一次泵_二次泵变流量系统能耗分析
某酒店空调冷冻水输配系统(一次泵定流量vs二次泵变流量)对比分析报告
某酒店空调冷冻水输配系统（一次泵定流量vs二次泵变流量）对比分析报告一、引言空调冷冻水输配系统是酒店中重要的供冷装置之一，其运行效率直接影响到酒店的能源消耗和环境保护。
本报告对比分析了一次泵定流量和二次泵变流量两种冷冻水输配方式，以期为酒店空调系统的优化运行提供参考。
二、一次泵定流量方式一次泵定流量方式是指主泵将冷冻水直接输送至冷负荷末端设备，循环回水由负荷设备自主调节。
这种方式的优点是简单、操作维护方便，适用于小型酒店。
三、二次泵变流量方式二次泵变流量方式是指主泵将冷冻水通过二次回路输送至冷负荷设备，冷负荷设备通过调节二次泵的叶轮来改变冷冻水的流量。
这种方式的优点是能够根据负荷需求实现流量的变化，提高系统的节能效果。
四、对比分析1.能耗比较一次泵定流量方式中，主泵需要提供冷负荷设备的最大需求流量，导致运行时间长且功耗大，导致能耗较高。
而二次泵变流量方式中，二次泵可根据冷负荷需求进行流量调节，避免了主泵过度耗能。
因此，二次泵变流量方式具有更好的节能效果。
2.运行稳定性比较一次泵定流量方式中，冷负荷设备自主调节回水温度，导致系统的运行稳定性较差。
而二次泵变流量方式中，二次回水温度由二次泵的负荷调节来完成，保证了系统的运行稳定性。
3.操作维护比较一次泵定流量方式相对简单，操作和维护方便。
而二次泵变流量方式中，二次泵的调节需要人工干预，增加了操作和维护的难度。
五、结论综合对比分析结果，可以得出以下结论：1.对于小型酒店，一次泵定流量方式较为适用，可以满足基本的空调制冷需求。
2.对于大型酒店，特别是需要变化较大的冷负荷的场合，二次泵变流量方式更为适用，可以提高系统的节能效果和运行稳定性。
六、建议根据对比分析的结果，针对酒店空调冷冻水输配系统，建议采用以下措施：1.针对小型酒店，可采用一次泵定流量方式，提前考虑好冷负荷设备的需求，确保主泵的承载能力。
2.针对大型酒店，应采用二次泵变流量方式，优化系统的流量调节机制，提高系统的自动化程度，降低操作和维护的难度。
某酒店空调冷冻水输配系统(一次泵定流量vs二次泵变流量)对比分析报告
某酒店空调冷冻水输配系统（一次泵定流量vs二次泵变流量）对比分析报告一、引言空调冷冻水输配系统是酒店建筑中的重要组成部分，直接关系到酒店的舒适度和能源消耗的情况。
在空调冷冻水输配系统中，冷水泵是核心设备之一，其能效性和运行模式选择会直接影响系统的性能和能源消耗。
本报告将对一次泵定流量和二次泵变流量两种系统进行对比分析，以期为酒店空调冷冻水输配系统的设计和运行提供参考。
二、一次泵定流量系统思路及分析一次泵定流量系统是指冷冻水系统中的冷水泵通过设定固定的流量进行运行。
其优点是系统稳定性高，运行安全可靠；但缺点是冷水泵在运行时的功耗相对固定，无法随着冷负荷的变化进行调节，导致能源消耗无法最优化。
三、二次泵变流量系统思路及分析二次泵变流量系统是指通过在冷水回水管线上安装变频器，实现泵的流量调节。
该系统根据冷负荷的变化实时调节泵的流量，使得冷水泵的工作点在最佳效率区域，从而达到能源消耗的最优化。
相对于一次泵定流量系统，二次泵变流量系统具有较低的能源消耗和较高的灵活性。
四、对比分析1.能源消耗对比在冷负荷变化不大的情况下，一次泵定流量系统的能耗相对较稳定，但不够灵活，无法根据实际冷负荷进行调整，存在部分时段的能源浪费。
而二次泵变流量系统能够根据冷负荷的变化实时调节泵的流量，实现能源消耗的最优化。
2.运行效率对比一次泵定流量系统由于冷水泵的功耗相对固定，所以无法实现最佳工作点的选择，存在能耗浪费。
而二次泵变流量系统通过变频器实时调节泵的流量，能够使冷水泵一直处于最佳工作点，提高运行效率。
3.运行稳定性对比一次泵定流量系统的流量固定，系统运行相对稳定，但在冷负荷突然增加时，可能出现无法满足负荷要求的情况。
而二次泵变流量系统能够根据冷负荷的变化实时调节泵的流量，使得系统能够应对突发负荷变化，提高运行稳定性。
五、结论综上所述，二次泵变流量系统相对于一次泵定流量系统，在能源消耗、运行效率和运行稳定性等方面具有明显的优势。
二次泵系统与一次泵变流量系统优缺点设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统(VPF)1、 控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：与活塞机组的介跃调节不一样,离心冷水机组的控制是根据实际需求负荷的大小来控制压缩机的运行状态,最终通过改变导叶开度的大小来控制。
改变导叶开度的大小,可调节制冷剂循环流量,控制蒸发温度,调节制冷量,最终达到加载、卸载,控制出水温度的目的。
这种调节可实现无级连续调节,可精确调节到负荷要求,精密控制出水温度。
模糊逻辑根据温度误差(与设定值的偏差) 和变化速度求出所需的加载/卸载量,从而将冷水温度控制在设定的范围内。
导叶电机根据4～20mA 的电流输入信号,每0. 3 %地增加或减小导叶的开启度,这样的调节足以保证经导叶调节后流量的连续性,实现无级调节。
加载时,导叶开启度增大;卸载时导叶开度减小。
高精度的导叶连续调节可精确控制水温在±0. 3 ℃以内。
见图2。
控制系统根据温度偏差值和温度变化速度来确定是否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
在接近系统的安全阈值时,会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制的循环。
“ —→”代表系统控制“ —→”代表控制系统实施操作后有可能引起的现象如图3 所示,系统控制和实施控制操作后而需要的进一步控制形成封闭循环。
控制操作的实施最终通过导叶开并增大或减小来完成。
控制系统经过综合使导叶维持在某一开启度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程的加载过程,在电流限制的同时导叶由小逐渐开大,冷水温度不断下降,达到制冷的目的。
当机组达到负荷后,出水温度已达到或低于设定点的温度,这时进行卸载过程,导叶逐渐关小,出水温度基本维持不变,电流逐渐减小,最终维持在部分负荷运行。
如果负荷过低,使机组导叶关小到某一值时,排气温度达到保护限,控制导叶不能继续关小(或导叶已关到最小) ,则导叶维持该状态运行,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3 ℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
一次泵分区并联变流量,二次泵变流量
一次泵分区并联变流量,二次泵变流量
摘要：
一、引言
二、一次泵分区并联变流量的工作原理
三、二次泵变流量的工作原理
四、一次泵分区并联变流量与二次泵变流量的优缺点比较
五、结论
正文：
一、引言
在现代工业生产中，流体输送系统起着至关重要的作用。
为了满足生产过程中不同的流量需求，泵的分区并联变流量和二次泵变流量技术应运而生。
本文将对这两种技术进行详细介绍，并比较它们的优缺点。
二、一次泵分区并联变流量的工作原理
一次泵分区并联变流量是一种通过改变泵的运行方式来实现流量变化的技术。
它主要由两个或两个以上的泵并联工作，每个泵可以独立调节流量。
当某个泵的流量需求增加时，该泵的转速会增加，从而实现流量的改变。
这种技术的优点是能够精确控制流量，但缺点是能耗较高。
三、二次泵变流量的工作原理
二次泵变流量技术是通过改变泵的叶轮结构来实现流量变化的。
当流量需求增加时，泵的叶轮会自动调整叶片的角度，从而改变流量。
这种技术的优点是能耗较低，但缺点是流量控制精度相对较低。
四、一次泵分区并联变流量与二次泵变流量的优缺点比较
一次泵分区并联变流量和二次泵变流量各有优缺点。
一次泵分区并联变流量的优点是能够精确控制流量，但缺点是能耗较高。
而二次泵变流量的优点是能耗较低，但缺点是流量控制精度相对较低。
因此，在实际应用中，需要根据具体的工况选择合适的技术。
五、结论
一次泵分区并联变流量和二次泵变流量技术在现代工业生产中具有重要意义。
通过比较这两种技术的优缺点，可以为工程技术人员在实际应用中提供参考。
二次泵系统与一次泵变流量系统优缺点设计要点及控制逻辑
根据设计流量和扬程等参数，选择合适的一次泵型号，以满足系统需求并保证高效运行。
考虑一次泵的变流量控制策略
根据实际需求，选择适当的变流量控制策略，如压差控制、流量控制等，以实现系统的节 能和稳定运行。
关键参数选择与计算方法
设计流量的确定
根据建筑物的冷热负荷、空调系统的形式和运行策略等，合理确定设 计流量。
二次泵系统在节能方面表现更优，而一 次泵变流量系统在部分负荷工况下能耗 较高。
VS
控制复杂性
二次泵系统控制较为复杂，需要精确控制 水泵的运行状态；而一次泵变流量系统控 制相对简单。
对比分析及应用场景探讨
• 投资成本：二次泵系统的设备投资和运行 维护成本较高，而一次泵变流量系统相对 较低。
对比分析及应用场景探讨
选择合适的二次泵型号
根据设计流量和扬程等参数，选择合适的二次泵 型号，以满足系统需求并保证高效运行。
3
考虑二次泵的调节方式
根据实际需求，选择适当的调节方式，如变频调 节、阀门调节等，以实现系统的节能和稳定运行 。
一次泵变流量系统设计要点
确定一次泵的位置和数量
根据系统的需求和布局，合理选择一次泵的位置和数量，确保系统水力平衡和稳定运行。
，如改进控制策略、更换高效设备等。
存在问题二
一些一次泵变流量系统在控制逻辑上存在缺陷，导致室内温度波动较大。改进措施包括 ：对控制逻辑进行深入分析，找出存在的问题并进行改进，如引入先进的控制算法、提
高传感器精度等。
07
总结与展望
研究成果总结
1
揭示了二次泵系统与一次泵变流量系统的基本工 作原理和性能特点。
一次泵变流量系统优缺点
• 控制简便：一次泵变流量系统的控制逻辑相对简 单，易于实现和调试。
二次泵变流量设计浅析
二次泵变流量设计浅析摘要 本文主要介绍一次泵定流量、二次泵变流量的设计方案，方案主要从能耗和控制方面综合考虑关键词 一次泵 二次泵 定流量 变流量 变频控制0 引言在空调系统能耗中，水泵能耗占很大一部分，变频技术在冷水泵中的合理应用，可以有效的减少空调能耗。
然而，水泵的变频控制技术在国内不是很普及，尤其是二次泵变频利用。
目前国内对二次泵的利用较少，但二次泵变频技术有着很大的节能空间。
二次泵变频系统比较适合系统大，空调负荷变化大、能源中心与空调建筑相对位置较远的情况。
本文主要介绍一次泵、二次泵系统及设计方案等。
1 系统介绍为了保护冷水机的蒸发器，传统的制冷机设计尽量使通过蒸发器的水流量保持恒定，如果水流量下降太快，超出制冷机安全范围内的反应能力时，就会导致非正常关机，甚至可能会导致蒸发器结冰、管道损坏以及设备停止运行。
所以传统设计大都是初级泵定流量、次级泵变流量设计，即二次泵变流量系统。
二次泵变流量系统，是在冷水机组蒸发器侧流量恒定的前提下，把传统的一次泵分解为两级，它包括冷源侧和负荷侧两个水环路，如图1‐1所示。
图1‐1 二次泵变流量系统在冷水二次泵变流量系统中，次级泵负责将冷水分配给用户，初级泵满足一次循环回路中的流量恒定。
二次泵变流量系统中一次泵的位置与一次泵定流量系统相同，采用一机对一泵的形式，水泵和机组联动控制。
在空调系统末端，冷却盘管回水管路中安装两通调节阀，使二次水系统在负荷变化时可以进行变流量调节(通常，二次泵宜根据系统最不利环路的末端压差变化为依据，通过变频调速来保持设定的压差值)。
平衡管起到平衡一次和二次水系统水量的作用。
当末端负荷增大时，回水经旁通管流向供水总管；当末端水流量减小时，供水经旁通管流向回水总管。
平衡管是水泵扬程的分界线，由于一次泵和二次泵是串联运行，需要根据管道阻力确定各自的扬程，在设计状态下平衡管的阻力为零或者尽可能小。
2 系统特点次级泵变流量系统的最大特点，在于冷源侧一次泵的流量不变，二次泵则能根据末端负荷的需求调节流量。
空调一次泵变频变流量的系统节能与控制分析
空调一次泵变频变流量的系统节能与控制分析摘要：介绍了空调水系统节能的重要性及一次泵变频变流量水系统的原理，分析了一次泵变频变流量水系统运行的关键技术，并且对其进行了节能与控制分析。
关键词：水泵；变流量；节能；控制1、概述随着我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，空调在生产生活中的普及应用，空调能耗占生产生活总能耗的比重越来越高。
调查表明，目前我国空调能耗约占建筑物总能耗的30％～50％，水泵能耗在其中占有很高的比例。
因此，空调水系统的节能技术具有很大的节能空间。
空调水系统的发展经历了一次泵定流量系统，二次泵变流量系统及一次泵变频变流量系统等三个阶段，随着制冷机组控制技术的发展，近年来一次泵变频变流量不断得到应用。
在集中空调系统中，一次泵变频变流量水系统是指末端风柜（或盘管）使用比例积分（或电动二通）调节阀，根据室内回风温度的变化调整其开度（或状态），从而引起系统分配环路的流量变化，形成供、回水干管之间的压力差变化，水泵的变频调速器根据供、回水干管之间的压力差变化调整水泵的转数，从而改变供、回水干管之间的压力差及通过水泵、冷水机组蒸发器的冷水流量，此系统中的旁通阀变为辅助性的，这就是一次泵变频变流量水系统。
在这种系统中，当冷水机组处于部分负荷时，冷水机组的冷水流量随着负荷的变化而减小，从而可以使水泵的动力消耗随着负荷的变化同时减小。
2、关键技术2.1、冷水机组的流量范围；由于受传热效率等因素的影响,为了安全运行和防止蒸发器结冰, 一次水流量必须控制在一定范围内,因此需要选择最小流量尽可能低的冷水机组。
机组蒸发器最小流量由其类型、回程以及管束尺寸决定。
同时对不同的机组效率也对应不同的蒸发器最小流量。
一般机组效率越高,机组蒸发器流量变化的范围就越窄。
目前离心机的最小流量一般都能达到设计流量的30%左右。
2.2、冷水机组的部分负荷特性?；经过对国内外主要冷水机组生产厂商调查发现，冷水机组负荷为50%~100%的范围内,蒸发器分别为定流量和变流量的冷水机组效率几乎是相同的, 在蒸发器可变范围内机组负荷与流量压降基本成线性关系。
二次泵系统和一次泵变流量系统优缺点、设计要点和控制逻辑复习进程
二次泵系统和一次泵变流量系统优缺点、设计要点和控制逻辑一次泵变流量系统(VPF)1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：与活塞机组的介跃调节不一样,离心冷水机组的控制是根据实际需求负荷的大小来控制压缩机的运行状态,最终通过改变导叶开度的大小来控制。
改变导叶开度的大小,可调节制冷剂循环流量,控制蒸发温度,调节制冷量,最终达到加载、卸载,控制出水温度的目的。
这种调节可实现无级连续调节,可精确调节到负荷要求,精密控制出水温度。
模糊逻辑根据温度误差(与设定值的偏差) 和变化速度求出所需的加载/卸载量,从而将冷水温度控制在设定的范围内。
导叶电机根据4～20mA 的电流输入信号,每0. 3 %地增加或减小导叶的开启度,这样的调节足以保证经导叶调节后流量的连续性,实现无级调节。
加载时,导叶开启度增大;卸载时导叶开度减小。
高精度的导叶连续调节可精确控制水温在±0. 3 ℃以内。
见图2。
控制系统根据温度偏差值和温度变化速度来确定是否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
在接近系统的安全阈值时,会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制的循环。
“ —→”代表系统控制“ —→”代表控制系统实施操作后有可能引起的现象如图3 所示,系统控制和实施控制操作后而需要的进一步控制形成封闭循环。
控制操作的实施最终通过导叶开并增大或减小来完成。
控制系统经过综合使导叶维持在某一开启度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程的加载过程,在电流限制的同时导叶由小逐渐开大,冷水温度不断下降,达到制冷的目的。
当机组达到负荷后,出水温度已达到或低于设定点的温度,这时进行卸载过程,导叶逐渐关小,出水温度基本维持不变,电流逐渐减小,最终维持在部分负荷运行。
如果负荷过低,使机组导叶关小到某一值时,排气温度达到保护限,控制导叶不能继续关小(或导叶已关到最小) ,则导叶维持该状态运行,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3 ℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
二次泵系统与一次泵变流量系统优缺点设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统(VPF)1、控制方式冰机控制负荷测定:蒸发器的流量与温差冷量调节:与活塞机组的介跃调节不一样,离心冷水机组的控制就是根据实际需求负荷的大小来控制压缩机的运行状态,最终通过改变导叶开度的大小来控制。
改变导叶开度的大小,可调节制冷剂循环流量,控制蒸发温度,调节制冷量,最终达到加载、卸载,控制出水温度的目的。
这种调节可实现无级连续调节,可精确调节到负荷要求,精密控制出水温度。
模糊逻辑根据温度误差(与设定值的偏差) 与变化速度求出所需的加载/卸载量,从而将冷水温度控制在设定的范围内。
导叶电机根据4～20mA 的电流输入信号,每0、 3 %地增加或减小导叶的开启度,这样的调节足以保证经导叶调节后流量的连续性,实现无级调节。
加载时,导叶开启度增大;卸载时导叶开度减小。
高精度的导叶连续调节可精确控制水温在±0、 3 ℃以内。
见图2。
控制系统根据温度偏差值与温度变化速度来确定就是否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
在接近系统的安全阈值时,会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制的循环。
“—→”代表系统控制“—→”代表控制系统实施操作后有可能引起的现象如图3 所示,系统控制与实施控制操作后而需要的进一步控制形成封闭循环。
控制操作的实施最终通过导叶开并增大或减小来完成。
控制系统经过综合使导叶维持在某一开启度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程的加载过程,在电流限制的同时导叶由小逐渐开大,冷水温度不断下降,达到制冷的目的。
当机组达到负荷后,出水温度已达到或低于设定点的温度,这时进行卸载过程,导叶逐渐关小,出水温度基本维持不变,电流逐渐减小,最终维持在部分负荷运行。
如果负荷过低,使机组导叶关小到某一值时,排气温度达到保护限,控制导叶不能继续关小(或导叶已关到最小) ,则导叶维持该状态运行,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3 ℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
二次泵系统与一次泵变流量系统优缺点、设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统(VPF)1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：行状态,,控制蒸发温度,求信号,每,实现无级调节。
±0.3控制,达到制导叶逐渐关小,状态运行,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
或进入再循环运行模式控制。
冰机加减机：加机（4种方式？）：1.冷冻水系统供水温度TS1高于系统设定温度TSS并持续一段时间2.压缩机运行电流百分比（适用于出水温度精度要求高的场合，需要注意机组出力和运行电流不符合的情况）3.计算负载4.如运转中主机已达最大流量，则须加开一台主机(发生机率不高)。
减机：1.依压缩机电流百分比（%RLA(运行机组) %设定∑≥）2.flow*3.水泵控制，温差为辅的空调冷冻水控制。
（应该是压差控制或温差控制？）通过安装在冷冻水管供回水压差传感器测量供回水之间的压差,与设定压差比较,采用PID运算策略,调节冷冻水泵转速满足系统流量:水泵加减台数方案：目前，确定泵组运行台数的一般原则为台数最少原则，即单台泵可以满足使用需求，则不使用多台泵；在多台泵并联的泵组系统中，两台泵可以满足使用需求，则不使用三台泵，以此类推。
传统的加减载模式为当运行中的泵组均升至最大频率时，则将泵的数量加载一台；运行中的泵组均降至（设定）最小频率时，则将泵的数量减载一台。
在加载或减载泵时，加载泵的频率由零开始逐渐增加，其他泵的频率由最大频率逐渐减小，直至所有泵的频率达到最优运行频率为止；减载泵时，剩余泵的频率由最小频率逐渐上升，直至所有泵的频率达到最优运行频率为止。
在实际应用中，即使有的并联泵组运行台数的确定不遵从台数最少原则，也多与其它相关设备开启的台数相关联。
比如中央空调冷冻水系统，开启冷水机组的台数与开启水泵的台数相同，这种由机组数决定水泵数的被动模式不能保证泵组的效率最高，因此不是最优方法。
现有技术中变频泵组台数的确定方法一般效率低，耗能高，无法满足目前节能减排的需求。
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一次泵/二次泵变流量系统能耗分析同济大学 董宝春☆ 刘传聚 刘 东 赵德飞摘要 以上海通用汽车有限公司制冷站为例,比较了一次泵和二次泵变流量系统的能耗,结果表明,一次泵系统的耗电量仅为二次泵系统的68%。
关键词 一次泵 二次泵 变流量 变频控制En e r g y c o ns u m p ti o n a n a l ysis of p ri m a ry p u m p a n d p ri m a ry2s e c o n d a ry p u m p s yst e ms wit h v a ri a bl e fl o w r a t eBy Dong Baochun★,Liu Chuanju,Liu Dong and Z hao DefeiAbst r a ct Taking t he ref rigeration station of Shanghai GM Co.L t d.as a n example,comp ares t he energy consump tion betwee n p rimary p ump and p rimary2secondary p ump syste ms wit h variable flow rate. The result shows t hat t he elect ricity consump tion of p rimary p ump system is only68%of t hat of t he p rimary2 secondary p ump syste m.Keywor ds p rimary p ump,secondary p ump,variable flow rate,variable f reque ncy cont rol★Tongji University,Shanghai,China0 引言在空调系统能耗中,水泵耗能占很大一部分。
变频技术在冷水泵中的合理应用,可以有效地减少空调能耗。
然而,水泵变频控制技术在国内的应用并不很普及,空调工程中水泵采用变频技术的仅占10%左右[1],由于人们对一次泵变频系统的可靠性存在怀疑,故对一次泵进行变频的应用实例尤其少,但它有着较大的节能空间。
二次泵变频控制技术用于空调冷水泵在美国已将近30年[2],在我国也有成功运行的例子。
二次泵变频系统比较适合系统大、空调负荷变化大、能源中心与空调建筑相对位置较远的情况。
本文以一大型工厂制冷站为例,对一次泵和二次泵水系统变流量控制进行能耗分析。
1 工程概况上海通用汽车有限公司(以下简称通用公司)占地面积55万m2,建筑面积23万m2,设有冲压、车身、油漆、总装和动力总成五大车间。
所有生产车间的供冷、供热都由制冷站负担,总冷负荷为54 MW,总热负荷为16.4MW。
配置16DF100直燃双效溴化锂吸收式机组15台;23XL290螺杆式冷水机组2台;初级泵15台,每台流量608m3/h,扬程15m,功率37kW;次级泵8台,每台流量1140m3/h,扬程47m,功率200kW。
整个冷水循环系统采用次级泵变流量、初级泵定流量,水系统图见图1。
2 运行工况在冷水二次泵变流量系统中,次级泵负责将冷水分配给用户,初级泵满足一次循环回路中的流量恒定。
初级泵回路与次级泵回路通过连通管连接,这样次级泵不受最小流量的限制,可采用二通阀加☆董宝春,男,1981年8月生,在读硕士研究生200092上海市同济大学暖通空调及燃气研究所(021)65982382E2mail:dbc_168@收稿日期:20041125修回日期:20050608图1 制冷站冷水系统图变频器来控制流量。
制冷站供回水温差5℃,供水温度7℃。
计算得到的各车间需冷量及冷水流量见表1。
表1 各车间需冷量和冷水流量动力总成车间冲压车间车身车间油漆车间总装车间需冷量/MW 7.5 1.7 5.4627 5.3冷水流量/(m 3/h )12894269404643911 实测发现,各车间和制冷站水量基本满足设计流量。
由表1可以看出,油漆车间需要的冷量最大,超过总冷量的50%。
在空调运行期间,连通管起到了调节出水水温的作用,部分冷水经连通管直接与回水混合,降低了回水温度,这样保证了有特殊工艺要求的油漆车间供水温度不高于7℃。
由于通用公司生产厂房内热源多、机器散热量大,在春季较早时间(5月初)就需要供冷,而到秋季较晚(11月底)才能停止供冷,所以供冷时间较长。
以车身车间为例,取室内设计干球温度26℃、相对湿度55%计算不同室外温度下的各种冷负荷值,结果见图2。
图2 不同室外温度与冷负荷的关系(车身车间)由图2可看出室外温度变化时各种负荷的变化趋势,其中车间内部冷负荷所占比例很大,而且很稳定。
当室外温度为20～23℃时,开始有供冷需求,但只是在室外气温高于或等于34℃(上海市夏季室外计算温度)时,系统才满负荷运行,也就是说空调系统绝大部分时间处于部分负荷下运行。
3 变频控制水系统的能耗分析3.1 水泵变频节能机理图3为水泵的性能曲线与管网特性曲线的关图3 水泵性能曲线与管网性能曲线关系图系图。
图中,S 1,S 2为管网的性能曲线,取决于管网的特性(水路中的管道、连接件、阀门及组合空调箱的阻力特性),且随阀门开启度的变化而变化;Ⅰ,Ⅱ为水泵的流量和扬程之间的关系特性曲线,电流频率改变引起水泵的转速改变,其特性曲线也随着发生变化。
在设计工况下,系统在设计压力和设计流量下运行,运行点就是水泵特性曲线与管网特性曲线的交点1。
当空调系统在部分负荷下运行时,电动二通阀关小或末端某个空调箱停机,末端水量由Q 1变至Q 2,系统阻力增加,引起管网特性曲线由S 1变化至S 2,如果此时水泵恒速工作,要使水泵流量变为Q 2,就必须关小泵后阀门,使系统阻力从p 2增至p 3,水泵在点3工作。
此时系统的流量减少,要求较小的压力,但水泵压力不仅没有降低,反而升高了,只有靠关小阀门增加阻力来保证流量。
这样水泵工作点脱离高效区,造成能源的浪费和运行维护费用的升高,是很不合理的。
水泵系统增加变频调速器可使其从恒速状态转变为变速变流量状态,从而节省能源并增强了控制能力,同时避免了控制阀压力过大的现象。
对于三相异步电动机,存在关系式[3]:n =60f m(1)式中 n 为电动机同步转速;f 为交流电频率;m 为电动机极对数。
即水泵转速与电流频率成正比。
变频器根据系统要求运行,当末端空调箱的二通阀关小或末端空调箱停机时,末端的流量减至Q 2,管网特性曲线变为S 2,水泵变频后特性曲线由Ⅰ变至Ⅱ,水泵流量由Q 1变至Q 2,扬程变为p 2,此时的工作点为图3中的点2,不需要关小阀门来增加系统阻力,从而降低了能耗。
3.2 二次泵变频控制系统能耗分析在空调能耗计算中,温度频率法是一种实用简化的分析方法,使用简便,精度又能满足全年能耗分析的要求。
以车身车间为例估算整个空调系统的负荷率。
取室内设计干球温度为26℃,相对湿度55%,计算不同温度下的负荷率和水泵功率。
在图3中,点1和点2并不满足水泵相似定律,即水泵消耗的功率不与流量的三次方成正比,而是介于一次方和三次方之间[4]。
为了便于计算,仍按三次方关系计算不同负荷率下的次级泵功率。
根据上海的温度频率统计数据[3]列出表2。
表2 次级泵变频能耗分析表干球温度范围/℃20～2222～2424～2626～2828～3030～3232～34>34温度年频率/h 6226206466624042217349平均冷负荷/kW627.81295.92200.63093.53992488058096300.4部分负荷水流量比/%10213549637792100制冷机和初级泵运行台数246810121415次级泵运行台数12346788次级泵变频后负荷率/%80849398848892100次级泵变频后功率/kW102.4118.5160.9188.2118.5136.3155.7200次级泵变频总耗电量/(kWh )1688240次级泵恒速运行总耗电量/(kWh )2279000 注:1)平均冷负荷取中间温度(如20～22℃时取21℃)的计算冷负荷。
2)耗电量为对应台数和流量下水泵功率与时间的乘积。
3)恒速运行是指整个空调季次级泵不变频,始终在额定功率下运行。
从表2可以看出,在部分负荷下变频次级泵总耗电量为不变频时的74%(不包括初级泵耗电量),虽然二次泵变频控制系统的初投资较大,但其运行费用会降低。
另外,在图1中,次级泵是并联在一起的,每台泵的扬程都必须大于额定工况下最不利环路的阻力,近端用户只能靠增加阻力(选小管径或关小阀门)使系统阻力平衡,造成不必要的能源浪费。
如果对各用户的次级供水泵分开布置(如图5),并采图5 次级泵分开布置供水系统取变频控制,将更有利于初投资的减少和节能。
比如离制冷站较近的冲压车间和油漆车间空调箱在满足流量的前提下配置扬程较小(不足47m )的次级泵,其功率也随之降低,而较远车间空调箱配置扬程大的水泵。
这样使资源的配置更加优化和合理,降低了初投资和运行费用。
3.3 一次泵变流量系统为了保护蒸发器,传统的制冷机设计尽量使通过蒸发器的水流量保持恒定。
如果水流量下降太快,超过制冷机安全范围内的反应能力时,就会导致非正常关机,甚至可能会导致蒸发器结冰、管道损坏以及设备停止运行。
所以传统设计大都是初级泵定流量、次级泵变流量设计,即二次泵变流量系统。
随着控制技术的发展,设置前馈反应控制、有即时反应能力的控制系统可以使蒸发器在水流量变化(不低于其最小流量)时,也能正常工作。
所以人们开始重视一次泵变流量系统(图6)。
根据某些空调生产厂家的选型数据,对于螺杆机,制冷机最小流量应是设计流量的50%～60%;对于离心机,最小流量应是设计流量的25%～35%;而对于溴化锂吸收式制冷机,其制冷温度只要在0℃以上[5],冻结的危险就很小,所以其最小冷水流量会更小。
很显然,采用一次泵变流量系统,无论初投资还是运行费用都是更加节省的,因为减少了冷水泵图6 一次泵变流量水系统的台数,但自控要求将更高。
实测可知,通用公司制冷站二次泵变流量系统,初级泵扬程12.3m就可满足系统要求,次级泵扬程仅需31m。
显然,一次回路和二次回路水泵均考虑了较大余量。
如采用一次泵变流量系统,不设次级泵,总水流量9120 m3/h,扬程按原二次泵变流量系统的两个回路(一次回路和二次回路)叠加后43.3m进行选泵,选取流量1150m3/h、扬程52m、功率200kW的水泵8台就可。
仍以车身车间估算整个系统的部分负荷率,对一次泵变流量系统和二次泵变流量系统进行能耗分析比较,列于表3。