制冷机是整车厂重点耗能设备，常用的离心电制冷机2000TR制冷量的输入功率为1 275 kW，起动电流为580 A，满载运行电流为83 A。以往制冷系统已经实现了自动化控制、远程监控制冷机及水泵风机状态，并实现了设备连锁控制，通过优化开起制冷机数量也可以保证系统供水压力和供水温度，并可根据空调末端压差和温差调配冷量，但系统运行参数则是根据以往项目经验人为设定，不能根据实际运行情况实时自适应自调整，因此，需要基于设备运行能耗优化方案搭建AI模型，以实现精准的按需供应。

1.软、硬件部分

制冷AI控制系统搭建硬件需求包括PLC控制器、管道温度传感器、管道压力传感器、室外温湿度传感器及冷热量仪表。制冷AI控制系统搭建软件部分包括数据库、SCADA软件、数据采集软件及数据分析软件。

2.制冷AI控制系统

制冷AI控制系统包括制冷机组单元、循环水单元、冷冻水单元及空调单元。制冷AI控制系统可根据生产计划、室外温度、湿度、工艺空调和环境空调冷量需求，结合管道损失冷量确定制冷负荷，实现系统智能提前开机关机，运行中负荷调节按需供应，保证制冷系统整体COP（能效比）最优。

制冷单元根据模型算法会通过计算得出正常工作区和高效工作区，保证制冷机运行在高效工作区需要识别高效工作区参数，然后通过优化制冷机单元、循环水单元、冷冻水单元及空调单元实现制冷功能。如图1所示。

图1

3.制冷机组单元

机组单元可识别制冷机所有可控参数，确定各参数阈值，绘制制冷机安全运行工作区；同时实时计算制冷机COP值记录所有运行参数曲线，形成历史记录曲线，根据历史曲线绘制制冷机COP最优时高效工作区。AI制冷机组单元可确定高效工作区参数为其他单元提供输入值，同时可结合其他单元输出优化调节，保证制冷系统整体COP最优，根据记录曲线转化模拟算法，持续优化。如图2所示。

图2

在实际控制过程中需要利用AI建立单元模型，自动运算保证系统整体COP最优，其中加载控制可根据模型运算进行加载控制优先调节叶片，多次调节转速；卸载控制可优先降低压头调节转速，到达预算值后调节叶片。AI模型控制如图3所示。

图3

4.冷却水单元

冷却水单元包括冷却塔风机、循环水泵、板式换热器及补水设备。冷却水单元会根据制冷机AI模型输入对循环水冷量的需求进行控制，风机采用焓值控制法监测室外温湿度，计算冷却塔效率，循环水泵通过变频调节，从而根据补水量和冷却塔效率计算是否开起板式换热器使用制冷机冷冻水与冷却水进行换热。

5.冷冻水单元

冷冻水单元包括冷冻泵、集水器、分水器及补水设备。冷冻水单元根据空调工艺要求，配合制冷机组实现冷量供应，并计算管道损失计算补偿曲线进行冷量补偿。

6.空调单元

空调单元包括空调机组及PMC系统。空调单元根据PMC系统计划通过计算室体所需冷量确定空调开关机时间和所需冷量工艺要求，输入给制冷单元；同时空调表冷器进水温度、水阀开度、送风量及室外温湿度等参数反馈给制冷单元。

AI控制的制冷系统会根据生产任务下发日产量、节拍、车型、开线时间、停线时间及班次估测空调冷量需求，并根据各空调表冷器入口水温度、压力阀门开度及阶段冷量需求计算系统开关机时间。

制冷系统会根据空调新风温度、新风湿度、送风温度及送风湿度计算表冷制冷量，并通过AI控制系统调节保证整体能效最高。

我公司之前制冷系统开机时间为车间开线时间前半个小时，夏季开机时间为7:30，车间生产完成后关机。制冷系统在运行期间，人为根据天气判断或者车间人员电话反馈进行加机减机调节。

利用AI控制系统改善后，制冷系统AI模型自动计算开机时间和关机时间，系统运行中实时跟进用户用量调整，保证制冷系统运行在最高能效区。通过精确提前开机时间和提前关机时间，每天大约可以减少一个小时的运行时间，节约1 159.7元，节能分析如表1所示， 能耗对比如表2所示。

表1

表2

制冷AI控制系统在整车厂的应用能够更好地实现机组加减机调节载的功能，以整体效率提升为核心，完全摆脱人的干预。通过AI模型的搭建以及持续的自学习自适应，系统可完成智能分析设备运行状况等功能，并可依据设备阈值加入失效模式管理，实现快速维护及异常预警，最终实现整体系统的节能降耗。