùn)行機(jī)組的加機(jī)上限（85%，可調(diào)）一定時(shí)長(zhǎng)（15min，可調(diào)），系統(tǒng)的出水溫度就會(huì)高于設(shè)定值（通常為12℃），此時(shí)就需要再啟動(dòng)一臺(tái)冷水機(jī)組來(lái)保證系統(tǒng)冷負(fù)荷的需求。

（3）系統(tǒng)減機(jī)控制策略：當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷減少時(shí)，冷凍水回水溫度降低，系統(tǒng)的冷凍水供回水溫差減小，正在運(yùn)行的冷水機(jī)組會(huì)通過(guò)調(diào)整自身的負(fù)載來(lái)保證冷水出水溫度的穩(wěn)定。多臺(tái)冷水機(jī)組運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，雖然也可以滿足末端機(jī)房冷負(fù)荷的需要，但是由于開啟的冷水機(jī)組較多，相應(yīng)的其他設(shè)備包括冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔也都開啟得較多，所以能耗較高；而且冷水機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)往往運(yùn)行效率也很低，綜合計(jì)算能效優(yōu)先原則，如果負(fù)載率已低于當(dāng)前高效區(qū)下限，且減機(jī)后COP可增加超過(guò)5%（可調(diào)），所以在這種情況下需要停止一臺(tái)冷水機(jī)組的運(yùn)行。

（4）能源站設(shè)備順序啟停控制策略能源站自控系統(tǒng)在啟動(dòng)機(jī)組的過(guò)程中，遵循“先開附屬設(shè)備，再開冷水機(jī)組”的原則，相反在停止機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，遵循“先關(guān)閉冷水機(jī)組，再關(guān)閉附屬設(shè)備”的原則。

冷水機(jī)組及其附屬設(shè)備的啟動(dòng)順序是確保系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)嚴(yán)格的順序控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)切換至備用設(shè)備，從而最大限度地減少停機(jī)時(shí)間并保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行。以下是詳細(xì)的啟動(dòng)順序描述：

·電動(dòng)蝶閥的開啟與故障檢測(cè)

首先，系統(tǒng)會(huì)打開冷凍水電動(dòng)蝶閥和冷卻水電動(dòng)蝶閥。若冷凍水電動(dòng)閥門在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)為打開狀態(tài)，系統(tǒng)將判斷該閥門可能存在故障，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)將當(dāng)前冷水機(jī)組標(biāo)記為故障狀態(tài)，準(zhǔn)備啟動(dòng)排程中的下一臺(tái)冷水機(jī)組。同理，若冷卻水電動(dòng)閥門在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)為打開狀態(tài)，系統(tǒng)也會(huì)發(fā)出警報(bào)并將當(dāng)前冷水機(jī)組標(biāo)記為故障狀態(tài)，準(zhǔn)備啟動(dòng)下一臺(tái)冷水機(jī)組。這一步驟確保了在啟動(dòng)后續(xù)設(shè)備之前，水流通道的暢通性，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障。

·冷凍泵的啟動(dòng)與故障處理

群控系統(tǒng)在確認(rèn)冷凍水電動(dòng)蝶閥的開啟狀態(tài)后，才會(huì)開始啟動(dòng)冷凍泵的啟動(dòng)次序。若冷凍水泵的運(yùn)行狀態(tài)在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)，系統(tǒng)將判斷該泵可能有故障，并發(fā)出報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)排程中的下一臺(tái)冷凍水泵。通過(guò)這種方式，系統(tǒng)能夠在冷凍泵出現(xiàn)故障時(shí)迅速切換至備用泵，確保冷凍水系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

·冷卻塔電動(dòng)蝶閥的開啟與故障檢測(cè)

群控系統(tǒng)在確認(rèn)冷卻水電動(dòng)蝶閥的開啟狀態(tài)后，才會(huì)開始打開冷卻塔電動(dòng)蝶閥。若冷卻塔電動(dòng)蝶閥的開啟狀態(tài)在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)，系統(tǒng)將判斷該閥門可能有故障，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)開啟排程中的下一臺(tái)冷卻塔的電動(dòng)蝶閥。這一步驟確保了冷卻水能夠順利流向冷卻塔，為后續(xù)的冷卻過(guò)程提供支持。

·冷卻塔風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)與故障處理

群控系統(tǒng)在確認(rèn)冷卻塔電動(dòng)蝶閥的開啟狀態(tài)后，才會(huì)啟動(dòng)冷卻塔風(fēng)機(jī)。若冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)，系統(tǒng)將判斷該風(fēng)機(jī)可能有故障，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)關(guān)閉當(dāng)前冷卻塔的電動(dòng)蝶閥，并開啟排程中的下一臺(tái)冷卻塔的電動(dòng)蝶閥和風(fēng)機(jī)。這一措施確保了冷卻塔的正常運(yùn)行，避免因風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致冷卻效果下降。

·冷卻泵的啟動(dòng)與故障處理

群控系統(tǒng)在確認(rèn)冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)后，才會(huì)開始啟動(dòng)冷卻泵的啟動(dòng)次序。若冷卻泵的運(yùn)行狀態(tài)在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)，系統(tǒng)將判斷該泵可能有故障，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)啟動(dòng)排程中的下一臺(tái)冷卻泵。通過(guò)這種方式，系統(tǒng)能夠在冷卻泵出現(xiàn)故障時(shí)迅速切換至備用泵，確保冷卻水系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

·冷水機(jī)組的啟動(dòng)與故障處理

群控系統(tǒng)在確認(rèn)冷凍水流和冷卻水流的正常狀態(tài)后，才會(huì)開始啟動(dòng)冷水機(jī)組的啟動(dòng)次序。若冷水機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)在控制回饋延遲時(shí)間內(nèi)未被確認(rèn)，系統(tǒng)將判斷該冷水機(jī)組可能有故障，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)啟動(dòng)排程中的下一臺(tái)冷水機(jī)組。這一步驟確保了冷水機(jī)組能夠在故障發(fā)生時(shí)迅速切換至備用機(jī)組，保障系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

·冷水機(jī)組及其附屬設(shè)備停機(jī)順序如下：

停止冷水機(jī)組的運(yùn)行，如果在延遲時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)不到機(jī)組的停止運(yùn)行信號(hào)，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出故障報(bào)警，但是不會(huì)停止冷凍泵、冷卻泵等設(shè)備的運(yùn)行。

群控系統(tǒng)在等待冷水機(jī)組的停止運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)以后，其他設(shè)備會(huì)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間（默認(rèn)是5分鐘，可調(diào)）。在這段時(shí)間內(nèi)，會(huì)保證機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器繼續(xù)有水流通過(guò)，避免機(jī)組蒸發(fā)器溫度過(guò)低或者冷凝器溫度過(guò)高而給機(jī)組造成損害。在等待時(shí)間結(jié)束后，停止冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵的運(yùn)行。

群控系統(tǒng)在等待冷凍水泵停止運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)后，關(guān)閉冷凍水閥；在等待冷卻水泵停止運(yùn)行后，關(guān)閉冷卻水閥和冷卻塔水閥。

（5）能源站設(shè)備的排序和輪換：由于本項(xiàng)目的冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔都是采用并聯(lián)的系統(tǒng)形式，并且是互為備用的，為了避免長(zhǎng)久地開啟某一臺(tái)設(shè)備，而導(dǎo)致某一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)，而其他設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間很短，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的設(shè)備易出故障。在能源站群控系統(tǒng)中，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行順序輪換。如在開啟冷凍水泵時(shí)，會(huì)優(yōu)先采用運(yùn)行累計(jì)時(shí)間比較短或者開啟次數(shù)比較少的水泵，而在冷凍水泵停機(jī)時(shí)，會(huì)優(yōu)先停掉運(yùn)行累計(jì)時(shí)間比較長(zhǎng)或者開啟次數(shù)比較多的水泵，從而平衡冷凍水泵的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到延長(zhǎng)冷凍水泵使用壽命的效果。

（6）設(shè)備故障檢查與復(fù)位：在能源站的運(yùn)行過(guò)程中，必須保證冷水機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器始終有足夠的水流，即對(duì)應(yīng)的冷凍水泵和冷卻水泵必須保持在開啟狀態(tài)。在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，如果監(jiān)測(cè)到水泵停機(jī)或者水泵出現(xiàn)故障報(bào)警，能源站群控系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)備用泵水泵，并延遲停止當(dāng)前故障水泵的運(yùn)行，避免機(jī)組由于水流不夠而導(dǎo)致停機(jī)。在水泵出現(xiàn)故障后，能源站群控系統(tǒng)會(huì)把此水泵標(biāo)為故障狀態(tài)，即使水泵沒(méi)有發(fā)出報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)在再次啟動(dòng)水泵時(shí)也不會(huì)啟動(dòng)發(fā)生故障報(bào)警的水泵，只有操作人員對(duì)水泵的故障原因進(jìn)行確認(rèn)，并且在軟件的操作界面對(duì)故障進(jìn)行復(fù)位操作后，此臺(tái)水泵才會(huì)恢復(fù)為正常狀態(tài)，并加入啟動(dòng)序列中。在能源站群控系統(tǒng)中，設(shè)備的故障報(bào)警以及故障復(fù)位機(jī)制存在各種設(shè)備中，比如冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、冷水機(jī)組等。

4　結(jié)論

數(shù)據(jù)中心冷源系統(tǒng)采用冗余PLC系統(tǒng)作為主控制器，采用智能檢測(cè)儀表作為數(shù)據(jù)采集終端，并設(shè)計(jì)合理的控制策略及運(yùn)行模式，采用先進(jìn)的控制設(shè)備，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，提升了數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行效率，減少了運(yùn)維人力，降低了對(duì)人工的依賴。本文在探討數(shù)據(jù)中心冷源系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化過(guò)程中，還特別關(guān)注了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和故障診斷機(jī)制。通過(guò)引入先進(jìn)的預(yù)測(cè)控制算法，系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史趨勢(shì)預(yù)測(cè)未來(lái)的能耗需求，從而提前調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，以適應(yīng)負(fù)載變化。此外，系統(tǒng)集成了故障診斷模塊，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，一旦檢測(cè)到異常，即刻啟動(dòng)故障分析程序，快速定位問(wèn)題所在，并提供相應(yīng)的維護(hù)建議，確保數(shù)據(jù)中心的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠、節(jié)能減排、無(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行的目的。此控制系統(tǒng)已在該項(xiàng)目中成功得到應(yīng)用，節(jié)能效果明顯，并獲得一致好評(píng)。

作者簡(jiǎn)介：

陳澤望（1983-），男，湖北孝感人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，主要研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程。

楊　艷（1985-），男，湖南醴陵人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，主要研究方向?yàn)榕照{(diào)。

李東陽(yáng)（1986-），男，河南周口人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化。

孫　康（1995-），男，湖北咸寧人，助理工程師，碩士，現(xiàn)就職于長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，主要研究方向?yàn)榕照{(diào)。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2025年4月刊