变流量水系统压差旁通控制系统设计

变流量水系统压差旁通控制系统设计1压差旁通控制系统的作用在集中空调水系统总供、回水管之间设电动压差旁通控制系统，当系统的某些支路部分或全部关闭时，通过调节分、集水器旁通水力平衡阀可以对流量进行分流，从而维持分、集水器的压差不变;避免这些支路的改变对其他支路流量产生影响，有利于空调系统运行的稳定性;保证流过冷水机组的流量满足额定流量要求，保障冷水机组的安全、高效运行;实现对主机-水泵运行台数的控制，以大幅度减少能源消耗;使系统能根据冷负荷的变化自动调节进入负荷侧的水流量，达到供给和需求总流量的瞬时一致性。2电动压差旁通控制系统组成、作用原理和安装部位该系统由调节阀、电动执行器、压差控制器、变压器组成，详见图1。风机盘管电动双位两通阀的开、闭和空调箱比例调节两通阀开度，分、集水器之间的压差变化通过波纹管传给压差控制器，压差控制器通过不同触点的接通控制电动执行器同步电动机的正转或反转，从而通过阀杆控制调节阀的开度，将负荷侧多余流量旁通回冷源侧。调节阀全开启时，应关闭1台主机及对应的水泵;调节阀全关闭时，应再开启1台水泵及对应的主机。调节阀稳定在某一开度时，则说明现有制冷机供冷量不小于负荷侧需冷量，多余的流量旁通回冷源侧。一次泵系统冷水机组的台数控制方法有4种:压差旁通控制法、恒定供回水压差的流量旁通控制法、回水温度控制法、恒定用户处直通调节阀前后压差旁通控制法。其中，以压差旁通控制法采用限位开关开、停水泵-主机最为简单可靠。压差旁通控制法工作原理：低负荷时启动1台冷水机组，其相应的水泵联锁提前开启，调节阀在某一调节位置。负荷增加时，调节阀趋向全关的位置，这时限位开关闭合，自动启动第2台水泵和相应的冷水机组；负荷继续增加，则进一步启动第3台冷水机组。当负荷减小时，调节阀趋向全开的位置，这时限位开关打开，自动关闭第3台冷水机组和相应的水泵；负荷继续减小，则进一步关闭第2台冷水机组。调节阀的流量为1台冷水机组的流量，其限位开关用于指示10%~90%的开度。调节阀连接到总供、回水管之间；压差控制器连接到分、集水器之间。调节阀连接时，水流方向应与阀体上标明的一致;压差控制器连接时，方向不能接反。详见图2。3电动压差旁通控制系统工作过程如图1所示，当分、集水器压差大于压差控制器设定压差时，压差控制器触头元件红、黄两点接通，电动执行器1，2触点闭合通电，调节阀开度增大，旁通流量增大，分、集水器压差降低，达到设定压差；当分、集水器压差小于压差控制器的设定压差时，压差控制器触头元件红、蓝两点接通，电动执行器1，3触点闭合通电，调节阀开度减小，旁通流量减小，分、集水器压差升高，达到设定压差；当分、集水器压差等于设定压差时，触头元件红与黄、蓝均不接通，调节阀保持开度不变。调节阀全开启时，电动执行器限位开关断电，通过控制回路关闭1台主机及对应的水泵;调节阀全关闭时，电动执行器限位开关闭合，通过控制回路开启1台水泵及对应的主机。4系统相关设备的选择4.1调节阀4.1.1选型依据按1台冷水机组的流量和调节阀两侧压差确定调节阀的口径。4.1.2选型举例某空调系统设3台冷水机组，制冷量1000kW/台，耗电量189kW/台，冷水额定流量Gs为175m³/(台▪h)单台机组连接管管径DN200(比摩阻77Pa/m)系统负荷侧压降∆pv=120kPa。按流量系数KV的定义：温度为278~313K的水在100kPa压降下，1h通过阀门的体积。由于压差调节阀与负荷侧并联，因此，该调节阀在实际压差下的流量系数应为K由两通调节阀技术参数(见表1)按大于且接近于计算值选用调节阀规格为DN125,其流量系数KV=250,按负荷侧压降120kPa选择最大压差0.3MP的调节阀。口径/mm流量系数K、最大压差/MPa型号一型号二阀杆行程/mm801000.601.00421001600.400.60421252500.300.40421503600.200.30422004500.100.20424.1.3注意事项调节阀口径选择的依据是按实际压差由单台机组额定流量计算出来的流量系数，而不能直接将单台机组连接管管径确定为调节阀管径。否则，不仅会造成投资的增加，而且由于机房空间狭窄安装会有困难，同时增加了系统初调的难度，若初调不好则主机-水泵不能自动关闭，导致主机-水泵无谓的电力消耗。4.2电动执行器4.2.1选型依据调节阀的口径、阀两侧最大压差确定后，其要求的力矩就是定值。因此，可根据调节阀的口径、阀两侧最大压差，按控制要求选定电动执行器。4.2.2选型举例已知调节阀规格DN125、可承受两侧最大压差0.3MPa要求能就地控制。由电动执行器技术参数(见表2)，选择X型电动执行器:采用递增、可逆就地控制；扭力2500N.选用限位开关。4.2.3注意事项控制方式按工程实际要求分就地控制（X:递增控制、可逆）和有外来信号（如楼宇自控）控制(Y:比例控制）扭力按所选调节阀承受小压差(2500N)或大压差(4000N)选择；附件中一般应选择限位开关，以使电动旁通控制系统具备启、停水泵-主机的功能。4.3压差控制器4.3.1压差控制器按空调水系统负荷侧压差、最大压差及电动执行器电气参数选择压差控制器。4.3.2选型举例已知电动执行器电路电源24V，12VA,负荷侧压差120kPa压差控制器技术参数见表3。4.4变压器4.4.1选型依据按压差控制器、电动执行器电气参数选择变压器。4.4.2选型举例已知压差控制器、电动执行器电气参数24V，50HZ，12VA，变压器技术参数见表45电动压差旁通控制系统与节能运转电动压差旁通控制系统能根据负荷变化及时关闭不需要的水泵和相应的主机，是空调水系统节能运行的最好手段。主机额定水流量对于维持主机蒸发器、冷凝器的高效冷热交换尤为重要，因此，常规一次定流量系统冷源侧不宜采用变流量控制。6实际运行中存在问题的原因分析及解决方法6.1出现的问题及原因分析从笔者对若干家宾馆、酒店、商场、写字楼空调系统实际调查的情况来看，实际运行中电动压差旁通控制系统存在的问题如下：电动旁通阀规格选择不当；负荷侧水流量的供给和需求不一致;不能可靠启、停水泵和主机;甚至旁通控制系统失去调节功能被废弃不用等。这些问题大多是因空调和电气设计人员对电动压差旁通控制系统在空调系统中所起的作用理解不透彻、对由压差旁通控制系统控制水泵-主机的方式选择不当及未采取可靠的保护措施致使压差旁通控制系统失灵、甚至失效造成的。另外，空调水被污染、过滤器设置不合理，未对电动调节阀形成有效保护也会导致压差旁通控制系统失去调节功能。若水质不好，空调末端设备的电动双位两通阀或比例调节两通阀前又未设过滤器，极易发生水中焊渣、砂粒、金属氧化物、水垢等卡在阀瓣与阀板之间，导致阀瓣被卡死，从而使调节阀失去调节功能、电动双位两通阀不能关闭或打开。在实际运行中，当风机盘管电动双位两通阀、空调箱比例调节两通阀不能打开时，管理人员往往将其拆除，几年以来，空调水系统中的电动两通阀与调节阀大部分或全部被拆除，因阀门导致的故障倒是彻底排除了，但系统却无法根据负荷的变化进行变流量调节了，导致能耗显著増加。6.2解决办法要保障压差旁通控制系统长期运转良好，除正确选择压差旁通控制系统各组成部件并调试合格外，保持水质清洁，在所有电动调节阀前设置水过滤器尤为必要。为降低过滤器阻力、减少过滤器的工作量，空调水系统宜设两级过滤：一级设在循环水泵入口，过滤孔径取3mm;二级设在各调节阀前，过滤级别按60目（孔径0.3mm)选择。此外，亦应保证系统的正确安装和维持适宜的运行环境。调节阀安装时，管道与阀体必须完全吻合，水流方向应与阀体上标明的方向相同；电动执行器必须垂直安装在阀体之上，避免电动执行器安装在阀的下面；电动执行器上面要留出足够的安装空间以便日常维护时从阀体上拆卸电动执行器;维护阀门时必须切断电源，调节阀两侧隔断阀关闭；变压器、压差控制器、电动执行器运行要求的环境温度，特别是湿度应得到保障。因此，机房要加强通风换气，避免高温、高湿导致短路故障。7结语压差旁通控制系统作为集中空调变流量水系统的重