變流量水系統壓差旁通控制系統設計

變流量水系統壓差旁通控制系統設計1壓差旁通控制系統的作用在集中空調水系統總供、回水管之間設電動壓差旁通控制系統，當系統的某些支路部分或全部關閉時，通過調節(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他支路流量產生影響，有利于空調系統運行的穩(wěn)定性;保證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;實現對主機-水泵運行臺數的控制，以大幅度減少能源消耗;使系統能根據冷負荷的變化自動調節(jié)進入負荷側的水流量，達到供給和需求總流量的瞬時一致性。2電動壓差旁通控制系統組成、作用原理和安裝部位該系統由調節(jié)閥、電動執(zhí)行器、壓差控制器、變壓器組成，詳見圖1。風機盤管電動雙位兩通閥的開、閉和空調箱比例調節(jié)兩通閥開度，分、集水器之間的壓差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)行器同步電動機的正轉或反轉，從而通過閥桿控制調節(jié)閥的開度，將負荷側多余流量旁通回冷源側。調節(jié)閥全開啟時，應關閉1臺主機及對應的水泵;調節(jié)閥全關閉時，應再開啟1臺水泵及對應的主機。調節(jié)閥穩(wěn)定在某一開度時，則說明現有制冷機供冷量不小于負荷側需冷量，多余的流量旁通回冷源側。一次泵系統冷水機組的臺數控制方法有4種: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、恒定用戶處直通調節(jié)閥前后壓差旁通控制法。其中，以壓差旁通控制法采用限位開關開、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1臺冷水機組，其相應的水泵聯鎖提前開啟，調節(jié)閥在某一調節(jié)位置。負荷增加時，調節(jié)閥趨向全關的位置，這時限位開關閉合，自動啟動第2臺水泵和相應的冷水機組；負荷繼續(xù)增加，則進一步啟動第3臺冷水機組。當負荷減小時，調節(jié)閥趨向全開的位置，這時限位開關打開，自動關閉第3臺冷水機組和相應的水泵；負荷繼續(xù)減小，則進一步關閉第2臺冷水機組。調節(jié)閥的流量為1臺冷水機組的流量，其限位開關用于指示10%~90%的開度。調節(jié)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。調節(jié)閥連接時，水流方向應與閥體上標明的一致;壓差控制器連接時，方向不能接反。詳見圖2。3電動壓差旁通控制系統工作過程如圖1所示，當分、集水器壓差大于壓差控制器設定壓差時，壓差控制器觸頭元件紅、黃兩點接通，電動執(zhí)行器1，2觸點閉合通電，調節(jié)閥開度增大，旁通流量增大，分、集水器壓差降低，達到設定壓差；當分、集水器壓差小于壓差控制器的設定壓差時，壓差控制器觸頭元件紅、藍兩點接通，電動執(zhí)行器1，3觸點閉合通電，調節(jié)閥開度減小，旁通流量減小，分、集水器壓差升高，達到設定壓差；當分、集水器壓差等于設定壓差時，觸頭元件紅與黃、藍均不接通，調節(jié)閥保持開度不變。調節(jié)閥全開啟時，電動執(zhí)行器限位開關斷電，通過控制回路關閉1臺主機及對應的水泵;調節(jié)閥全關閉時，電動執(zhí)行器限位開關閉合，通過控制回路開啟1臺水泵及對應的主機。4系統相關設備的選擇4.1調節(jié)閥4.1.1選型依據按1臺冷水機組的流量和調節(jié)閥兩側壓差確定調節(jié)閥的口徑。4.1.2選型舉例某空調系統設3臺冷水機組，制冷量1000kW/臺，耗電量189kW/臺，冷水額定流量Gs為175m3/(臺?h)單臺機組連接管管徑DN200(比摩阻77Pa/m)系統負荷側壓降?pv=120kPa。按流量系數KV的定義：溫度為278~313K的水在100kPa壓降下，1h通過閥門的體積。由于壓差調節(jié)閥與負荷側并聯，因此，該調節(jié)閥在實際壓差下的流量系數應為K由兩通調節(jié)閥技術參數(見表1)按大于且接近于計算值選用調節(jié)閥規(guī)格為DN125,其流量系數KV=250,按負荷側壓降120kPa選擇最大壓差0.3MP的調節(jié)閥。口徑/mm流量系數K、最大壓差/MPa型號一型號二閥桿行程/mm801000.601.00421001600.400.60421252500.300.40421503600.200.30422004500.100.20424.1.3注意事項調節(jié)閥口徑選擇的依據是按實際壓差由單臺機組額定流量計算出來的流量系數，而不能直接將單臺機組連接管管徑確定為調節(jié)閥管徑。否則，不僅會造成投資的增加，而且由于機房空間狹窄安裝會有困難，同時增加了系統初調的難度，若初調不好則主機-水泵不能自動關閉，導致主機-水泵無謂的電力消耗。4.2電動執(zhí)行器4.2.1選型依據調節(jié)閥的口徑、閥兩側最大壓差確定后，其要求的力矩就是定值。因此，可根據調節(jié)閥的口徑、閥兩側最大壓差，按控制要求選定電動執(zhí)行器。4.2.2選型舉例已知調節(jié)閥規(guī)格DN125、可承受兩側最大壓差0.3MPa要求能就地控制。由電動執(zhí)行器技術參數(見表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。4.2.3注意事項控制方式按工程實際要求分就地控制（X:遞增控制、可逆）和有外來信號（如樓宇自控）控制(Y:比例控制）扭力按所選調節(jié)閥承受小壓差(2500N)或大壓差(4000N)選擇；附件中一般應選擇限位開關，以使電動旁通控制系統具備啟、停水泵-主機的功能。4.3壓差控制器4.3.1壓差控制器按空調水系統負荷側壓差、最大壓差及電動執(zhí)行器電氣參數選擇壓差控制器。4.3.2選型舉例已知電動執(zhí)行器電路電源24V，12VA,負荷側壓差120kPa壓差控制器技術參數見表3。4.4變壓器4.4.1選型依據按壓差控制器、電動執(zhí)行器電氣參數選擇變壓器。4.4.2選型舉例已知壓差控制器、電動執(zhí)行器電氣參數24V，50HZ，12VA，變壓器技術參數見表45電動壓差旁通控制系統與節(jié)能運轉電動壓差旁通控制系統能根據負荷變化及時關閉不需要的水泵和相應的主機，是空調水系統節(jié)能運行的最好手段。主機額定水流量對于維持主機蒸發(fā)器、冷凝器的高效冷熱交換尤為重要，因此，常規(guī)一次定流量系統冷源側不宜采用變流量控制。6實際運行中存在問題的原因分析及解決方法6.1出現的問題及原因分析從筆者對若干家賓館、酒店、商場、寫字樓空調系統實際調查的情況來看，實際運行中電動壓差旁通控制系統存在的問題如下：電動旁通閥規(guī)格選擇不當；負荷側水流量的供給和需求不一致;不能可靠啟、停水泵和主機;甚至旁通控制系統失去調節(jié)功能被廢棄不用等。這些問題大多是因空調和電氣設計人員對電動壓差旁通控制系統在空調系統中所起的作用理解不透徹、對由壓差旁通控制系統控制水泵-主機的方式選擇不當及未采取可靠的保護措施致使壓差旁通控制系統失靈、甚至失效造成的。另外，空調水被污染、過濾器設置不合理，未對電動調節(jié)閥形成有效保護也會導致壓差旁通控制系統失去調節(jié)功能。若水質不好，空調末端設備的電動雙位兩通閥或比例調節(jié)兩通閥前又未設過濾器，極易發(fā)生水中焊渣、砂粒、金屬氧化物、水垢等卡在閥瓣與閥板之間，導致閥瓣被卡死，從而使調節(jié)閥失去調節(jié)功能、電動雙位兩通閥不能關閉或打開。在實際運行中，當風機盤管電動雙位兩通閥、空調箱比例調節(jié)兩通閥不能打開時，管理人員往往將其拆除，幾年以來，空調水系統中的電動兩通閥與調節(jié)閥大部分或全部被拆除，因閥門導致的故障倒是徹底排除了，但系統卻無法根據負荷的變化進行變流量調節(jié)了，導致能耗顯著増加。6.2解決辦法要保障壓差旁通控制系統長期運轉良好，除正確選擇壓差旁通控制系統各組成部件并調試合格外，保持水質清潔，在所有電動調節(jié)閥前設置水過濾器尤為必要。為降低過濾器阻力、減少過濾器的工作量，空調水系統宜設兩級過濾：一級設在循環(huán)水泵入口，過濾孔徑取3mm;二級設在各調節(jié)閥前，過濾級別按60目（孔徑0.3mm)選擇。此外，亦應保證系統的正確安裝和維持適宜的運行環(huán)境。調節(jié)閥安裝時，管道與閥體必須完全吻合，水流方向應與閥體上標明的方向相同；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，調節(jié)閥兩側隔斷閥關閉；變壓器、壓差控制器、電動執(zhí)行器運行要求的環(huán)境溫度，特別是濕度應得到保障。因此，機房要加強通風換氣，避免高溫、高濕導致短路故障。7結語壓差旁通控制系統作為集中空調變流量水系統的重