机房群控实施方案

目录

第一部分：机房群控实施方案 .......................................................................................... 1

1 需求分析 ............................................................................................................... 1 2 设计依据 ............................................................................................................... 2 3 控制策略概述 ........................................................................................................ 3

3.1 冷冻/冷却水系统控制策略 .......................................................................... 3

3.1.1、制冷机组监控 ................................................................................. 3 3.1.2、系统启动次序 ................................................................................. 4 3.1.3、冷水机组启动次序 .......................................................................... 5 3.1.4、加机逻辑‐根据计算得出的实际冷负荷 ........................................... 6 3.1.5、减机逻辑‐根据计算得出的实际冷负荷 ........................................... 6 3.1.6、故障检查与复原 .............................................................................. 7 3.1.7、冷水机组排序轮换 .......................................................................... 7 3.1.8、冷水机组有效/无效......................................................................... 7 3.1.9、冷冻水泵变频控制 .......................................................................... 7 3.1.10、总管流量旁通控制......................................................................... 8 3.1.11、冷却塔控制 ................................................................................... 9 3.1.12、冷却水旁通控制 .......................................................................... 10

3.1.13、免费供冷工况控制....................................................................... 10 3.1.14、冷却塔液位监视 .......................................................................... 10 3.1.15、其它设备监控.............................................................................. 10

4、热水系统控制策略 ..............................................................................................11

4.1、燃气热水锅炉监视 ....................................................................................11 4.2、热水一次循环泵控制策略 .........................................................................11 4.3、热水二次循环泵控制策略 ........................................................................ 12 4.4、热水水泵、板式换热器的均衡运行 .......................................................... 13 4.5、板式换热器控制策略 ............................................................................... 13 4.6、板换旁通阀控制策略 ............................................................................... 13 4.7、总管流量旁通阀控制策略 ........................................................................ 14

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第一部分：机房群控实施方案

1 需求分析

商业用房、办公楼分别设置空调系统，冷、热源集中设置在地下一层的冷冻站和锅炉房内。商业空调冷源采用2台变频离心式制冷主机，冷冻水供回水温度6/13°C，冷却水供回水温度32/27°C，为满足过渡季节及部分负荷供冷需求，两台冷水机组均变频运行。结合商业用房有大量内区房间冬季供冷的需求，采用冷却水“免费”供冷。热源采用2台燃气热水锅炉，供回水温度80/60°C，经中间板式换热为系统提供60/50°C空调热水。

办公空调冷源采用2台变频离心式制冷机组，冷冻水供回水温度6/13°C，冷却水供回水温度32/27°C，考虑到办公室内区冬季供冷的需求，设置两台板式换热器用于冷却水“免费”供冷，室外温度低于9°C时采用冷却水供冷。热源采用2台燃气热水锅炉，供回水温度80/60°C，经过中间板换为系统提供60/50°C空调热水。

空调冷水系统采用一次泵变流量系统，空调热水的一、二次水侧采用变流量系统。

对整个冷热源系统进行自控设计，要求对制冷机组、锅炉、水泵、冷却塔、阀门进行监视和控制，调整系统各应用工况的运行模式，使整个系统在任何负荷情况下能达到优化效果，协调、可靠地运行。同时在满足末端空调系统要求的前提下，使整个系统达到最节能的运行状态，即系统的运行费用最低。提高系统的自动化水平，提高系统的管理效率和降低管理劳动强度。保证整个控制系统的先进性，可靠性，完善性，可扩展性和系统的快速响应性。

各个控制系统具有以下控制功能:

 过程数据采集和处理；  逻辑控制和调节控制；  生产过程操作及监视；  报警及趋势显示；  数据通讯。

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操作画面主要用于显示设备状态和过程量，进行数据设定和操作。主要有以下画面：

 整个系统运转监视画面；  设备工艺流程操作画面；  设定、操作画面；  回路显示控制画面；  过程报警画面；

2 设计依据

为了保证系统既能适应当今网络技术的发展，又具有极高的可靠性，系统设计遵从以下设计依据和规范：

《该项目工程建筑设备监控系统设计招标邀请书》 《该项目工程建筑设备监控系统设计招标图纸》 《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000） 《智能建筑工程质量验收规范》（GB 50307-2002） 《民用建筑电气设计规范》（JBJ/T16-92） 《电子计算机机房设计规范》（GB 50174-1993） 《计算机场地技术条件》（GB 2887-19）

《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》（GB/T 50312-2000） 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T 50311-2000） 《中国采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87） 《中国室内给水排水热水供应设计规范》（15-74） 《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-37） 《商用建筑线缆标准》（EIA/TIA-568B）

《商用建筑通信通道和结构空间布线标准》（EIA/TIA-569）

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《信息技术互连国际标准》（ISQ/IEC11801-95） 《通信布线系统信息技术欧洲标准》（EN50173）

《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB502~50259-96） 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94） 《电子设备雷击保护导则》（GB7450-87） 3 控制策略概述

考虑项目的特殊性和复杂性，在设定控制策略时采用以下原则。  可靠性和安全性是首要选择

冷热源控制系统的首要目标是保证系统的正常运行，达到设定的供冷和供热目标，满足本项目的冷热需求。

 节能

作为区域供冷/热项目，冷冻水/热水的输送距离较长。以供冷为例，根据计算，即使不考虑客户的供冷需求，单是将冷冻水环输送整个区域所需的水泵能耗也是非常可观的。同时冷冻水输送还存在温升问题。区域供冷/热的目标之一是利用建筑负荷的不同时性节省能源。因此控制系统在保证系统正常运行的基础上，以节省能源作为目标。

 简单易实现

在保证系统功能的前提下，控制策略越简单，就越易实现，可靠。同时降低日后维护人员的工作难度。

3.1 冷冻/冷却水系统控制策略

3.1.1、制冷机组监控

实现真正意义的冷冻机组群控首先必须全面了解冷水机的运行参数，本项目所采用的约克制冷机组上的微电脑控制屏配有插卡式的通信接口，可以把如下参

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数通过METASYS N2 网络传送到NAE中，NAE可以对制冷机组进行远程监测、设定和控制。

控制点位 DI 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 AI DO 4 AO 名称 机组启停控制 电流百分比设定 冷冻出水温度设定 冷冻水流状态 冷却水流状态 冷冻出水温度 冷冻回水温度 冷却出水温度 冷却回水温度 蒸发器饱和温度 冷凝器饱和温度 蒸发器压力 冷凝器压力 运行时间 设定电流值监测 限流设定值监测 电机电流百分比监测 电机运转频率 油温 油压 3.1.2、系统启动次序

系统启动参数将决定冷冻机房设备的启停。如果参数处于“ON”，冷冻站则是“可以启动”；若参数是处于“OFF”，冷冻站这是“不可以启动”，操作人员

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能在编辑器修改参数的状态。若系统处于“可以启动“状态，系统按下列步骤启动：

机房群控程序首先启动冷却塔进水电动蝶阀。若电动蝶阀门“开”位置状态信号在反馈延迟时间内未被确认，说明电动阀门可能有故障，系统则发出报警信号并将当前冷却塔标识为故障，系统自动准备启动排序的下一台冷却塔。冷却塔按累积运行时间由少到多排序。

待冷却水电动蝶阀开状态信号被确认后，开始冷却水泵启动次序。若冷却水泵运行状态在控制回馈延迟时间内未被确认，系统会认为此台冷却水泵可能有故障，系统会发出报警信号并启动排序中的下一台冷却水泵。水泵按累积运行时间由少到多排序。

待冷却水泵运行状态被确认后，启动机组冷冻/冷却水电动蝶阀（办公空调冷源系统V11~14a，商业空调冷源系统V11~14b）。若冷冻/冷却水电动蝶阀门“开”位置状态信号在反馈延迟时间内未被确认，说明电动阀门可能有故障，系统则发出报警信号并将当前机组标识为故障，系统自动准备启动排序的下一台冷水机组。待冷冻/冷却水电动蝶阀开状态信号被确认后，开始启动冷冻水泵启动次序。若冷冻水泵的运行状态在反馈延迟时间内未被确认，说明冷冻水泵有故障，系统发出报警启动排序中下一台冷冻水泵。水泵按累积运行时间由少到多排序。

待冷冻/冷却水流状态被确认后才开始冷水机组启动次序。若冷水机组运行状态在反馈延迟时间内未被确认，说明此台冷水机组可能有故障，系统则发出警报并启动排序中的下一台冷水机组。

待冷水机组运行状态被确认后，冷却塔风机、冷却水温度控制及变频控制程序随即投入运行。

3.1.3、冷水机组启动次序

机房群控系统会基于以下原因启动一台冷水机组：  有系统启动请求  有加机请求

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 前一台冷水机组故障 冷水机组按下列步骤启动：

冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵启动后，机房群控系统在反馈延迟时间（预设为60s）内等待冷冻/冷却水流状态被确认。若冷冻/冷却水流状态未被确认，冷水机组将被标识为故障。

当水流状态被确认后，冷水机组将启动。

系统在反馈时间延迟时间内等待冷水机组运行状态信号被确认。若运行状态信号在指定时间内未被确认，将被标识为故障并被关闭。

3.1.4、加机逻辑‐根据计算得出的实际冷负荷

当系统负荷增加时，冷冻水的供回水温度会升高，同时冷水机组设定冷冻水出水温度为6℃（设定值可调），当冷冻水回水温度上升时，离心机组感应到冷冻水温度的变化，此时离心机组则根据自身负荷变频调节的能力加载制冷负荷。每10Min 把计算出的实际需求冷负荷与当前运行机组的额定冷量比较，当实际负荷大于当前机组的额定总负荷，且当前冷冻机的系统负荷上升到其电流百分比％FLA 到达80%时（设定值可调），第二台机组的冷冻/冷却水电动阀门马上开启，冷却/冷冻水泵开启，并经过一定时间延迟之后，系统开启第二台冷水机组。

3.1.5、减机逻辑‐根据计算得出的实际冷负荷

当系统负荷减小时，系统冷冻水的供回水温度会降低，同时冷水机组设定冷冻水出水温度为6℃（设定值可调），当冷冻水回水温度降低时，离心机组感应到冷冻水温度的变化，此时离心机组则根据自身负荷变频调节的能力卸载制冷负荷。每10Min 把计算出的实际冷负荷与当前运行机组的额定冷量比较，当实际负荷小于当前机组的额定总负荷的40%（可调）时，且当冷冻机的系统负荷下降到其电流百分比％FLA 到达30%时（设定值可调），这样系统启动一台机组的停机程序，停止一台冷水机组运行，并经过一定时间延迟之后，停止冷却/冷冻水

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泵运行，冷却/冷冻水阀门关闭。

3.1.6、故障检查与复原

当一台冷水机组被标识为故障，将按以下步骤操作： 在以下情形下，冷水机组会被标识为故障：  在启动程序中冷冻水流不能被确认。

 在启动后的任何时间冷冻/冷却水流状态消失。  冷水机组运行状态不能被确认。

3.1.7、冷水机组排序轮换

系统默认采用机组运行时间累计进行排序，同时冷水机组排序的轮换排序也能由人手启动或由操作员预先设定的时间启动。冷水机组运行方式将统一按照系统负荷及设备运行时间来进行，首先系统将优先启动累计运行时间较短的一台冷水机组，系统负荷增大时，控制系统将自动根据系统负荷及设备排序情况依次启动下一台冷水机组；如果系统负荷减少时，系统将根据设备运行时间累计情况优先停止累计运行时间较长冷水机组。

3.1.8、冷水机组有效/无效

此功能能让操作员在程序中将冷水机组从排序中移除。例如一台冷水机组需要进行检修，这个功能可以让该机组暂时从排序中移除，可避免在机组检修期间系统尝试启动该机组或将其标识为故障。当检修完成后，操作员可通过操作将该机组添加至排序程序中。

3.1.9、冷冻水泵变频控制

当冷水系统启动参数被置为ON，系统的STAGE（机组运行台数）参数被置为1，优先启动排序为1＃的冷水机组，同时按照顺序启动一台最小运行时间的

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冷冻泵以最小频率（30Hz）运行，之后根据供回水管路压差（CHW‐DP）与压差设定值（CHW‐DPSP）的偏差进行PID 调节。

水泵最小运转频率说明：该频率指水泵最小出水频率，低于该频率水泵无水流压出，暂设为30Hz。当系统检测到供回水管路压差不能满足需要时，系统需要增加一台冷冻泵，并以最小设定频率30Hz 运行，正在运行的水泵频率从50Hz 迅速降至最小频率与新加入的水泵以相同的最小频率30Hz 运行，之后一同根据供回水管路压差（CHW‐DP）与压差设定值（CHW‐DPSP）的偏差进行PID 调节。当系统检测到供回水管路压差超出设定值时，减少正在运行的某一台冷冻泵，剩余正在运行的水泵频率迅速升至频率设定值VSDSP，之后一同根据供回水管路压差（CHW‐DP）与压差设定值（CHW‐DPSP）进行PID 调节。DN‐VSDSP 不得小于最小频率。

加泵条件

 系统加泵频率设定值 UP‐VSDSP（50Hz）低于所有运行冷冻泵实际频

率的平均值(持续1 分钟，该时间可设置)

 实际运行台数小于系统最大运行台数设定（2台）。 减泵条件

 系统减泵频率设定值 DN‐VSDSP（30Hz）高于所有运行冷冻泵实际频

率的平均值(持续1 分钟，该时间可设置)  实际运行台数大于 1

3.1.10、总管流量旁通控制

在冷冻水供回水总管之间安装流量旁通阀，在回水总管上安装流量传感器，当仅一台水泵运行，根据回水管上的流量信号（FM1），控制电动旁通阀V9a 的开度，以维持水泵的流量≥40%主机额定流量。

当系统启动参数为 OFF 状态，压差旁通阀开度为0%。

当系统启动参数为 ON 状态，根据冷冻水回水总管流量（CCHWR‐FL）与

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单台冷机最小流量设定值（CHWFL‐MIN）的偏差进行PID 调节。

当冷冻水总管回水流量（CCHWR‐FL）大于单台冷机最小流量设定值（CHWFL‐MIN），压差旁通阀往关闭方向调整；当冷冻水总管回水流量（CCHWR‐FL）小于单台冷机最小流量设定值（CHWFL‐MIN），压差旁通阀往打开方向调整。

3.1.11、冷却塔控制

商业冷源系统及办公冷源系统冷却水系统各有两个冷却塔，每个冷却塔各一个变频冷却风机，负责为冷水机组提供冷却。

当系统启动参数为“ON”时，冷却塔系统控制程序开启，当冷却水供水温度超过风机启动温度设定值（32℃可调）时，系统开启一台冷却风机风扇以最小频率（30Hz 可调）运行，如果冷却水温度仍不能满足要求（持续2 分钟，可调），系统自动启动下一台冷却风机风扇，以最小频率运行，依次类推；当两台风扇均开启后，系统开启冷却风机温度变频控制程序，风扇频率根据冷却塔冷却水供水温度（CWS‐T）与冷却塔冷却水供水温度设定值(CWS‐TSP)的偏差进行PID 调节。如果冷却水供水温度低于25℃（可调）时，冷却塔的冷却风机可相继顺序关闭。

顶楼冷却水管道上设有一常闭电动两通阀（V10a/b），用以调节及控制进入冷水机组冷凝器的冷却水温度不低于15℃。温度传感器安装在冷却水供水管上，当检测到冷却水温度低于15℃时，系统会自动打开两通调节阀，使冷水机组的部分冷却水不经过冷却塔直接回流至冷水机组，避免冷却水温度过低而产生停机保护。旁通阀的开度根据冷却水回水温度进行PID调节。

冷却水最低温度设定值说明：约克离心式冷水机组采用开式电机，可充分利用低温冷却水(12.8 度以上)，而其它机组须在(22.8 度以上)，故冷却水进水温度安全设定值为15℃。

根据“均等运行时间”原则顺序启停各冷却塔风扇。在每个冷塔风扇启动之前，都要判断在其之前该冷却塔开启的阀门是否开启。其之前的阀门开启正常，才能启动冷却塔风扇。

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3.1.12、冷却水旁通控制

冬季当冷水机组制冷时，V10a 投入控制，其余工况V10a 关闭。群控系统检测冷却水供水温度，当冷却水供水管温度T1 低于15°C 时，群控系统会开启V10阀门，并逐渐加大阀门开度，以保证T1 温度不低于15°C。

3.1.13、免费供冷工况控制

当室外温度低于9°C 时，为最大程度节约能源，系统转入免费供冷或预冷模式。办公冷源部分由机房群控系统通过控制季节转换阀V5~8a，切换至冷却水经板式热交换器供冷。板式换热器开启前，先打开相应的一次/二次水电动阀（V1~4a），根据板换二次水供水温度实测温度与设定温度（供水温度控制在6~11°C）的偏差，PID 调节冷却水旁通管道上的的电动调节阀V10a 的开度，使实测温度达到设定温度值。

商场冷源部分由机房群控系统通过控制季节转换阀V5~8b，切换至冷却水经板式热交换器供冷。板式换热器开启前，先打开相应的一次/二次水电动阀（V1~4b），根据板换二次水供水温度实测温度与设定温度（供水温度控制在6~11°C）的偏差，PID 调节冷却水旁通管道上的的电动调节阀V10b 的开度，使实测温度达到设定温度值。

3.1.14、冷却塔液位监视

办公和商业冷却塔各增加一个液位变送器，液位显示在中控界面中，根据液位高低来决定开启或关闭冷却塔补水泵，当液位处于高液位（>30cm可调）时，关闭补水泵；当液位处于低液位（<10cm）时，开启补水泵。当液位处于超高液位（>35cm可调）或超低液位（<5cm可调）时，界面内显示报警，此时说明浮球开关有故障，需及时维修。

3.1.15、其它设备监控

办公和商场冷、热源系统各有1 套定压补水装置，机房群控系统分别监测其

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运行状态、故障报警和手/自动状态。

办公和商场冷热源系统各有2 个补水箱，监测：低水位报警及高水位报警，在水箱水位过高或过低时产生报警信号。 4、热水系统控制策略

4.1、燃气热水锅炉监视

对燃气热水锅炉采用干接点监测其运行，采集如下信号： 锅炉运行状态 炉膛熄火报警 热水超温报警 锅炉运行停止信号

4.2、热水一次循环泵控制策略

热水一次泵根据二次侧出水温度来控制，保证二次出水温度在设定值（60℃可调）。其控制原理为，当系统检测到二次侧出水温度低于二次出水温度设定值时，根据PID运算增加水泵频率，当二次测出水温度高于出水温度设定值时根据PID运算减少水泵频率。

加泵条件

 热水二次侧供水温差超出系统热水温差设定值

 系统加泵频率设定值 UP‐VSDSP（50Hz）低于所有运行热水泵实际频

率的平均值(持续2 分钟，该时间可调)  实际运行台数小于系统最大运行台数设定 减泵条件

 热水二次侧供水温差低于系统热水温差设定值

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 系统减泵频率设定值 DN‐VSDSP（30Hz）高于所有运行热水泵实际频

率的平均值(持续2 分钟，该时间可调)  实际运行台数大于 1

4.3、热水二次循环泵控制策略

热水二次循环泵采用总管压差控制方式，其原理为在空调部分负荷情况下，室内温控器根据室内温度的变化来改变末端电动调节阀的开度，从而引起供回水管路压差的变化，系统通过安装的管路压力传感器采集该压差变化，根据供回水管路压差（HW‐DP）与压差设定值（HW‐DPSP）的偏差进行PID 调节，通过变频器控制水泵转速。

当热水系统启动参数被置为ON，系统的STAGE（机组运行台数）参数被置为1，优先启动排序为1＃的热水二次循环泵，以最小频率（30Hz）运行，之后根据供回水管路压差（HW‐DP）与压差设定值（HW‐DPSP）的偏差进行PID 调节。

当系统检测到供回水管路压差不能满足需要时，系统需要增加一台二次热水泵，并以最小设定频率30Hz 运行，正在运行的水泵频率从50Hz 迅速降至最小频率与新加入的水泵以相同的最小频率30Hz 运行，之后一同根据供回水管路压差（HW‐DP）与压差设定值（HW‐DPSP）的偏差进行PID 调节。

当系统检测到供回水管路压差超出设定值时，减少正在运行的某一台二次热水泵，剩余正在运行的水泵频率迅速升至频率设定值VSDSP，之后一同根据供回水管路压差（HW‐DP）与压差设定值（HW‐DPSP）进行PID 调节。DN‐VSDSP 不得小于最小频率。

加泵条件

 供回水管路压差实测值（HW‐DP）超出压差设定值（HW‐DPSP）  系统加泵频率设定值 UP‐VSDSP（50Hz）低于所有运行热水泵实际频

率的平均值(持续1 分钟，该时间可设置)  实际运行台数小于系统最大运行台数设定

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减泵条件

 供回水管路压差实测值（HW‐DP）低于压差设定值（HW‐DPSP）  系统减泵频率设定值 DN‐VSDSP（30Hz）高于所有运行热水泵实际频

率的平均值(持续1 分钟，该时间可设置)  实际运行台数大于 1

4.4、热水水泵、板式换热器的均衡运行

热水水泵、板式换热器的开启顺序依据运行时间的长短而定，群控系统将会自动累计计算每台水泵、板式换热器的运行时间，首先开启运行时间最短的水泵及板式换热器，而最先停止运行时间最长的水泵及板式换热器，这样才能做到每台水泵、板式换热器的均衡运行，从而有效的保证设备使用寿命。

4.5、板式换热器控制策略

热水系统，在一台板式换热器运行情况下，群控系统检测二次水出水温度，设定值为60℃。热水一次泵根据二次水出水温度调节运行频率，当水泵已运行在工频状态，实测温度低于设定值3℃并持续5 分钟（可调），系统将自动开启下一台板式换热器一次/二次水电动阀和相应的热水一次泵。

热水系统，在两台板式换热器运行情况下，群控系统检测二次水出水温度，设定值为60℃。热水一次泵根据二次水出水温度调节运行频率。当水泵已运行在最低频率30Hz，调节旁通管上电动调节阀的开度以保证二次水出水温度。当旁通调节阀已处于全关位置，实测温度高于设定值3℃并持续5 分钟（可调），系统将自动关闭一台板式换热器一次/二次水电动阀和相应的热水一次。

冷水系统，通常情况下两台板式换热器全开，群控系统检测冷冻水出水温度，设定值为6℃。冷却水旁通阀根据冷冻出水温度调节开度。

4.6、板换旁通阀控制策略

当一次侧只有一台水泵工作，且已处于最低频率运行方式，板换二次水供水

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实测温度仍超出设定温度，此时系统PID 调节板换旁通管上的电动调节阀的开度，使实测板换二次出水温度达到设定温度值。

4.7、总管流量旁通阀控制策略

在热水供回水总管之间安装流量旁通阀，在回水总管上安装流量传感器，当仅一台水泵以最低频率（30Hz 可调）运行，根据安装在末端供回水管路的压力传感器，检测最不利压差信号变化，控制电动旁通阀的开度，以维持最不利末端压差在设定范围内。

当系统启动参数为 OFF 状态,压差旁通阀开度为0%。

当系统启动参数为 ON 状态，并且仅一台水泵以最低频率（30Hz 可调）运行时，群控开启总管流量旁通调节程序。

当末端最不利压差（HW‐DP）小于压差设定值（HW‐DPSP），压差旁通阀往关闭方向调整；当末端最不利压差（HW‐DP）大于压差设定值（HW‐DPSP），压差旁通阀往打开方向调整。__

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