冷卻水節(jié)能系統(tǒng)方案

冷凍、冷卻水泵及循環(huán)水泵

自動控制系統(tǒng)節(jié)能方案目錄1.冷卻、冷凍控制系統(tǒng)概述2.水泵轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系3.方案設(shè)計4.控制方案5.系統(tǒng)主要特點6.關(guān)于冷凍水泵末端的壓力問題一、冷卻、冷凍控制系統(tǒng)的節(jié)能目錄1.應(yīng)用領(lǐng)域2.當(dāng)前現(xiàn)狀3.各種技術(shù)對策比較4.變頻技術(shù)節(jié)能分析5.控制策略6.系統(tǒng)特點7.選型及型號說明二、循環(huán)水泵控制系統(tǒng)的節(jié)能8.售后服務(wù)9.總結(jié)冷卻、冷凍控制系統(tǒng)概述在眾多制冷設(shè)備中，冷凍水泵和冷卻水泵的容量是按照最大設(shè)計熱負(fù)載(即最高氣溫時)選定的，且留有10%左右的余量。在一年四季中，水泵系統(tǒng)長期在固定的最大水流量下工作。由于季節(jié)、晝夜的溫度變化及用戶負(fù)荷的變化，設(shè)備實際的熱負(fù)載在絕大部分時間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計負(fù)載低。由圖1可見，與決定水泵流量和壓力的最大設(shè)計負(fù)載(負(fù)載率為100%)相比，一年中負(fù)載率在50%以下的運行小時數(shù)約占全部運行時間的50%以上。一般冷凍水設(shè)計溫差為6-8℃，冷卻水的設(shè)計溫差5-7℃最為理想，而事實上在全年絕大部分運行時間里，冷凍水、冷卻水的溫差僅為2-4℃、即水泵系統(tǒng)長期在低溫差、大流量情況下工作，從而增加了管路系統(tǒng)的能量損失、浪費了水泵運行的輸送能量。冷卻、冷凍控制系統(tǒng)概述因此，采用本節(jié)能控制系統(tǒng)，可使水泵的轉(zhuǎn)速隨室內(nèi)溫度的變化而自動調(diào)整轉(zhuǎn)速(或自動停止、啟動水泵)水泵全年平均節(jié)能率保證達(dá)到40%以上。水泵轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系對于水泵來說，流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，溫差ΔT與轉(zhuǎn)速N成反比，楊程H與轉(zhuǎn)速N的二次方成正比，而軸功率P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比，下表告訴我們上述幾量的變化關(guān)系：轉(zhuǎn)速流量Q％溫差T％楊程H％軸功率P％10010010010010090901118172.980801256451.270701434934.360601673621.650502002512.5水泵轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系顯然，變流量控制系統(tǒng)的節(jié)能效果是十分突出的，請見下面的比較曲線：方案設(shè)計1.對于冷凍水泵組(管道并聯(lián))，安裝1套相應(yīng)功率的節(jié)能控制系統(tǒng)，采用一拖N的辦法在多臺冷凍水泵之間切換(視具體使用現(xiàn)場而定)。并且有自動和手動進(jìn)行切換。

2.

對于冷卻水泵組(管道并聯(lián))，安裝1套相應(yīng)功率的節(jié)能控制系統(tǒng)，采用一拖N的辦法在多臺冷凍水泵之間切換(視具體使用現(xiàn)場而定)。并且有自動和手動進(jìn)行切換。

3.對冷凍泵及冷卻泵組采用微電腦恒壓供水控制系統(tǒng)，使水泵根據(jù)外界溫度的變化及用戶使用空調(diào)的狀況，在不影響冷氣效果的前提下實現(xiàn)對工頻運行水泵“自動停止、自動啟動”控制，最大限度地提高節(jié)能效果有效地降低值班人員的工作強(qiáng)度?？刂品桨窤.對于冷凍水系統(tǒng)，低溫冷凍水(出水)的溫度由制冷主機(jī)控制(7℃左右)，一般來說，我們只需控制高溫冷凍水(回水)的溫度，即可控制冷凍水的溫差。但是，對于一些用冷量變化較大的系統(tǒng)，盡管制冷主機(jī)對低溫冷凍水(出水)有調(diào)節(jié)作用，但其溫度仍有較大的波動。為此，我們采用兩個溫度變送器、一個PID溫差調(diào)節(jié)器和一臺變頻器組成溫差閉環(huán)控制系統(tǒng)，對冷凍水的出水、回水的溫度進(jìn)行控制，使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化。冷凍水泵控制方案圖

控制方案B.對于冷卻水系統(tǒng)，由于其高溫冷卻水(出水)和低溫冷卻水(回水)的溫度變化較大，為保證工藝需求，我們只能采用溫差控制方式，即采用兩個溫度變送器、一個PID溫差調(diào)節(jié)器和一臺變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，對冷卻水進(jìn)行溫差控制，使冷卻水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化。冷卻水泵控制方案圖

系統(tǒng)主要特點1.變頻器閉環(huán)控制制電機(jī)，按工藝藝要求設(shè)定時、、出水溫差，電電機(jī)輸出功率隨隨熱負(fù)載的變化化而變化，在滿滿足使用要求的的前提下達(dá)到最最大限度的節(jié)能能。2.由于降速運行和和軟啟動，減少少了振動、噪聲聲和磨損，延長長了設(shè)備維修周周期和使用壽命命，并減少了對對電網(wǎng)沖擊。3.先進(jìn)的設(shè)置和監(jiān)監(jiān)控及調(diào)節(jié)功能能改善了系統(tǒng)運運行特性使系統(tǒng)統(tǒng)使用方便。4.系統(tǒng)具有各種保保護(hù)措施，使系系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和和安全可靠性大大大提高。5.系統(tǒng)具有故障報報警及自動切換換功能(即變頻器故障時時自動切換到原原工頻系統(tǒng)運行行)保證了運行的可可靠性。關(guān)于冷凍水泵末末端的壓力問題題冷凍水泵降低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運行，人們們擔(dān)心會不會影影響末端壓力不不足，導(dǎo)致缺水水現(xiàn)象。實際上上，由于轉(zhuǎn)速雖雖然會使水泵供供水壓力降低，，然而管道特性性的壓力損失也也會隨流量的減減少而減少，即即需要的壓力也也會減少，供水水壓力與轉(zhuǎn)速的的二次方成正比比例降低，需要要壓力(管道損失)則與流量的二次次方成正比減少少，二者可以相相互補(bǔ)償。另外外，由于冷凍水水系統(tǒng)是一個閉閉環(huán)的水系統(tǒng)，，瓷瓶流動提供供動力，即水泵泵轉(zhuǎn)速下降對冷冷凍水系統(tǒng)的正正常工作沒有影影響，這與普通通的供水系統(tǒng)有有所區(qū)別。許多多單位的實踐也也證明了這一點點。二、循環(huán)水泵控控制系統(tǒng)的節(jié)能能循環(huán)水泵的應(yīng)用用領(lǐng)域循環(huán)水泵在供暖暖、空調(diào)等系統(tǒng)統(tǒng)中處于心臟位位置，為系統(tǒng)運運行提供動力，，因此是極為重重要的。然而，，在眾多運行著著的循環(huán)水泵中中，由于各種原原因，這個"心臟"并不能發(fā)揮應(yīng)有有的作用，應(yīng)當(dāng)當(dāng)改善這些水泵泵，使之為業(yè)主主節(jié)省電費、為為國家節(jié)約能源源。循環(huán)水泵的當(dāng)前前現(xiàn)狀1.小區(qū)、樓宇、廠廠房的供暖、空空調(diào)負(fù)荷，會隨隨著外界的氣象象條件而變化，，如果采用流量量調(diào)節(jié)的方法，，就要求循環(huán)水水泵的流量能容容易調(diào)節(jié)和控制制。尤其是現(xiàn)代代化的熱網(wǎng)和智智能建筑與智能能小區(qū)，對這一一方面的要求是是迫切的。在在一般供熱、空空調(diào)系統(tǒng)中，用用戶側(cè)采用二通通閥調(diào)節(jié)流量，，當(dāng)總管上流量量減小時，壓差差控制閥就會旁旁通掉多余的流流量，多余的壓壓頭消耗在閥門門節(jié)流上。但是是，泵的流量沒沒有發(fā)生變化，，能量沒有節(jié)約約。循環(huán)水泵的當(dāng)前前現(xiàn)狀2.舊有的系統(tǒng)，由由于選型不合理理，或系統(tǒng)實際際供熱、供冷面面積發(fā)生變化，，造成水泵運行行壓力和流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)離額定工況，，產(chǎn)生諸如水泵泵電機(jī)超電流，，“大馬拉小車車”等情況。當(dāng)當(dāng)水泵實際工工作點由于選擇擇不當(dāng)或熱網(wǎng)阻阻力減小時，水水泵工作點向右右移動，如下圖圖水泵與熱網(wǎng)特特性曲線分析圖圖2所示：由圖可見，當(dāng)循循環(huán)水泵與管路路特性曲線不相相匹配時，如果果仍采用原水泵泵并不加節(jié)流時時，工作點將會會超過水泵最大大流量，長期運運行會燒毀電機(jī)機(jī)。為了不燒毀毀電機(jī)，就必須須采用閥門節(jié)流流，水泵工作點點將從C點移到A點，這樣大量電電能消耗在閥門門節(jié)流上。由于于閥門開得過小小，會有大量管管網(wǎng)資用壓頭浪浪費在閥門上，，閥后壓頭減少少，遠(yuǎn)端用戶水水量不足，造成成嚴(yán)重的水力失失調(diào)。循環(huán)水泵的當(dāng)前前現(xiàn)狀3.分期建設(shè)的熱網(wǎng)網(wǎng)或房地產(chǎn)項目目中，供熱、空空調(diào)面積加大后后，流量也要加加大，此時如果果按照一期完成成的負(fù)荷選擇循循環(huán)水泵，二期期完成后，就得得重新?lián)Q泵；如如果按照二期完完成后的負(fù)荷選選擇循環(huán)水泵，，一期到二期這這段時間內(nèi)就會會浪費很多能量量，而且系統(tǒng)運運行狀況不佳。。當(dāng)選擇水泵流量、揚程過大造成“大馬拉小車”時，在這種情情況下，如果不不采用節(jié)流，就就會使系統(tǒng)流量量過大，造成大大流量、小溫差差的運行方式，，這顯然是不經(jīng)經(jīng)濟(jì)的。如果采采用節(jié)流，使流流量達(dá)到實際所所需要的，浪費費在閥門上的能能量一定會很大大，而且閥門老老是工作在節(jié)流流狀態(tài)下，對閥閥門不利（因為為一般水泵出口口閥門是起關(guān)斷斷作用的，不適適合節(jié)流）。對對水泵而言，一一般這種情況下下，水泵會偏離離最佳效率點，，容易損壞。循環(huán)水泵的各種技術(shù)對策比比較針對以上三種情情況，人們有各各種各樣的解決決方案，下面只只對水泵超電流流這種情況比較較以下各種方案案的優(yōu)劣。閥門節(jié)流更換水泵換電動機(jī)并聯(lián)運行切削葉輪采用變頻初投資小中中小小高流量可調(diào)性差一般

一般

良好一般

很好系統(tǒng)安全性

差一般一般差一般好對電力負(fù)荷的影響無無無不好無較好增加供熱面積與否能不能不能能不能能運行能耗大中中最大中小注：1，閥門節(jié)流指上上文提到的使電電動機(jī)不燒毀而而關(guān)小水泵出口口閥門方案；2，并聯(lián)運行指設(shè)設(shè)置兩臺一用一一備的水泵，現(xiàn)現(xiàn)在一同運行，，不設(shè)備用；3，系統(tǒng)安全性是是指水泵、閥門門是否易于損壞壞，系統(tǒng)備用是是否得當(dāng)；4，對電力負(fù)荷的的影響是指水泵泵啟動安全性，，是否需要增容容。各種解決方案技術(shù)比較表變頻技術(shù)節(jié)能分分析對循環(huán)水泵進(jìn)行行變頻控制有兩兩種策略，一種種為“定壓變流量”，另一種為““變壓變流量”;“定壓變流量”的控制方式就就是通過變頻器器恒定循環(huán)水泵泵的進(jìn)出口壓差差或最不利熱用用戶的資用壓差差，來實現(xiàn)循環(huán)環(huán)水泵的變流量量運行。由下圖圖可以看到，如如果不采用閥門門節(jié)流的措施，，是無法按照系系統(tǒng)實際需要進(jìn)進(jìn)行調(diào)整的。如如果采用“變壓壓變流量”，根根本無須調(diào)節(jié)閥閥門，是最方便便和最節(jié)能的方方式。變頻技術(shù)節(jié)能分分析下圖為采用變頻頻后的節(jié)能比較較效果圖，A為采用閥門節(jié)流流后的水泵工作作狀態(tài)點，B為采用定壓變流流量控制方式水水泵工作狀態(tài)點點，C為采用變壓變流流量控制方式水水泵工作狀態(tài)點點，O為零點。由圖可可見，采用變壓壓變流量，由于于功率和流量是是三次方的關(guān)系系，當(dāng)流量下降降為額定流量的的80%時，功率下降為為原功率的51.2%，當(dāng)流量下降為為原來的50%時，功率只有原原來的12.5%。節(jié)能效果不僅僅大大超過了閥閥門節(jié)流的方法法，也遠(yuǎn)勝于““定壓變流量””。大量統(tǒng)計結(jié)結(jié)果表明，采用用變頻后，每年年節(jié)約電量可達(dá)達(dá)30～60%，兩年內(nèi)即可回回收全部投資于于變頻裝置的成成本。變頻技術(shù)節(jié)能分分析下圖是按月份計計算的節(jié)能比較較效果圖。很明明顯：循環(huán)水泵泵采用"變壓變流量"的控制方式是最最節(jié)能的。變頻技術(shù)節(jié)能分分析循環(huán)水泵設(shè)置的的兩種形式對于換熱器來說，在運行期期間，換熱器對對循環(huán)流量大小并無嚴(yán)格限限制。因此，循循環(huán)水泵的設(shè)置置一般如圖所示示，換熱站循環(huán)環(huán)泵與熱用戶循循環(huán)泵合二為一一。這種情況也也適用于采用吸收式冷熱水機(jī)機(jī)組，吸收式冷水機(jī)機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)節(jié)可以在10～100%內(nèi)無極調(diào)節(jié)；冷冷水流量可在50～100%內(nèi)無極調(diào)節(jié)，如如果采用兩臺機(jī)機(jī)組即可在25～100%內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。變頻技術(shù)節(jié)能分分析對于鍋爐來說，鍋爐循環(huán)流量一般不應(yīng)小于額額定流量的70%，當(dāng)循環(huán)流量過過小時，會引起起鍋爐浸水管水水量分配不均，，出現(xiàn)熱偏差，，導(dǎo)致鍋爐爆管管等事故；同時時由于回水溫度度過低，造成鍋鍋爐尾部腐蝕。。因此常采用雙級泵系統(tǒng)。

對于壓縮式式冷水機(jī)組，流流經(jīng)蒸發(fā)器的流流量低于其額定定流量時，冷水水溫度會很低，，甚至結(jié)冰，造造成喘振，可能能引起機(jī)器停車車，造成冷量波波動。所以，壓壓縮式冷水機(jī)組組也得采用雙級泵系統(tǒng)。冷熱源側(cè)循環(huán)環(huán)泵一般采用定定流量運行，負(fù)負(fù)荷側(cè)泵采用變變流量運行，以以適應(yīng)負(fù)荷的變變化。控制策略對于流量-揚程曲線比較平緩循環(huán)水水泵，采用壓差差控制比較困難難，可以采用流流量控制，就是是時時采集泵出出口流量的數(shù)值值，將其與當(dāng)時時外溫條件下為為保證室溫所需需要的流量比較較，進(jìn)而通過變變頻控制水泵流流量，實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)的變流量運行行。

但是一個個問題是，流量量的測量比較麻麻煩，尤其對于于大管徑的流量量測量裝置，造造價十分昂貴，，我公司技術(shù)人人員在綜合研究究國內(nèi)外供熱/空調(diào)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，推出了獨獨特的控制策略略。控制策略不論供熱/空調(diào)系統(tǒng)是采用用質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)調(diào)節(jié)，還是質(zhì)量量并調(diào)的調(diào)節(jié)方方式，系統(tǒng)供回回水溫度在室內(nèi)內(nèi)溫度要求恒定定、室外溫度已已知的情況下，，都是系統(tǒng)循環(huán)環(huán)流量的單值函函數(shù)，這樣，時時時采集系統(tǒng)回回水溫度或分集集水器的壓差，，并反饋至變頻頻器中，與系統(tǒng)統(tǒng)在當(dāng)時外溫條條件下計算出的的回水溫度或壓壓差進(jìn)行比較，，指導(dǎo)變頻器控控制循環(huán)水泵的的運行頻率。對對于不同的供供熱/空調(diào)系統(tǒng)，是采采用壓差控制、、流量控制還是是溫度控制，應(yīng)應(yīng)當(dāng)綜合考慮水水泵流量特性、、系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式式，各種系統(tǒng)參參數(shù)變送器的取取得難易與否來來確定?？刂撇呗赃@套控制策略實實現(xiàn)于變頻控制制柜中非常容易易，并可以通過過一定的通訊方方式與上位機(jī)聯(lián)聯(lián)系，實現(xiàn)集散散式控制。系統(tǒng)特點變壓變流總能量實現(xiàn)“按按需供給”高效節(jié)能，高達(dá)達(dá)30～60％，優(yōu)于定壓變變流量控制供回水壓力、溫溫