一次泵变流量系统

负荷侧
当旁通管内的水流是从供水侧流向回水侧，并且 旁通水流量达到一台主机水流量的110%，减机；
Minimal pressure drop in bypass pipe
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时： 蒸发侧流量或压差与旁通阀
1,300.00
110
1,100.00
100
Evaporator Water Flow
900.00
Water Temp [degF]
80
500.00
70
300.00
60
Evap Entering Water Temp
100.00
50
-100.00
40
Chiller on
Evap Leaving Water Temp
12°C 600 m3/h
7°C 600 m3/h
95% RLA
1 470 m3/h 2 off 3
CH530
压缩机运行电流
加机原理
以压缩机运行电 流RLA为依据
压缩机运行电流 RLA%>90%
12°C
7° C
off
DP 7°C
RLA%>90%
12°C
TR1
DDC
流量计
TR2
旁通阀
设定最小流量
12°C 470 m3/h
12°C 100 m3/h
设定最小流量
远端压差
一次泵变流量系统

机房控制原理 – 怎样加冷冻机？ – 怎样减冷冻机？
加机的控制原理
加一台冷冻机依据:
– 系统供水温度 当冷冻水系统供水温度TS1高于系统设定温度TSS 当流量>机组最大允许流量，系统设定温度TSS=机组设定温度TCS – 压缩机运行电流RLA% 运行机组的工作电流相对额定电流的百分率>90% 适用于出水温度精度要求高的Байду номын сангаас合 需要注意机组出力和运行电流不符合的情况
Trane机房群控使得系统能更 为安全、高效的运行
与BA系统的接口
Modbus BACnet
BAS
FMS
UC P2
UC P2
机房运行安全性



设备互为备用，自动切换 各设备自动轮循，平均运转时间，减少故障可能性 控制系统监测冷冻机的所有运行数据，实现故障提前 诊断
监测冷水机组所有数据并产生报表纪录
DDC
流量计
T3
旁通阀 关闭 7°C 700 m3/h
12°C 700 m3/h
设定最小流量
远端压差
一次泵变 流量系统
系统流量<冷冻 机的最小流量
1
12°C
2 12°C 3 12°C
7°C
7°C 200 m3/h
DP
7°C
9.5°C
T4
7°C
DDC
流量计
T3
旁通阀 打开
100 m3/h 7°C 100 m3/h
– 水泵占用空间 – 水泵的配电线路 – 冷冻水管路


节约运行费用
– 水泵耗电
VFP systems: 一次变流 • Reduces total annual plant energy 3-8% •减少机房能耗3-8% • Reduces first cost 4-8% •减少初投资4-8% • Reduces life-cycle cost 3-5% •减少设备周期费用3-5%
Ethernet/ARCNET LAN
BCU
BCU ZN521 CH530 MP581 AH541
冷水机房群控系统可独立运行
机房群控系统控制范围
所有与冷水机组运行有关的设备都 在控制范围
机房群控系统功能
自动加机、减机

冷水机与水泵、冷却塔、阀门联锁 设备自动轮循（冷冻机、水泵、冷却塔） 监测冷冻机内达200－300项数据 故障报警、恢复 运行报告
7°C
7°C
500 m3/h
DP
7°C
12°C
T4
7°C
DDC
流量计
T3
旁通阀 关闭
12°C 1000 m3/h
设定最小流量
7°C 1000 m3/h
远端压差
一次泵变 流量系统
部分负荷工况
1
12°C
2 12°C 350 m3/h 3 12°C
7°C
7°C
350 m3/h
DP
7°C
12°C
T4
7°C
二次侧供水温度（旁通水流方向 ）/旁通水流量 旁通流量
冷冻水一次泵变流量的可行性
•
冷水机组性能保证 CH530控制器的控制性能
•
自控系统设计
UCP 2
UCP2
Feedback
?? º
7º C
CH 530
Feedforward
CH 530
Feedback
Σ
?? º
7º C
机组变流量性能指标

蒸发器允许的最低流量 可允许的流量变化率
冷冻水一次泵变流量机房系统
Annual Chiller Plant Energy Consumption 年冷冻机房能耗kwh
1970’s 23% 4% 2000’s
36% 58%
6%
73%
Chiller Cooling Tower Water Pumps
内容提要

一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
-300.00
Chiller off Chiller off
30 0:00:00
0:10:00
0:20:00
0:30:00
0:40:00
-500.00 0:50:00
Time (hour:min:sec)
Water Flow [gpm]
90
700.00
With Compensation
130 1,500.00 120
多机瞬时流量变化（增加一台机组时）
运行的冷冻机 台数 1
2
流量变化
50% 33%
3
4
25%
20%
5
*当隔离阀打开时时 % 流量变化率 = 1 – (运行机组台数) / ((运行机组台数 + 1)
17%
50% Flow Reduction
130 1,500.00 120
Capacity Control w/o Water Flow Compensation
Trane监控系统与其他自控公司比较
使用 Windows (中文)操作系统 动态图形界面 在线参数设定，修改 原厂服务（与冷水机组同一品牌） 读取所有主机讯息 冷水机组警报、故障原因详细显示） 原厂提供冷水机组最佳化管理软件 资料报告，追踪 带有可编程软件
Trane √ √ √ √ √ √ √ √ √ 其他牌 √ √ √ x x x x √ √
DEMAND
冷水分配侧
压差传感器
变频器 两通 控制阀
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
加/减冷冻机，
冷水生产侧
供水温度，或旁通水流方向
当旁通水流量支援供水时，也就是旁通管内的水 流方向是从回水侧流向供水侧，加机；
负荷侧 冷水生产侧
或，当供水温度大于设定值时，表明投入的主机 数量不够，加机
旁通水流方向和水流量

可允许流量变化率

一次变流量系统中冷冻机选型的重要参数
– 冷冻机处理/应对流量变化的能力 – 定义为“每分钟相对设计流量的变化率”

可允许流量变化率越高越好 1台冷冻机开启到2台冷冻机开启引起的流量变化:
– 具有 2%/分钟可允许流量变化率的机组需要30分钟达到稳定 – 具有 10%/分钟可允许流量变化率的机组需要5分钟达到稳定 – 具有 30%/分钟可允许流量变化率的机组只要1.6分钟达到稳定
-300.00
30 0:00:00
0:10:00
0:20:00 0:30:00 Time (hour:min:sec)
0:40:00
-500.00 0:50:00
Water Flow [gpm]
90
Evaporator Water Flow
700.00
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量 主机控制器的革命 节约初投资
Graphic Report Excel Report
E-Mail TRACER SUMMIT
Tel,Mobil Phone Modem
Data Base Ethernet
Printer
•减少管道上传感器、压差开关的安装
•设备故障的预先处理
•供水温度的精确控制
读取冷冻机所有参数对系统的安 全运行、精确控制非常重要

二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量 一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量

一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
末端二通调节阀与室温传感器 旁通管设压差旁通阀
加/减冷冻机，
供水温度 回水温度
500 m3/h
DP
200 m3/h
300 m3/h
问题：主机部分负荷 VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！
60% RLA
1 300 m3/h
CH530
机组设定温度TCS
加机原理
以系统供水温 度TS1为依据
机组设定温度TCS =系统设定温度TSS
12°C 60% RLA 12°C
7° C
2 300 m3/h 3 7° C
off
DP 7°C
系统设定温度TSS
12°C
TR1
DDC
流量计
TR2
设定最小流量
旁通阀 关闭

冷冻机的运行数据、报警资料、参数趋势在Trane电脑上显示， 其它自控公司形似神不是----无法读取冷冻机所有数据，无法监控冷冻机
的运行
上海地区控制案例
上海华虹NEC 新芝电子（上海）有限公司 上海惠浦(HP)计算机公司 上海朗讯(Lucent)电子有限公司 上海贝尔阿尔卡特 上海飞利浦(Phillips)电子有限公司 上海台积电 上海日月光 上海广达F3 上海捷普电子有限公司 上海克鲁勃(Krupp)不锈钢 上海移动通信 远纺工业（上海）有限公司 上海宝山钢铁厂 上海当纳利印刷有限公司 上海造币厂 上海城市规划展示厅 上海家化大厦 上海中保大厦 上海华敏世纪广场 上海汇亚大厦 上海长海医院 冷水机房群控/BA接口 冷水机房群控 冷水机房群控/BA接口 冷水机房群控/BA接口 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控 风柜控制 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控/BA接口 冷水机房群控 冷水机房群控/蓄冰系统 冷水机房群控/系统节能 冷水机房群控 冷水机房群控 冷水机房群控
•*Relative to conventional Decoupled chilled-water systems.
一次泵变流量系统的技术关键

冷冻机的最小流量限制 冷冻水泵的最低频率 旁通调节阀最低流量控制 高性能的自控系统



一次泵变 流量系统
设计工况
1
12°C
2 12°C 500 m3/h 3 12°C
7°C 360 m3/h
Trane自动控制系统
Tracer 控制系统


1978年，Trane开发楼宇控制系统，侧重于空调系统 的控制；如冷水机房群控，空调区域控制… 1993推出Tracer Summit，迄今已有超过10,000个工 程采用，包括各种类型工程，例如：工厂、写字楼、 宾馆、医院等
关闭
7°C 470 m3/h
减机的控制原理
减一台冷冻机依据:
– 系统流量 (gpm) – 系统负荷 (ton) – 压缩机马达运行电流 (RLA)
%设定 %RLA(运行机组) 运行机组台数1
减机的逻辑判断
举例 2台机组运行在 35% RLA 关闭一台机组后，剩余一台机组运行在 70% RLA 判断是否关闭一台机组?
二次泵---蒸发器侧定流量，用户侧变流量
末端二通调节阀与室温传感器，闭环 旁通管，无压差旁通阀 加/减冷冻机， •供水温度，或旁通水流方向旁通水流量 •旁通水流方向和水流量
Chiller #2
Chiller #1
问题： 主机部分负荷 VS
冷水生产侧
空调箱
一次侧水泵满负荷
S UPPL Y
旁通管
80% 35% 35% 2 1
80% 70%?
Yes
1
35% RLA
CH530
减机原理
以运行电流 为依据
180 m3/h 12°C 2 180 m3/h 12°C 3
7°C
CH530
35% RLA 7°C
CH530
off
DP 12°C
TR1
DDC
流量计
TR2
旁通阀
7°C
关闭
12°C 360 m3/h
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
VFD
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时： 蒸发侧流量或压差与旁通阀
300 m3/h 300 m3/h
DP
FM
问题：主机部分负荷 VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！
二次泵和一次变流量系统技术比较
二次泵系统 一次泵 1 机1泵 一次泵变流量系统 无, 因此: • 减小冷冻机房 • 减少管道、管线等 二次（输送）泵 • 由二次侧阻力降选泵（盘管、 控制阀、管道等） • 最不利末端压差进行控制 • 二次侧节能 旁通管 • 没有阀门等阻碍物 • 设计为 最大 单台冷冻机流量 加/减载依据 流量测定 • 全程阻力降选泵（蒸发器，盘管 、控制阀、管道等） • 同左 • 全程节能 • 压差旁通阀 • 设计为最小单台冷冻机的最小 允许流量（额定冷量差额〈 50%） 电流量 蒸发器流量（或蒸发器压差）
Capacity Control with Water Flow Compensation
1,300.00
110
1,100.00
100
900.00
Water Temp [degF]
80
500.00
70
300.00
60
Evap Entering Water Temp
100.00
50
-100.00
40
Evap Leaving Water Temp