集中空調(diào)變流量水系統(tǒng)電動壓差旁通控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、中央空調(diào)變流量水系統(tǒng)電動壓差旁通控制系統(tǒng)的設(shè)計濟南同圓建筑設(shè)計研究院有限公司 李宜浩 梁啟雙摘要 本文介紹了空調(diào)水系統(tǒng)中壓差旁通控制系統(tǒng)的作用、分析了實際運行的電動壓差旁通控制系統(tǒng)存在的問題及其原因，并詳細介紹了壓差旁通控制系統(tǒng)的選型方法及確保該控制系統(tǒng)長期良好運轉(zhuǎn)的主要保障措施。關(guān)鍵詞 調(diào)節(jié)閥 電動執(zhí)行器 壓差控制器 變壓器1 壓差旁通控制系統(tǒng)的作用在水系統(tǒng)中央空調(diào)總供、回水管之間設(shè)電動壓差旁通控制系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)的某些支路部分或全部關(guān)閉時，通過調(diào)節(jié)分、集水器旁通水力平衡閥可以對流量進行分流，從而維持分、集水器的壓差不變：避免這些支路的改變對其它支路流量產(chǎn)生影響，有利于空調(diào)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；保證

2、流過冷水機組的流量滿足額定流量要求，保障冷水機組的安全、高效運行；實現(xiàn)對主機水泵運行臺數(shù)的控制以大幅度節(jié)省能源消耗；使系統(tǒng)能根據(jù)冷負荷的變化自動地調(diào)整進入負荷側(cè)的水流量，達到供給和需求總流量的瞬時一致性。2實際運行的壓差旁通控制系統(tǒng)存在的問題從本人對若干家賓館、酒店、商場、寫字樓空調(diào)系統(tǒng)實際調(diào)查的情況來看，空調(diào)水系統(tǒng)中實際運行的電動壓差旁通控制系統(tǒng)存在：電動旁通閥規(guī)格選擇不當(dāng)；負荷側(cè)水流量的供給和需求不一致；不能可靠啟、停水泵-主機；甚至旁通控制系統(tǒng)根本失去調(diào)節(jié)功能被廢棄不用等問題。3壓差旁通控制系統(tǒng)存在問題的原因這些問題大多是因空調(diào)和電氣設(shè)計人員對電動壓差旁通控制系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中所起的作用理

3、解不透、對由壓差旁通控制系統(tǒng)控制水泵-主機的方式選擇不當(dāng)及未采取可靠的保護措施致使壓差旁通控制系統(tǒng)失靈、甚至失效造成的。因此，把握空調(diào)系統(tǒng)運行規(guī)律、掌握壓差旁通控制系統(tǒng)作用原理、了解壓差旁通控制系統(tǒng)工作過程、正確設(shè)計選用電動壓差旁通控制系統(tǒng)、對壓差旁通控制系統(tǒng)提供充分必要的安全保護，對于空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行、降低初投資和長期的運行費用尤為必要。4 壓差旁通控制系統(tǒng)安裝部位旁通控制閥連接到總供、回水管之間；壓差控制器連接到分、集水器之間。注意旁通控制閥連接時，水流方向應(yīng)與閥體上標(biāo)明的一致；壓差控制器連接時，方向不能接反。詳見如圖1電動壓差旁通控制系統(tǒng)管道連接圖。5 電動壓差旁通控制系統(tǒng)組成電動

4、壓差旁通控制系統(tǒng)由調(diào)節(jié)閥、電動執(zhí)行器、壓差控制器、變壓器組成。詳見如圖2電動壓差旁通控制系統(tǒng)接線圖。6 電動壓差旁通控制系統(tǒng)作用原理隨風(fēng)機盤管電動雙位二通閥的開、閉和空調(diào)箱比例調(diào)節(jié)二通閥開度的變化，分、集水器之間壓差發(fā)生變化，該壓差的變化通過波紋管傳給壓差控制器，壓差控制器通過不同觸點的接通控制電動執(zhí)行器同步電機的正或反轉(zhuǎn)，電動執(zhí)行器的正或反轉(zhuǎn)通過閥桿控制調(diào)節(jié)閥的開度，將負荷側(cè)不需要的流量旁通回冷源側(cè)。調(diào)節(jié)閥全開啟證明有一臺主機的冷量是負荷側(cè)不需要的，此時應(yīng)關(guān)閉一臺主機及對應(yīng)的水泵；旁通閥全關(guān)閉證明現(xiàn)有冷機供冷量無法滿足要求，此時應(yīng)再開啟一臺水泵及對應(yīng)的主機。旁通閥穩(wěn)定在某一開度，則證明現(xiàn)有冷

5、機供冷量不小于負荷側(cè)需冷量，此時多余的流量旁通回冷源側(cè)。7 電動壓差旁通控制系統(tǒng)工作過程如圖2電動壓差旁通控制系統(tǒng)接線圖所示：當(dāng)分、集水器壓差大于壓差控制器設(shè)定壓差時，壓差控制器觸頭元件紅、黃二點接通，電動旁通閥1、2觸點閉合通電，旁通閥開度增大，旁通流量增大，分、集水器壓差降低，達到設(shè)定壓差；當(dāng)分、集水器壓差小于壓差控制器設(shè)定壓差時，壓差控制器觸頭元件紅、藍二點接通，電動旁通閥1、3觸點閉合通電，旁通閥開度減小，旁同流量減小，分、集水器壓差升高，達到設(shè)定壓差；當(dāng)分、集水器壓差等于設(shè)定壓差時，觸頭元件紅與黃、藍均不接通，電動旁通閥保持開度不變。調(diào)節(jié)閥全開啟時，電動執(zhí)行器限位開關(guān)斷電，通過控制回

6、路關(guān)閉一臺主機及對應(yīng)的水泵；旁通閥全關(guān)閉時，電動執(zhí)行器限位開關(guān)閉合，通過控制回路開啟一臺水泵及對應(yīng)的主機。8 電動壓差旁通控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備選擇8.1 調(diào)節(jié)閥的選型 選型依據(jù):按一臺冷水機組的流量和調(diào)節(jié)閥兩側(cè)壓差確定調(diào)節(jié)閥的口徑。 選型舉例:某空調(diào)系統(tǒng)設(shè)三臺冷水機組，制冷量1000KW/臺，耗電量189KW/臺，冷凍水額定流量Gs175m3/h.臺，單臺機組連接管管徑DN200(比摩阻77Pa/m),系統(tǒng)負荷側(cè)壓降Pv=120KPa，試選擇調(diào)節(jié)閥。選擇如下，按流量系數(shù)Kv定義：溫度為278313K（540）的水在100KPa壓降下，1h通過閥門的立方米數(shù)。由于壓差旁通閥與負荷側(cè)并聯(lián)，因此，該旁通

7、閥在實際壓差下的流量系數(shù)應(yīng)為：Kv=(316*175)/160由調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)表1：按大于接近于Kv計算值選用調(diào)節(jié)閥規(guī)格為DN125,其流量系數(shù)Kv250、按負荷側(cè)壓降120KPa選擇最大壓差0.3MPa的調(diào)節(jié)閥。表1 調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)口徑形式流量系數(shù)最大壓差(MPa)閥桿行程mmKv小壓差大壓差mm80二通1000.61421001600.400.60421252500.300.40421503600.200.30422004500.100.2042 選型注意事項：調(diào)節(jié)閥口徑選擇的依據(jù)是按實際壓差由單臺機組額定流量計算出來的流量系數(shù)，而不能直接將單臺機組連接管管徑確定為調(diào)節(jié)閥管徑。否則，不僅會

8、造成投資的增加，機房狹窄空間安裝困難，并且增加了系統(tǒng)初調(diào)的難度，若初調(diào)不好則主機-水泵不能自動關(guān)閉，導(dǎo)致主機-水泵無謂的電力消耗。8.2 電動執(zhí)行器的選型 選型依據(jù)：調(diào)節(jié)閥的口徑、閥兩側(cè)最大壓差確定后，其要求的力矩就一定。因此，可根據(jù)調(diào)節(jié)閥的口徑、閥兩側(cè)最大壓差按不同的控制要求選定電動執(zhí)行器。8.2.2 選型舉例：已知調(diào)節(jié)閥規(guī)格DN125、可承受兩側(cè)最大壓差0.3MPa，要求就地控制，試選電動執(zhí)行器。選擇如下，由電動執(zhí)行器技術(shù)參數(shù)表2，選擇X型電動執(zhí)行器：采用遞增、可逆就地控制；扭力2500N，選用限位開關(guān)。 選型注意事項：控制方式，按工程實際要求分就地（X：遞增控制、可逆）控制和有外來信號（

9、如樓宇自控）控制（Y：比例控制）；扭力，按所選調(diào)節(jié)閥承受小壓差(2500N)或大壓差（4000N）選擇；附件中的限位開關(guān)一般應(yīng)選擇，以使電動旁通控制系統(tǒng)具備啟、停水泵-主機的功能。表2電動執(zhí)行器技術(shù)參數(shù)型號X(-XL)Y(-YL)控制方式遞增控制、可逆比例控制電氣參數(shù)24VAC， 50Hz ，12VA電機同步電機，帶磁性離合器扭力2500N（對應(yīng)小壓差），4000N（對應(yīng)大壓差）室溫要求-5+55最大濕度不結(jié)露90不結(jié)露附件選配件：限位開關(guān)接線圖8.3 壓差控制器的選型8.3.1 選型依據(jù)：按空調(diào)水系統(tǒng)負荷側(cè)壓差、最大壓差及電動執(zhí)行器電氣參數(shù)，選擇壓差控制器。 選型舉例：已知電動執(zhí)行器電路電源

10、24VAC,12VA，負荷側(cè)壓差120KPa，試選壓差控制器。壓差控制器選型見表3。表3壓差控制器技術(shù)參數(shù) 型號X設(shè)定壓差范圍55414KPa波紋管最大允許壓差830KPa電氣參數(shù)24VAC，50Hz觸頭元件全封閉浮動式開關(guān)電線連接色標(biāo)螺旋式接線終端運行時環(huán)境溫度-160接線1當(dāng)壓差減小時，浮動觸點桿接通公共端子（R）與藍色端子（B）；2當(dāng)壓差增大時，浮動觸點桿接通公共端子（R）與黃色端子（Y）。8.4 變壓器的選型 選型依據(jù)：按壓差控制器、電動執(zhí)行器電氣參數(shù)選擇變壓器。 選型舉例：已知壓差控制器、電動執(zhí)行器電氣參數(shù)24VAC、50Hz、12VA，試選變壓器。變壓器選型見表4。表4變壓器技術(shù)參

11、數(shù)型號MV-24功率40VA頻率50Hz輸入電壓220V AC滿負荷輸出電壓24V AC斷路二次電壓26.5(±1)V AC工作環(huán)境溫度-40509 電動壓差旁通控制系統(tǒng)對水泵-主機臺數(shù)的控制一級泵系統(tǒng)冷水機組的臺數(shù)控制方法有：壓差旁通控制法、恒定供回水壓差的流量旁通控制法、回水溫度控制法、恒定用戶處直通調(diào)節(jié)閥前后壓差旁通控制法等4種方法。其中，以壓差旁通控制法采用限位開關(guān)開、停水泵-主機最為簡單可靠。壓差旁通控制法工作原理：低負荷時啟動一臺冷水機組，其相應(yīng)的水泵連鎖提前開啟，旁通閥在某一調(diào)節(jié)位置。負荷增加時，旁通閥旁通趨向全關(guān)的位置，這時限位開關(guān)閉合，自動啟動第二臺水泵和相應(yīng)的冷水

12、機組；負荷繼續(xù)增加，則進一步啟動第三臺冷水機組。當(dāng)負荷減小時，旁通閥旁通趨向全開的位置，這時限位開關(guān)打開，自動關(guān)閉第三臺冷水機組和相應(yīng)的水泵；負荷繼續(xù)減小，則進一步關(guān)閉第二臺冷水機組。旁通閥的流量為一臺冷水機組的流量，其限位開關(guān)用于指示1090的開度。10 電動壓差旁通控制系統(tǒng)與節(jié)能運轉(zhuǎn)電動壓差旁通控制系統(tǒng)能及時根據(jù)負荷變化情況關(guān)閉一部分不需要的水泵和相應(yīng)的主機。一臺幾十千瓦耗電量的水泵和一臺相應(yīng)幾百千瓦耗電量的主機的及時關(guān)閉，是空調(diào)水系統(tǒng)運行最大的節(jié)能手段。由于主機額定水流量的保證，對于維持主機蒸發(fā)器、冷凝器的高效冷、熱交換尤為重要，因此，常規(guī)一次定流量系統(tǒng)冷源側(cè)不宜采用變流量控制。11保障

13、壓差旁通控制系統(tǒng)長期可靠工作的技術(shù)措施11.1 壓差旁通控制系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)功能的原因從本人對若干家賓館、酒店、商場、寫字樓空調(diào)系統(tǒng)調(diào)查的情況來看，實際運行的電動壓差旁通控制系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)功能被廢棄的原因除如上所述：壓差旁通控制系統(tǒng)各組成部件本身選擇不當(dāng)導(dǎo)致調(diào)試不合格、由壓差旁通控制系統(tǒng)啟停水泵-主機的方式選擇不當(dāng)外，絕大部分是因為空調(diào)水被污染、過濾器設(shè)置不合理，未對電動調(diào)節(jié)閥形成有效保護所致。若水質(zhì)不清，空調(diào)末端設(shè)備的電動雙位二通閥或比例調(diào)節(jié)二通閥前又不設(shè)過濾器，極易發(fā)生水中焊渣、砂粒、金屬氧化物、水垢等卡在閥的閥瓣與閥板之間，導(dǎo)致閥的閥瓣被卡死而使調(diào)節(jié)閥失去調(diào)節(jié)功能、電動雙位二通閥不能關(guān)閉或打開

14、。在實際運行中，當(dāng)風(fēng)機盤管電動雙位二通閥、空調(diào)箱比例調(diào)節(jié)二通閥出現(xiàn)不能打開的情況時，管理人員往往將其拆除了事，幾年下去空調(diào)水系統(tǒng)中的電動二通閥與調(diào)節(jié)閥大部分或全部被拆除，因閥門導(dǎo)致的故障倒是徹底排除了，但系統(tǒng)卻無法根據(jù)負荷的變化進行變流量調(diào)節(jié)了，這時即使壓差旁通控制系統(tǒng)本身沒問題，也由于壓差控制器感知不到分、集水器壓差變化而使：壓差旁通閥失去調(diào)節(jié)功能；主機水泵無法根據(jù)負荷變化及時關(guān)機，導(dǎo)致耗能顯著增加。11.2 解決辦法要長期保障壓差旁通控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)良好，除正確選擇壓差旁通控制系統(tǒng)各組成部件并調(diào)試合格外，保持水質(zhì)清潔，在所有電動調(diào)節(jié)閥前設(shè)置水過濾器尤為必要。過濾器設(shè)置：為降低過濾器阻力、減少過

15、濾器清通的工作量，空調(diào)水系統(tǒng)宜設(shè)兩級過濾：一級在循環(huán)水泵入口，過濾級別取孔徑3mm；二級過濾設(shè)在各調(diào)節(jié)閥前，過濾級別按60目（0.3mm）。此外，亦應(yīng)保證系統(tǒng)的正確安裝和維持適宜的運行環(huán)境：調(diào)節(jié)閥安裝時管道與閥體必須完全吻合，并不受震動，水流方向應(yīng)與閥體上標(biāo)明的相同；電動執(zhí)行器必須垂直安裝在閥體之上，避免電動執(zhí)行器安裝在閥的下面，電動執(zhí)行器上面要留出足夠的安裝空間以便日常維護時從閥體上拆卸電動執(zhí)行器；維護閥門時必須切斷電源，調(diào)節(jié)閥兩側(cè)隔斷閥關(guān)閉；變壓器、壓差控制器、執(zhí)行器運行要求的環(huán)境溫度，特別是濕度應(yīng)得到保障。為此，機房要加強通風(fēng)換氣，避免高溫、高濕導(dǎo)致短路故障。12 結(jié)論壓差旁通控制系統(tǒng)作為中央空調(diào)變流量水系統(tǒng)的重要控制子系統(tǒng)，對于滿足負荷側(cè)冷凍水供給和需求總流量的瞬時-致性、維持空調(diào)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、保障冷水機組的安全高效運行、實現(xiàn)對主機-水泵運行臺數(shù)的控