中央空調(diào)離心泵變頻運行的控制及其應(yīng)注意的問題

【摘 要】現(xiàn)代空調(diào)為了節(jié)能，其離心泵大多采用變頻調(diào)速運行，但離心泵的變頻調(diào)速控制方式會對其變頻調(diào)速的節(jié)能效果帶來影響，本文將對離心泵變頻運行的控制及其應(yīng)注意的問題進行探討。

【關(guān)鍵詞】離心泵 變頻 運行 空調(diào)

一、空調(diào)用離心泵變頻運行的常用控制方式

1、壓力或壓差控制

這是一種最常見的控制方法，其閉環(huán)控制框圖如圖1所示。它主要由壓力或壓差傳感器、變頻控制器、冷凍水泵及管路組成。它要求空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理末端裝置的水管路上，必須設(shè)置能隨負荷變化而調(diào)節(jié)流量的二通（如電動閥、電磁閥等）。空調(diào)冷凍水系統(tǒng)如圖2所示。

VT-溫度調(diào)節(jié)閥AHU-空氣處理裝置

VFD-變頻器BV-旁通閥

T-溫度傳感器（每個AHU都有）V-平衡閥

P-冷凍水泵Ch-冷水機組C-控制器

在這種控制方式中，采用冷凍水系統(tǒng)中某處（通常是離泵最遠的空調(diào)用戶端或冷凍水供、回水總管處）的壓差△p作為變頻控制器的采樣輸入信號。當(dāng)空調(diào)負荷改變時，由于相應(yīng)管路上閥門開度的自動變化而引起管路上壓差的改變，控制器檢測到這一變化后（通過與其設(shè)定值比較），按照預(yù)先設(shè)定的控制算法計算出偏差，并產(chǎn)生輸出信號控制冷凍水泵電動機的運轉(zhuǎn)頻率或轉(zhuǎn)速，從而通過改變冷凍水泵的流量和揚程等來適應(yīng)空調(diào)負荷的變化。

2、溫度或溫差控制

這種控制方式的閉環(huán)控制框圖如圖3所示。它主要由供水或回水溫度傳感器（或供、回水溫差傳感器）、變頻控制器、冷凍水泵及其管路等組成。

它采用冷凍水供水或回水總管中的供水和回水溫度，或供回水的溫差作為控制器的采樣輸入信號?？刂破鲗⒃撦斎胄盘柵c內(nèi)部的設(shè)定值進行比較，得出需要的輸出信號來控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，使冷凍水的流量滿足空調(diào)負荷變化的要求。從溫度或溫差控制的特點來看，這種方式比較適合于用戶端不設(shè)調(diào)節(jié)閥或帶有旁通管的冷凍水系統(tǒng)。采用溫度或溫差控制的空調(diào)冷凍水泵變頻系統(tǒng)，要求所檢測到的冷凍水溫度或溫差隨負荷有較明顯的變化。

3、流量控制

這種方式中，通過檢測系統(tǒng)用戶端實際冷凍水流量的大小，來調(diào)節(jié)冷凍水泵提供的流量使之達到供需平衡。單從流量的角度而言，這種方法是可行的，但空調(diào)系統(tǒng)不但對冷凍水的流量有要求，而且對提供的水壓即冷凍水泵的揚程有較為嚴格的要求，對于用戶支路較多、較復(fù)雜的系統(tǒng)，僅控制流量仍難以保證不同支路的壓差的要求。因此，（下轉(zhuǎn)475頁）（上接461頁）除了用于二級泵系統(tǒng)中恒速二次泵的臺數(shù)控制外，這種方式用于變頻泵控制的成功例子還很少。

二、控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響

1、壓力或壓差控制

采用這種控制方式時，一般是設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)中最遠端用戶或供回水總管間所需的壓差為定值，屬于定壓差控制。由于定壓差控制值的存在，冷凍水泵的變頻運行能耗已不能用相似定律來直接計算，即冷凍水泵的能耗已不再與流量或轉(zhuǎn)速的三次方成正比。

當(dāng)冷凍水流量（或空調(diào)負荷）減少到一定程度時，定壓差能耗在總能耗中開始占據(jù)主導(dǎo)地位；而且由于該定壓差能耗只與流量的一次方成正比，當(dāng)流量減少時，其變化的速度較慢，這就在一定程度上限值了變頻泵節(jié)能潛力的發(fā)揮。

2、溫度或溫差控制

采用溫度或溫差控制時，由于溫度不能準確地反映出負荷在建筑物內(nèi)的分布，只能起到調(diào)節(jié)冷凍水總量供需平衡的作用，難以準確地獲得系統(tǒng)所需供水壓力的大小。雖然從冷凍水泵本身的特性看，流量與揚程間具有對應(yīng)的關(guān)系，但其在系統(tǒng)中的工況點還要受冷凍水管路特性曲線的影響。即使是同樣的水泵，若管路系統(tǒng)特性曲線不同，其工況點也不同。

3、各種控制方式的比較

各種控制方式的特點及適用場合的簡要比較見表1。在實際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況來選擇。由此可以看出

1）空調(diào)冷凍水泵變頻運行的穩(wěn)定性與節(jié)能效果的好壞，除與設(shè)備的選用等有關(guān)外，還與其控制系統(tǒng)密切相關(guān)。好的控制系統(tǒng)既可以維持空調(diào)系統(tǒng)的正常運行，又能獲得最好的節(jié)能效果。

2）對于空調(diào)末端采用二通調(diào)節(jié)閥的冷凍水系統(tǒng)，采用壓力或壓差控制既可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，又能獲得一定的節(jié)能效果，且控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作管理都很方便，是一般空調(diào)冷凍水泵變頻系統(tǒng)較為合適的控制方式。對于無調(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)，采用溫度或流量控制較為合適；如果對控制精度要求很高，可以考慮多種控制結(jié)合的方式，如流量分段控制、變設(shè)定壓差值控制等。

3）值得注意的是，目前很多空調(diào)系統(tǒng)冷凍水泵變頻采用的是一臺變頻器控制多臺冷凍水泵，當(dāng)一臺定速泵與一臺同型號變速泵并聯(lián)工作時，相當(dāng)于一大一小的兩泵并聯(lián)，變速泵可能難以充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。