冷水機組低溫差控制的探討
2015-04-29 00:00:00劉慶瑜劉隆川
【摘 要】本文主要針對冷水機組的低溫差控制展開了探討，對低溫差的產(chǎn)生作了系統(tǒng)的闡述和分析，比較了一次泵定流量和二次泵變流量兩種控制方法，并給出了解決低溫差的方法，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。
【關(guān)鍵詞】冷水機組；低溫差；控制；解決
0.引言
空調(diào)應(yīng)用的日益廣泛與全社會對節(jié)能的重視，而冷水機組作為空調(diào)中最重要的設(shè)備，提高冷水機組的運行效率也顯得越來越重要。而冷水機組在實際的運作過程中，會存在著低溫差的問題，需要我們采取有效的控制措施解決低溫差的問題，以保障冷水機組的正常工作?；诖?，本文就冷水機組的低溫差控制進行了探討，相信對有關(guān)方的需要能有一定幫助。
1.低溫差的產(chǎn)生
在一次泵定流量/二次泵變流量系統(tǒng)中我們經(jīng)常會碰到以下問題：
（1）由于二次側(cè)流量超出一次側(cè)，在二次泵的平衡管中冷凍水從回水側(cè)流入二次泵的供水側(cè)，導致供水溫度提高，根據(jù)壓力變頻的二次泵頻率提高，流量加大。
（2）接近額定工況下供回水溫差小于5℃。
低溫差產(chǎn)生的原因：
（1）上文提到的二次側(cè)回水通過旁通管流入一次側(cè)的出水口，導致供水溫度提高，無法滿足末端需求，二次側(cè)流量加大導致的供回水溫差小。
（2）空調(diào)服務(wù)區(qū)的負荷超出額定的設(shè)計負荷，迫使末端兩通閥開到最大，或者過低的溫度設(shè)定，導致回風溫度偏低，盤管內(nèi)的流量變大，但進出水溫差變小。
（3）盤管選型問題或者盤管臟堵。
（4）空調(diào)機組風量小于設(shè)計風量。
（5）沒有換熱的流量出現(xiàn)。
三通閥或兩通閥故障一直打開。壓力控制方式，如末端壓力控制，當設(shè)定值過高則會加劇低溫差（△T）的作用。
2.控制方式比較
下面我們主要針對一次泵定流量/二次泵變流量系統(tǒng)的冷凍機的群控方式具體進行分析：
2.1 利用二次泵的回水溫度控制
回水溫度控制將水溫傳感器安裝于回水母管上，當設(shè)定值高于回水溫度時啟動下一臺冷凍機，此時看似很合理，但是由于二次泵是末端壓力的變頻控制的，當二次側(cè)的水流量超出一次側(cè)水流量時，供水溫度提高，并且更無法滿足末端需求，二次泵頻率增加，末端閥門開啟度增大，甚至開到100%。此時“惡性循環(huán)”開始，由于末端流量超出額定流量，此時供回水溫差非常小，回水溫度并非像想象的上升，而是維持在一定區(qū)間，或者上升的速度很慢。因此依靠回水溫度控制加載冷凍機這種方式并不可靠，很有可能使系統(tǒng)進入“惡性循環(huán)”的狀態(tài)整個冷凍系統(tǒng)的能效比將降低。
2.2基于冷量測量的控制方式
冷量是根據(jù)測量出的進出水溫差和冷凍水二次側(cè)流量計算得出，如果測量出的冷量為350Ton，測量出的流量為210m3/h，進出水溫差為5℃；但是如果二次側(cè)流量為250m3/h，進出水溫差為4℃，那么測量出的冷量為333Ton，但是此種情況二次側(cè)的流量將超過一次側(cè)的流量，如果按照冷量控制，此時是不應(yīng)該開啟第二臺冷凍機組，同時由于二次側(cè)流量已經(jīng)超出了一次側(cè)，導致了二次側(cè)的回水通過旁通管進入了二次泵的吸入口，與冷凍機出水混合后，造成了二次泵的供水溫度提高，末端兩通閥門開度加大，冷凍水系統(tǒng)壓力降低，二次泵流量加大，進出水溫差降低.實際上此時僅開啟一臺機組，是無法滿足現(xiàn)場需求的，但此時系統(tǒng)也無法開啟第二臺機組，此種情況對于有濕度嚴格要求的場所將產(chǎn)生極為不利的影響。同時，低溫差造成了低的回水溫度，可能出現(xiàn)供水溫度升為8℃，回水溫度為10.5℃的情況，如果回水溫度只有10.5℃，那么造成第一臺冷凍機無法在滿載的情況的下運行。末端空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度必然產(chǎn)生影響，由于二次側(cè)流量的變大，因此整個冷凍水系統(tǒng)的能效比將明顯降低。因此如果依靠基于冷量測量的方式，簡單地按照冷凍機冷量進行冷凍機組的群控，系統(tǒng)將并不可靠。
2.3基于冷凍機負載的控制方式
冷凍機負載是根據(jù)冷凍機的實際功率和冷凍機額定功率比值來確定冷凍機負載的情況，但是大部分的冷凍機組是依靠運行電流與額定電流的比值來確定負載情況。實際上冷凍機，由于冷卻水溫不可能按照設(shè)定值的32℃/37℃始終運行，因此在較低的冷卻水溫度下，即使沒有達到滿負荷也可以達到滿負荷的制冷量。因此可能80%的電流，達到了100%的制冷量，但是達到了額定制冷量能否繼續(xù)加載，可能需要與冷凍機生產(chǎn)廠家進一步確認。由于較低的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力差值會影響到螺桿機的供油系統(tǒng)，因此出于對機組的保護的需要，在冷卻水進水溫度低于某一設(shè)定的溫度后，部分螺桿冷凍機將保持此時的運行電流而不加載。
同樣由于末端回水溫度在額定情況下為5℃，但實際上大部分系統(tǒng)很難在大部分時間保證5℃的溫差工況，如果回水溫度只有4℃，那么回水溫度為11℃的情況下，冷凍機就無法達到90%的負載，這種情況在一次泵和二次泵系統(tǒng)中均會出現(xiàn)。因此按照冷凍機的負載情況來控制的方式也并非可靠。
2.4通過二次側(cè)流量控制群控系統(tǒng)
將流量計安裝于冷凍水二次泵出口側(cè)，當流量計讀數(shù)超出冷凍機一臺的流量時，開啟第二臺冷凍機，反之流量降低時，低于一臺機組流量時，則關(guān)閉第二臺機組，使冷凍水系統(tǒng)的二次側(cè)流量始終低于一次側(cè)流量，確保出水溫度與冷凍機設(shè)定的出水溫度一致。
按照上面所述方法，我們在二次泵的出口安裝了超聲波流量計，一次側(cè)冷凍機的額定流量是210m3/h，該流量計的讀書超出210m3/h時，需要啟動另一臺冷凍機，當超出420m3/h時啟動另外一臺冷凍機。同樣，當流量計的流量，低于420m3/h時，冷凍機的運行臺數(shù)可以減少為2臺，低于210m3/h時減至一臺運行。用于流量控制可以準確的得知末端的需求量，實踐證明此種控制方式是可靠的。
3.低溫差的解決方法
如果上述1.1章節(jié)所述的導致的低溫差問題均以解決，但仍然存在低溫差，而導致的過多的冷凍機運行，下面嘗試：
（1）降低冷凍機出水溫度設(shè)定，降低后，二次側(cè)流量將顯著降低。當然降低出水溫度意味著蒸發(fā)壓力的下降，耗電量的增加，但是也需要綜合比較冷凍機多耗電量與冷凍水泵降低的耗電量。
（2）在旁通管中安裝單向閥，當冷凍水從二次側(cè)回水進入供水管時，閥門自動關(guān)閉。但是此時冷凍機的蒸發(fā)器必然處于過流狀態(tài)，迫使冷凍機處于較高的負荷下運行，直至出水溫度無法達到設(shè)定值后再啟動下一臺冷水機組。根據(jù)實際運行狀況得出所研究的二次泵系統(tǒng)，在旁通管安裝了單項閥后，冷凍機組的年運行時間縮短了28%，耗電量下降了20%。因此筆者認為值得嘗試。
4.結(jié)語
綜上所述，冷水機組低溫差的出現(xiàn)，會影響到機組的正常運行。因此，為了保障冷水機組的工作效率，就要盡可能的避免低溫差的出現(xiàn)，采取流量控制方式做好防范和解決，從而減少低溫差的產(chǎn)生，保障冷水機組的運行質(zhì)量。
【參考文獻】
[1]余江海，馬洪亭，楊國利.冷水機組低溫冷卻水系統(tǒng)解決方案分析[J].節(jié)能，2012（09）.
[2]吳繼紅，楊通清.冷水機組系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略研究[J].智能建筑，2007（08）.
