一次泵变流量水系统控制策略的研究
探讨冷冻水一次泵变流量系统的研究
探讨冷冻水一次泵变流量系统的研究摘要分析了一次泵变流量系统中用户侧和冷热源侧流量和温差变化不同步的原因,指出了变化不同步带来的问题,根据不同的水泵控制形式,给出了不同的旁通控制方法,并给出了各种旁通控制法的旁通流量计算公式。
关键词一次泵变流量系统旁通流量AbstractAnalyses the causes for out-of-step changes in flow rate and temperature difference of userside and cold/heat source side. Points out the problems caused by the out-of-step changes. Presents differentbypass control methods and corresponding calculating formulas for bypass flow rate according to differentpump control methods.Keywordsvariable primary flow system, Bypass flow1概述一次泵定流量系统是指系统用户侧的流量变化而冷热源侧的流量恒定的一次泵空调冷水系统,为了平衡用户侧和冷热源侧的流量,系统中需要设置旁通管。
一次泵变流量系统是指系统用户侧和冷热源侧的流量都随负荷变化而变化的一次泵空调冷水系统,用户侧和冷热源侧的流量一般被认为是同步变化的,因此很容易认为该系统可以取消旁通管。
该问题是一次泵变流量系统研究的一个热点问题,业内主要存在两种截然不同的观点。
一种观点认为,冷水机组存在一个流量变化下限,当流量小于下限值时,冷水机组有冻裂等危险,因此认为系统需要设置旁通管;而另一种观点认为,实际工程的流量通常不会小于这个流量下限,当设置多台冷水机组并联运行时,流量下限更小,因此认为旁通管可以取消。
建筑动力设计中一次泵变流量系统的关键问题探究
建筑动力设计中一次泵变流量系统的关键问题探究【摘要】变流量水系统是在末端设备处（如风机盘管、组合式空调箱等空气处理器）设电动二通阀，阀门的开启度由室内温度控制，对通过末端盘管的水流量进行调节，从而保证室内温度在允许范围内波动，在冷冻机房内通过加设变频器对水泵进行调速来实现输送系统水流量的变化，使冷冻机房冷冻水输出量与末端设备的需求量一致。
由于水泵的功率与水泵转速的三次方成正比，因此，采用水泵变频调速控制的变流量空调水系统理论上具有很大的节能空间。
变流量系统的推广对节约能源，缓解我国电力瓶颈制约具有重要意义。
【关键词】建筑动力；流量调节；建筑节能；可持续发展；变流量技术；变频技术0 引言中央空调水系统首要的目的是为各空调末端提供消除余热或补偿热损耗所需的冷水或热水，然后在满足这个要求的前提下尽可能地节能，即以最少的能耗提供最好的服务。
为达到以上要求，冷水系统经过了大约70年的发展，并且还在继续完善。
在这个发展过程中总是不断的遇到新问题如：系统冷水温差过小、水系统阻力损失过大、水系统管网水力不平衡等问题，诸如此类的问题，使得系统越来越复杂，但这些问题的不断解决最终推动了变流量技术的发展。
1 冷水机组的最小流量在一定的流量变化范围内冷水机组实行变流量运行，对主机性能的影响不大，但对于冷水机组的最小流量可以达到多少，业内的观点分歧还比较大。
有的冷水机组厂商推荐其主机的最小流量可以低于30%，而有的厂商推荐其主机的最小流量不宜低于70%，但主机可以在50%流量时安全运行，当流量低于50%时，主机就会自动停机保护起来。
而暖通界的大多数的设计专家认为最低到50%就可以了。
关键一点，有很多专家出于安全考虑，认为变频的范围越窄，可能对于系统越安全；另一方面，就算主机可以变得那么多，但是真正用到30%到40%可能不一定经济，频率很低的时候水泵的全效率也会很低，并不合理。
2 冷水机组的流量变化率在一次泵变流量的系统中，在主机的运行方面，其流量的运行范围的只是一个重要因素，更考验主机关键的并不是这个因素，考验主机的是流量变化率，即每一分钟主机能够承受的流量变化是多少。
一次泵冷水变流量系统设计及控制策略
一次泵冷水变流量系统设计及控制策略华东交通大学罗新梅摘要一次泵变流量系统与一次泵定流量/二次泵变流量系统相比具有初投资小、节省制冷机房占地面积和降低运行费用等优点。
本文阐述了一次泵变流量系统在工程应用时在设计上应注意的问题以及应采取的相关控制策略。
关键词一次泵冷水变流量系统设计控制策略0引言随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调能耗在生产和生活总能耗的比重越来越大，目前国内空调能耗占居民建筑能耗的25%~35%，占公共建筑能耗的30%~45%。
空调系统年能耗中冷水机组的能耗约占33%，水泵能耗约占22%，冷却塔能耗约占2%，风机能耗约占43%，尽管水泵功率较小，但水泵能耗却占到制冷机房能耗的2/3[1]。
可见，如果水系统采用节能技术，具有很大的节能空间。
空调水系统的发展经历了定流量，一次泵定流量/二次变流量，随着制冷机组控制技术的发展，近年来一次泵变流量系统也不断得到应用。
目前离心机蒸发器最小冷水流量可降到设计流量的30%左右[2]，螺杆机蒸发器最小冷水流量可降到设计流量的40%左右[3]，蒸发器最小允许水流量与冷水机组品牌有关，在工程应用中须向产品制造厂家进行详细咨询。
在一定范围内改变蒸发器水流量，不会对冷水机组的效率及稳定性产生影响，这为一次泵变流量系统的工程应用提供的技术保障，但是要充分发挥一次泵变流量系统减少初投资及节能潜力，在实际应用中应如何进行系统设计，怎样进行系统控制，是暖通设计师值得关注的问题。
1冷水变流量系统常用类型“变流量系统”是指在水路系统的空调末端使用二通调节阀的系统，是与水路系统末端使用三通调节阀或不使用调节阀的“定流量系统”相对而言的。
所谓“变流量”与“定流量”均是指输送冷水的水路系统的流量是变化的。
变流量系统根据其系统构成形式不同，又可分为“相对的变流量系统”，即冷量制备环路是定流量，而冷量输送环路是变流量（如一次泵定流量/二次泵变流量系统（图1）、传统的一次泵变流量系统（图2））；和“真正的变流量系统”，即冷水机组蒸发器变流量系统（如一次泵变流量系统（图3））。
一级泵变流量系统控制方法研究
一级泵变流量系统控制方法研究作者：魏锁鹏陆朴荣张丽蓉来源：《甘肃科技纵横》2024年第04期摘要：建筑的供暖、通风与空调系统中，合理设计并高效运行是解决空调耗能的关键。
在中央空调一次泵变流量水系统实际的运行过程中，水泵往往不能按照设计要求进行变频，因而达不到理想的节能效果。
文章通过研究一级泵变流量系统部分负荷下管网特性与阻力系数的变化，采用定性分析法，分析自然温降法、温差控制法、压差控制法、最小阻力法这4种控制方法的原理、特点、局限性及适用范围，以期指导选择出在水泵运行过程中合理的控制方法，从而实现空调水系统的节能运行。
关键词：一级泵；变流量；控制；节能；低碳中图分类号：TU831 文献标志码：A作者简介：魏锁鹏（1978-），男，大学本科，高级工程师，注册设备工程师（暖通空调），主要研究方向：供热通风与空调工程设计、审核等。
0 引言公共建筑的全年能耗中，供暖空调系统的能耗约占10%～50%[1]，国家标准《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350—2019）的实施，大力推动了节能建筑的建设与发展。
近零能耗建筑设计技术路线强调通过建筑自身的被动式、主动式设计，大幅度降低建筑供热供冷的能耗需求，使能耗控制目标绝对值降低[2]。
在主动式设计中，空调变流量水系统设计和运行是空调节能的关键。
空调变流量冷冻水系统分为一级泵压差旁通变流量系统、一级泵变频变流量系统和二级泵变流量系统[3]。
一级泵系统冷水机组变流量运行时，空调水系统的控制要求是供、回水总管之间的旁通调节阀可采用流量、温差或压差控制，水泵的台数和变速控制宜根据系统压差变化控制[4]。
文章对一级泵压差旁通变流量系统及一级泵变频变流量系统，以冷源侧阻力数不做调整（即不做加减机、不调整支路阀门）为例，探讨部分负荷下各系统的阻力变化，以及各控制方法的特点。
1 一级泵变流量部分负荷系统特性1.1 管网与水泵特性一级泵压差旁通变流量系统原理图见图1。
该系统要求流过蒸发器的冷冻水流量不变，因此冷冻水泵无法变速调节，系统在末端调节流量引起的盈虧通过设置旁通来补偿，通过在供回水干管间设置由压差控制的旁通回路（旁通管及压差电动阀）实现部分负荷下地分流。
一次泵变流量系统研究现状综述
一次泵变流量系统研究现状综述【摘要】本文对一次泵变流量系统进行了综述，包括其基本原理、应用领域、研究方法、发展趋势、优势与劣势等方面的内容。
通过对该系统的分析，可以发现其在工业领域具有广泛的应用前景，并且在能源节约和环保方面有着重要作用。
未来发展方向包括提高系统的智能化程度、降低成本和提高系统的稳定性。
而重点研究方向则需要注重系统的优化设计和性能提升。
为了实现系统的创新，需要不断探索新的技术和方法，推动一次泵变流量系统向更高水平发展。
【关键词】一次泵变流量系统、研究现状、基本原理、应用领域、研究方法、发展趋势、优势、劣势、未来发展方向、重点研究方向、创新思路。
1. 引言1.1 一次泵变流量系统研究现状综述一次泵变流量系统是一种能够根据需要自动调节流量的系统，能够显著提高系统的效率和节能性能。
目前，在工业生产、农业灌溉、城市供水等领域得到广泛应用。
随着科技的不断发展，一次泵变流量系统的研究也在不断深入。
目前，关于一次泵变流量系统的研究主要集中在以下方面：一是系统的基本原理研究，包括系统的结构设计、工作原理和控制方法等；二是系统在各个领域的应用研究，包括在工业生产中的应用、农业灌溉中的应用等；三是系统的研究方法，包括数值模拟、实验验证等方法；四是系统的发展趋势，包括智能化、自适应等方向；五是系统的优势与劣势，包括节能、稳定性等方面。
一次泵变流量系统的研究现状较为丰富，但仍存在许多问题有待解决。
未来，可以从提高系统的智能化水平、优化控制方法、降低成本等方面进行研究，以进一步推动一次泵变流量系统的发展。
2. 正文2.1 一次泵变流量系统的基本原理一次泵变流量系统的基本原理是指通过对泵的转速或出口阀门的开度进行调节，来实现泵的流量输出的调节。
在一次泵变流量系统中，通常会采用变频器或调速器来控制泵的转速，或者采用调节阀门的开度来实现流量的调节。
通过改变泵的转速或阀门的开度，可以改变泵的输出流量，从而实现系统中流体的输送和控制。
分析一次泵变流量系统特点及各部件控制方案
分析一次泵变流量系统特点及各部件控制方案引言对于城市轨道交通地下车站，空调能耗是建筑能耗的重要部分。
要减少空调能耗，不仅需要提高空调设备本身的效率，而且还要优化空调系统的设计。
地下车站冷水机组通常是以满足车站使用要求的最大冷负荷来进行选型设计的，但在实际应用中，冷热负荷是随时间、气候、环境等因素变化的，通常冷水机组超过90%运行时间处于非满载额定状态，水系统节能潜力巨大。
1、空调水系统方案地下站冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷水循环泵及冷却水循环泵等耗能设备。
在负荷侧变流量的前提下，通常采用以下两种空调水系统方式：1）一次泵定流量系统：冷源侧定流量，负荷侧变流量，无变频泵；2）一次泵变流量系统：冷源侧变流量，负荷侧变流量，冷源侧变流量，冷源侧与负荷侧采用同一个变频泵。
2、一次泵变流量系统设计一般标准地下车站采用一次泵变流量系统时，选用2台变流量冷水机组，作为车站大、小系统冷源。
对于一次泵变流量系统，冷水机组的供回水温度基本恒定，蒸发器内的水流量在一定范围内随负荷侧的流量变化而变化，同时调节循环水泵流量，降低系统运行能耗。
冷水循环泵出口通过共用集管后，再分流到各冷水机组。
冷水在分集水器之间设置旁通管，及由压差控制的旁通阀，当负荷侧流量低于单台冷水机组流量时，可以旁通部分水量，保证通过蒸发器的流量达到单台冷机最小流量要求。
冷冻水循环泵并联连接，变频运行。
空调系统的末端设备采用两管制。
经分集水器，提供车站两端大、小系统冷冻水供应。
空调机组设动态平衡电动两通调节阀，风机盘管均设电动两通阀。
3、自动控制方案相对于一次泵定流量系统，一次泵变流量系统需要更复杂的控制要求，同时对运行管理也提出了更高的标准。
因此，需要详细的设计自动控制方案，并由运行人员按照这个方案进行管理，同时配合高水平的监测和控制系统，才能达到一次泵变流量系统的节能效果，发挥系统优势。
1）冷水机组的启停控制系统采集系统中各相关参数，包括冷水供水温度、冷水回水温度、制冷机组运行电流及冷媒参数，计算出全部车站空调实际所需要的供冷量，从而确定冷水机组运行工况，达到最佳节能的目的。
空调水一次泵变流量系统的探讨
空调水一次泵变流量系统的探讨摘要：一次泵变流量技术的应用使空调水输送系统在满足空调系统使用需求下节能运行，结合空调自控技术的应用，使空调系统安全稳定、操作方便。
文章主要阐述了在改造中应注意的几个技术问题。
关键词：一次泵变流量系统；节能；自控系统暖通空调能耗是建筑能耗中的大户，据统计暖通空调能耗占建筑能耗的65%，空调系统的节能改造对工业和民用建筑的节能有重大意义。
随着近几年来空调DDC控制技术的迅速发展，越来越多的空调水系统采用或节能改造为一次泵变流量系统（简称VPF系统）。
如图1所示，一次泵变流量就是空调水系统在满足系统负荷、稳定运行情况下，采用一次泵变流量运行，从而使空调系统达到节能效果。
空调水VPF系统在空调自动控制系统辅助下运行，其技术特点如下：①通过冷水机组蒸发器的水流量满足冷水机组安全要求，维持冷水机组蒸发温度和蒸发压力的相对稳定，避免出现因过低水流量而保护停机。
②通过自动调节空调末端设备的控制阀开度或开关，使经空调末端设备的冷冻水流量满足末端用户空调负荷的变化。
③通过控制水泵运行台数及变频调节水泵转速，使空调系统冷冻水量满足空调负荷需求，以达到空调系统正常运行、降低水泵运行能耗的目的。
现根据笔者在某项目改造经验，对空调水VPF系统改造中几个问题作简要总结和探讨。
1 冷水机组因素冷水机组必须满足其安全运行条件，否则停机保护或发生故障。
冷水机组蒸发器管内水流速度及流速变化的速率满足设备要求，流量改变过大将造成冷水机组的停机保护，故在技术改造中考虑冷水机组最低水流量及其最大变化速率的限制。
如在同一系统中，冷水机组规格型号不一致、大小机组搭配的话，考虑各冷水机组蒸发器额定水阻力尽可能保持在相等的水平，当负荷端空调负荷导致空调冷冻水流量发生变化时，流经各冷水机组蒸发器的水流量可基本实现同步等比例变化，避免出现大小机组之间出现“抢水”现象。
2 冷冻水系统配置泵机配置的对应关系问题，常见冷冻水泵与冷水机组的对应关系有两种形式。
一次泵变流量监控系统方案
一次泵变流量监控系统方案一、水泵变流量系统控制策略对于水泵变流量系统，控制策略是关键，控制系统的成功直接关系到节能效果，否则没有实际的节能意义。
其通过调节末端二通阀改变流经末端设备的冷冻水流量以适应末端用户空调负荷的变化，同时根据负荷的变化,通过变频调节水泵转速，使系统循环水量维持在刚好满足负荷需求的水平，保证冷冻侧获得足够的循环压差并尽可能降至最低，实现降低水泵运行能耗,从而达到系统的节能。
本系统选用2台机组，每台机组冷凝器和蒸发器出水口设置电动调节阀，冷却端配置3台冷却水泵（2用1备），冷冻端配置3台变频水泵（2用1备）配置3台变频器，供回水总管设置旁通阀。
根据负荷情况,控制系统自动判断开启冷水机组台数与调节冷机运行负载,同时也控制对应的冷冻、冷却水泵、及冷却水塔的相应设备。
整套系统采用江森一个NCE25网络控制器，以及若干江森DDC控制器控制。
二、冷冻主机监控内容系统共2台冷冻主机，每台主机的冷冻水和冷却水出水管设置电动蝶阀。
总回水管设置流量计，总供、回水管设置温度传感器，根据供回水温差和流量计算系统冷量。
当系统冷量升高到一台机组供冷量的80％以上，则开启第二台冷冻机组；反之，则关闭第二台机组；控制机组运行台数以达到节能目的。
同时每次开机和关机以后，则切换两台冷冻机组的开机顺序，确保两台冷冻机组的运行时间基本一致，延长系统总体使用寿命。
现场控制器直接采集冷冻机组的启停状态、故障报警状态和手动/自动切换状态，蝶阀的开关状态等，形象地显示在中央站计算机屏幕中。
冷冻主机监测点：冷冻站一次泵变流量系统控制方式：✧根据管理的日程安排自动开关冷冻站系统各设备（也可设计为管理员手动一键开关）✧冷冻站系统各设备启停顺序连锁控制,以保证系统安全运行：启动：冷冻水电动蝶阀开启，冷冻水泵开启，冷却水泵开启，冷冻机组开启。
停止：冷冻机组停机，冷冻水泵停机，冷冻水电动蝶阀关闭，冷却水泵停机。
✧根据冷冻水总供回水温度差和流量计算系统总负荷来控制冷冻机组的运行台数及相应水泵运行台数。
空调一次泵变流量和定流量的系统探讨
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甄 豫 飘嚣 孬坑原 理 圈
３ ． 次 泵 变流 量 系统 一 蒸 发器 侧变 流 量 ， 户侧 变 流量 ．一 ３ 用 如 图 ３ 示 ．南于 目前冷 水机 组 蒸发 器侧 可 以 实现 变流 量 控 所
２１ ０ ０年 １ ２月 总 ３ ９期 ６
空 调 一 次 泵 变 流 量 和 定 流 量 的 系 统 探 讨
王 晓鸥 李 薇 （ 兆业地 产 （ 宁 ） 限公 司 辽 宁 沈 阳 １ ０ １ ２ 仁满 族 自治县 市政 管理 所 辽 宁 本 溪 １ ７ ０ ） １佳 辽 有 １０４ 桓 １ ２ ０ 中 图分 类号 ： ９ Ｄ 文献 标 ￣ －Ａ ５ ： 文章 编 号 ：０ ７ ０ ４ （０ ０ １ － １ ５ ０ １０ —７ ５２１ ）２０ ０ —２
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图 １ 一 、 夏 定 流 量 系统 原 理 图 文 ３ ． 泵 变流 量 系统 一 蒸发 器 侧定 流 量 ， 户侧 变 流量 ， 二次 ２ 用 二 次泵 变 流量 系统 是在 冷 水 机组 蒸 发 侧 流 量恒 定 前 提下 ， 把 传 统 的 一次 泵 分解 为两 级 ． 图 ２ 示 。 如 所 次泵 用 来克 服冷 水机 组 蒸 发 器 和一 次 环路 的流 动 阻力 ， 即 自蒸 发 器 出 口到旁 通管 路 再 到蒸 发 器入 口的阻 力 ： 二 次泵 用来 克服 从 旁 通 管 的蒸 发 器 侧 到 末 端 设 备 再 到 旁 通 管 的用 户侧 的 水环 路 阻力 。 二次泵变 流量系统虽 然实现 了二次侧 水泵 的减载 ， 比一次 泵定 流 系统节 能 ， 是相应 的设 备初 投 资 ， 房面 积增 加 ， 但 机 同时控制 也 较 复杂 ， 机房操作人 员的要求也 较高 。 文讨 论分析 可以在部分 负荷 对 下 时通 过一次泵 直接变流量来 达到更节能 ， 更节省初投 资的效果 。
一次泵变流量探讨
空调冷水系统演变与一次泵变流量系统探讨 摘 要: 介绍空调冷水系统从一次泵定流量系统、二次泵变流量系统到一次泵变流量系统的演变过程。
讨论一次泵变流量系统中冷水机组变流量特性和系统配置、运行调节的特点，强调冷水机组与水泵相互独立运行的特点，有利于发挥冷水机组的“超额冷量”，说明其不仅可最大限度地节省系统运行费用，而且与二次泵变流量系统相比，节省系统初投资和机房面积。
关键词: 一次泵定流量系统 二次泵变流量系统 一次泵变流量系统1 引言空调水系统是按照满载设计的，在负荷变化时，虽然冷水机组可以根据负荷调节，可是蒸发器侧的流量却是固定的，因此冷冻水泵一直满载运行，水泵的能耗没有能够因部分负荷运行而减少。
由于近十年来，冷水机组的制造技术提高，先进的冷水机组可在一定范围内变流量运行，并保持出水温度稳定，而对机组能耗影响不大。
因此负荷变化时，可保持冷水机组的供回水温度不变，使冷水机组的蒸发器侧流量随用户侧流量的变化而变化，从而节约蒸发器侧变频水泵的能耗。
目前由于变流量冷水机组出现、变频器价格下降、冷水系统机组群控技术提高，使得一次泵变流量系统应用越来越广，技术日趋成熟。
目前常见的冷水系统的配置如表1所示，下面分别讨论不同水系统特点。
表1 常见的空调水系统方案相比系统方案 特征一次泵定流量 蒸发器侧定流量，负荷侧变流量，采用定频泵二次泵变流量 蒸发器侧定流量，采用定频泵负荷侧变流量，采用变频泵一次泵变流量 蒸发器侧变流量，负荷侧变流量，冷源侧与负荷侧采用同一个变频泵2 一次泵定流量系统通过蒸发器的冷水流量不变，因此蒸发器不存在发生结冰等运行问题。
当系统中负荷侧冷负荷减少时，通过减机或减小冷水的供、回水温差来适应负荷的变化，所以在绝大部分运行时间内，空调水系统处于大流量、小温差的状态，不利于节约水泵能耗。
负荷侧末端采用变流量，在表冷器出口设置电动两通阀。
在冷冻水的供水总管和回水总管上设置一根旁通管，旁通流量是冷源侧流量与用户侧流量之差，旁通管上装有电动阀门。
一次泵变流量冷水系统水泵变频控制分析
冷 水 系 统 的 阻 力损 失 一 般 由 沿 程 损 失 和 局 部 损 失 组 成 ， 可 用下 式 表 示 ：
Ａ ｐ ＝ Ａ ｐ ｙ ＋ △ ＝ Ｒ １ ＋ △ Ｐ ｉ ＿ ＝ 争 ｌ 二 － ＋ ∑ ∈
（ ２ ）
式 中： △ ｐ － 计 算 管段 的 压 力损 失 ， Ｐ ａ ； △ Ｐ 一 计 算 管段 的 沿 程 损失 ， Ｐ ａ ； △ 一 计 算 管段 的局 部 损 失 ， Ｐ ａ ； Ｒ 一 每 米 管 长 的 沿 程 损 失， Ｐ ａ ； ｌ 一 管段长度 ， Ｉ ｌ ｌ ； 一 管 段 的摩 擦 阻 力 系数 ； ｄ 一 管段 内径 ， ｍ； ｖ 一 管 内流 体 流速 ， ｍ ／ ｓ ； ｐ － 流体 密度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； ∑ ‘ 一 管段 中 总 的
这 种 控 制 方 式 最 大 的优 点是 控 制 逻 辑 简单 、 可靠 ， 所有 的
关闭， 其相应的末端设备 阻力 Ｒ ｉ 将 变得 无 限 大 ， 此 时， 在 冷 水 传 感 器 可 以在 空调 主 机 房 内完 成 安 装 ，且 测 量 点 少 （ 只 有 一 系统 流 量 不 变情 况 下 ． 系统 的 总 阻 力 Ｒ将 变 大 。 对） ， 对 施 工 及 管 理 都 比较 便 捷 。但 由 于 变 频 水 泵 的 频 率 是 根
出来 。 ’
在 实 际 工程 设 计 中 ， 为 了简化 计 算 ， 常将 沿 管道 长 度 的 摩
欧阳长文 （ 广州市设计院， 广东广州 ５ １ ０ ６ ２ ０ ）
【 摘
种 控 制 方 案在 实 际工 程 中 的应 用 场 合 ０
【 关键词 】 一次泵 变频 ； 变频控制 ； 管路流动特性
【 中图分类号 】 Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３
一次泵系统冷水机组变流量控制方案
一次泵系统冷水机组变流量控制方案简介：介绍了一次泵空调水系统在冷水机组采用变水量运行过程中可能出现的问题。
根据对负荷侧(表冷器) 冷量和流量特性的分析,给出不同冷水机组台数组合时的控制方案和其他环节的控制策略。
关键字：压差控制,供水温度控制,台数控制,变流量控制0引言常见的空调二次泵水系统(其二次泵采用变速控制方式)及一次泵水系统分别如图1a,b 所示。
通常水系统中冷水机组按定流量方式运行。
随着空调负荷的减少,负荷侧的需水量也减少,当冷水机组的运行台数不变时,超过用户侧需求部分的水量,在一次泵系统中,通过图1b中的旁通调节阀从供水管流至回水管;在二次泵系统中,则是通过调节次级泵的转速来满足负荷侧的需求,同时,初级泵总水量多出次级泵总水量部分由平衡管流回。
理论上说,如果把次级泵取消,将图1b的一次泵系统直接改为水泵变流量运行,肯定比二次泵系统更为,同时系统也会变得较为简单,这样做是否可行?引发了许多同行的思索。
图1 空调水系统图当冷水机组侧为定流量运行时,通常冷水温差控制在5～6℃,此时相当于蒸发器管束内的水流速在～s之间,冷水机组的效率和水泵的耗功率都达到较佳值。
对于冷水机组变水量运行的要求,目前许多冷水机组生产厂家并没有提出太多的异议,有的厂家资料还给出了蒸发器和冷凝器的水流速可以在～s之间变化的数据。
当供水温度低于℃时,蒸发器内水流速最低值为s,相当于最小流量在额定流量的28%～40%之间。
为了安全起见,要求运行时冷水机组的流量不得小于其最小流量,因此通常的做法是在机组冷水进、出水管口之间设压差控制器,当流量减小、压差降低到整定值时,冷水机组自动停机。
通常国产离心式冷水机组的压差整定值为10kPa,按蒸发器总阻力在50～100kPa之间变化来计算,对应于10kPa整定值时的最小流量应在额定流量的%～%之间变化。
因此,冷水机组运行时,要求的流量下限必须高于压差保护所对应的最小流量,否则不起保护作用,还有可能出现局部冰冻。
一次泵变流量系统
一次泵变流量系统的应用探讨１、前言一次泵变流量系统是根据负荷的变化，利用水泵变频调节一次水流量来达到节能的目的。
随着制冷机技术的不断提高以及自控技术的发展,变流量技术的可靠性已经大大提高,同时由于水泵的功率与流量的三次成正比,降低系统的水流量可以大大的降低水泵的能耗,因此一次泵变流量系统具有巨大的节能潜力。
本文将结合已普遍应用的一次泵定流量系统和二次泵系统，对一次泵变流量系统的应用进行探讨。
2、空调水系统形式2.1、一次泵定流量系统一次泵定流量系统如图1(a)所示。
该系统中通常每台机组配有一台水泵，水泵保持定流量运行，水泵与机组联动，当加载一台冷水机组时，其对应的水泵先启动，当减载一台机组时,先关闭机组,然后关闭水泵；系统末端安装电动二通调节阀,中间的旁通管上设有压差旁通阀,用来平衡一次水和二次水的流量。
机组的加减机控制分别是通过控制供水温度和旁通水量来实现的。
当供水温度高于设定温度运行一段时间(通常为10~15min)，就会启动另一台冷水机组,当旁通水量达到单台机组设计流量的110%~120%，并持续运行一段时间(通常10~15min)，系统会减载一台机组。
2.2、二次泵系统二次泵系统如图1(b)所示。
该系统中每台机组同样需要配备一台定速一次泵来维持恒定流量，一次泵与机组联动,系统加减机组的控制原理也与一次泵定流量系统相同；系统末端采用二通调节阀调节流量，二次水根据系统最远端的压差变化变频调节二次泵转速来维持设定的压差值;二次泵系统的旁通管不需要设压差控制器。
2.3、一次泵变流量系统一次泵变流量系统见图1(c)。
该系统采用变频调节，不设定泵速,旁通管上设有压差控制阀。
当系统水量降低到单台冷水机组的最小允许流量时,旁通一部分水量,使冷水机组维持定流量运行。
最小流量由流量计或压差传感器测得。
系统末端仍然安装二通调节阀,水泵的转速由系统最远端压差的变化来控制。
冷水机组和水泵不必一一对应,它们的启停也分别独立控制。
一次泵冷水变流量系统的控制策略1
一次泵冷水变流量系统的控制策略一次泵冷水变流量系统的控制策略：一次泵冷水变流量系统控制包括根据设定温度对末端盘管水侧流量调节、根据冷水机组最小允许流量对旁通阀进行流量调节、根据最不利环路末端供水压力的设定值对一次泵进行工作水泵台数和流量调节、根据系统需要制冷量确定所需冷水机组的运行台数以及相关冷却水泵和冷却塔的控制。
一次泵变流量系统的旁通管与传统意义的旁通管的作用不同，前者是为了保证冷水机组蒸发器水流量高于最小允许流量以上运行，旁通阀是常闭的，当流量计检测到冷水机组蒸发器水流量低于最小允许流量时才打开，旁通阀的开启速度要慢，否则会影响一冷泵流量的控制。
一次泵是通过检测最不利环路末端供水压力来确定水泵运行台数及流量调节，当多台水泵并联运行时，最好所有水泵均采用变速调节，全变速运行效率要比混合运行效率高且控制简单。
水泵流量调节速度不宜过快，否则会影响冷水机组的出温度的稳定及末端调节阀的稳定性。
最佳的流量调节速率需在现场调试中确定，可以按每分钟10%的调节速率作为初始值进行系统调试[1]。
当系统供回水温差未达到设计值时，往往会出现冷水机组蒸发器水流量已达到额定值，但其制冷量却还未达到满负荷，这时可不按一机对一泵运行，而是再开启一台冷水泵，可使制冷机组制冷量继续增加，甚至超过额定制冷量，解决“小温差，大流量”问题，避免要再开启一台冷水机组和相应的冷却泵及冷却塔才能满足供冷需求、造成能量浪费的问题。
但冷水机组在过流量运行时，要注意蒸发器水流量不要超过最大允许流量。
根据系统冷水供水流量及供回水温差来计算系统所需冷量，然后与正在运行的冷水机组的额定制冷量（在实际控制中，可根据冷水机组的性能、冷水出水温度及冷却水进水温度确定冷水机组实际可能的最大制冷量）进行比较，同时考虑冷水出水温度是否超过设定值，来确定冷水机组的加载或停机。
当确定需要加载冷水机组时，为了避免加载时由于水流波动造成保护性停机，须先将正在运行机组的制冷量降到额定制冷量的50%，调整旁通阀流量设定值，然后开启一台冷水泵，逐渐（约2~3分钟）打开加载冷水机组的隔离阀，待隔离阀全开时，开启加载冷水机组，解除制冷量限定。
一次泵变流量系统安全节能运行研究
一次泵变流量系统安全节能运行研究一次泵变流量系统近年来作为一项节能技术潜力较大的空调水系统而被广泛应用，与传统的定流量系统不同，它通过变频技术提高了整个水环路流量操控的灵活性，在节能方面也有着极大的优势。
在另一方面，尽管该系统有多种优点，然而缺少了科学合理的设备操控也会产生制冷机铜管冻裂的安全隐患。
本文以合肥卷烟厂黄山精品线动力车间的一次泵变流量系统安全运行所做的改进和研究为重点，结合安全管理、设备操控等方面介绍和分析一次泵变流量系统运行中涉及的一些安全问题及解决方案。
标签：一次泵变流量系统;安全运行;节能1 一次泵变流量系统简介随着科学的发展，变频技术的使用也越来越广泛，不管是工业设备还是家用电器都会使用到变频技术。
变频调节是通过改变电机的供电频率来改变电机的转速，从而使水泵的转速得以改变的技术。
在如今的空调水系统设计中，变流量节能的概念也已深入人心。
尤其在国内多年的变流量设计或者改造工程中，一次泵变流量系统逐渐获得认可，动力车间也结合实际需求，使用了相对安全高效的一次泵变流量系统。
所谓一次泵变流量系统，指的是整个水环路的流量能够按照末端实际需求进行流量调节变化的系统，与传统的一次泵定流量系统（水环路的流量由制冷机和水泵开启数决定）和二次泵变流量系统（仅未端水路的流量变化，制冷机侧水流量仍然保持不变）相比，有着许多不同之处。
比如，在一次泵变流量系统中，通过制冷机侧的水流量可以完全随末端实际需求变化而改变，水泵也能够在变频技术的改变下把流量降低。
与一次泵定流量系统仅靠设备开启台数控制水流量相比，具有更高的灵活性和更广的控制范围。
当空调系统处在部分负荷状态时，节能效果尤其明显，相对一次泵定流量或者二次泵变流量系统来说，除了有更好的节能效果外，一次泵变流量系统节省了一组水泵和相应配件的设备配置，降低了设备投资费用的同时也减少了对冷冻机房的空间需求。
我厂使用的一次泵变流量系统是典型的主管压差控制的系统，在实际使用过程中，该系统显露的主要优点有：（1）减少了水泵数量设置，节省了制冷站面积，降低了设备投资;（2）通过选用大型、高效的一次泵代替了二次泵系统中原有的小型、低效、低扬程的一次泵，从而得以提高水泵的性能;（3）降低了系统中水泵组的能耗。
一次泵变流量系统研究
5.6°C 75 m3/h
6°C
Min Evap Flow Rate SP
6°C 450 m3/h
一次变流量机组加减载控制
• T（Evap. outlet） T(T system water （ ） supply ) 机组开机及其加减载条件水温判断，有上位机 机组开机及其加减载条件水温判断， （群控）设置。 群控）设置。 • RC/RLA（Load） （ ） 根据电流比值判断机组是否满载， 根据电流比值判断机组是否满载，并且需要开另
• 安装控制阀 • 设计为最大单台冷冻机的最小 允许流量 蒸发器的流量和温差 流量计或压差传感器
负荷测定 流量测定
蒸发器的温差 温度传感器或流量计
一次变流量系统的挑战
• 机组蒸发器有最小和最大流量限制。 机组蒸发器有最小和最大流量限制。 • 机组允许水流量变化率。 机组允许水流量变化率。 • 旁通流量测量必须准确。 旁通流量测量必须准确。 • 变流量 变流量COP略有降低。 略有降低。 略有降低
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二次泵和一次变流量系统技 术比较
二次泵系统 1 机1泵 一次泵变流量系统 一次泵 无, 因此: • 减小冷冻机房 • 减少管道、管线等
二次（输送）泵
• 由末端阻力降选泵（盘管、控 制阀、管道等）
• 由末端阻力降选泵（盘管、控制 阀、管道等） • 由系统压差传感器进行控制
旁通管
• 没有阀门等阻碍物 • 设计为最大单台冷冻机流量
经济性比较（二）
一次泵变流量与二次泵的比较：
与二次泵系统相比，一次泵变流量系统有更明显的经济优势， 与二次泵系统相比，一次泵变流量系统有更明显的经济优势， 大致可概括为： 大致可概括为： 1 节省一套定流量泵； 节省一套定流量泵； 2 减少机房面积： 减少机房面积： 3 节省了水泵相关的管道接管和管线。 节省了水泵相关的管道接管和管线。 4节省运行费用：节省约8%。 节省运行费用：节省约 。 节省运行费用
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一次泵变流量水系统控制策略的研究
随着我国经济的高速发展,建筑能耗占社会总能耗的比例越来越大,已由2007年的24.5%增加到2012年的32%,而大型公共建筑能耗占建筑总能耗的22%,中央空调系统的耗电量占大型公共建筑总耗电量的50~60%,中央空调系统必将成为建筑节能的重点。
作为目前最有效的节能措施之一,中央空调一次泵变流量水系统的研究和应用逐渐受到人们的重视。
但是在实际运行过程中,变频水泵往往不能按照设计要求进行变频,达不到理想的节能效果。
本文针对一次泵变流量水系统的控制方式及控制策略进行研究,主要包括以下内容:本文阐述了一次泵变流量水系统的一些基本理论和常用的控制方式,提出了一次泵变流量水系统设计及应用中的几个关键技术问题。
对一次泵变流量水系统在不同控制方式下的水力工况进行了比较分析,探讨了不同控制方式的适用条件及节能效果。
几种控制方式节能效果为:定温差>变压差控制>定末端压差>定干管压差。
另外针对目前实际工程中存在的问题进行了分析,为设计人员提供参考。
然后以重庆某办公楼为研究对象,对其地源热泵机组及冷冻水泵进行测试。
通过数据分析,发现水系统存在“大流量小温差”的问题,且冷冻水泵也没有按照设计进行变流量运行。
造成此问题的主要原因为其控制策略没有起到实际的调节作用。
接着根据水系统测试的分析情况,对该办公楼的控制策略提出了两点改进建议:针对采用的定末端压差控制法提出了阀位控制加温度控制的改进建议,通过对控制原理的详细分析指出该控制法具有节能效果好且控制稳定等优点,并给出了具体的调节策略,针对办公楼末端风机盘管过多的问题提出了等效阀门开度的计算方法并以
11层办公楼为例计算了其等效的阀门开度;针对常规PID控制策略提出了基于模糊算法的自整定模糊PID控制策略。
以该办公楼11层某房间为例建立简化传递函数模型,并通过simulink软件仿真对比,发现当系统模型发生变化或者存在扰动时,PID参数初始值不变时,自整定模糊PID控制在超调量、调节时间、抗干扰能力等性能指标上较常规PID控制要好。
在充分考虑了影响变流量水系统的各种因素的基础上详细设计并搭建了集中空调水系统的实验平台,为全面研究变流量水系统的控制方式及控制策略提供实验基础。