集中空調(diào)變流量水系統(tǒng)電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、中央空調(diào)變流量水系統(tǒng)電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)濟(jì)南同圓建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 李宜浩 梁?jiǎn)㈦p摘要 本文介紹了空調(diào)水系統(tǒng)中壓差旁通控制系統(tǒng)的作用、分析了實(shí)際運(yùn)行的電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)存在的問題及其原因，并詳細(xì)介紹了壓差旁通控制系統(tǒng)的選型方法及確保該控制系統(tǒng)長(zhǎng)期良好運(yùn)轉(zhuǎn)的主要保障措施。關(guān)鍵詞 調(diào)節(jié)閥 電動(dòng)執(zhí)行器 壓差控制器 變壓器1 壓差旁通控制系統(tǒng)的作用在水系統(tǒng)中央空調(diào)總供、回水管之間設(shè)電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)的某些支路部分或全部關(guān)閉時(shí)，通過調(diào)節(jié)分、集水器旁通水力平衡閥可以對(duì)流量進(jìn)行分流，從而維持分、集水器的壓差不變：避免這些支路的改變對(duì)其它支路流量產(chǎn)生影響，有利于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；保證

2、流過冷水機(jī)組的流量滿足額定流量要求，保障冷水機(jī)組的安全、高效運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)的控制以大幅度節(jié)省能源消耗；使系統(tǒng)能根據(jù)冷負(fù)荷的變化自動(dòng)地調(diào)整進(jìn)入負(fù)荷側(cè)的水流量，達(dá)到供給和需求總流量的瞬時(shí)一致性。2實(shí)際運(yùn)行的壓差旁通控制系統(tǒng)存在的問題從本人對(duì)若干家賓館、酒店、商場(chǎng)、寫字樓空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際調(diào)查的情況來(lái)看，空調(diào)水系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)存在：電動(dòng)旁通閥規(guī)格選擇不當(dāng)；負(fù)荷側(cè)水流量的供給和需求不一致；不能可靠啟、停水泵-主機(jī)；甚至旁通控制系統(tǒng)根本失去調(diào)節(jié)功能被廢棄不用等問題。3壓差旁通控制系統(tǒng)存在問題的原因這些問題大多是因空調(diào)和電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中所起的作用理

3、解不透、對(duì)由壓差旁通控制系統(tǒng)控制水泵-主機(jī)的方式選擇不當(dāng)及未采取可靠的保護(hù)措施致使壓差旁通控制系統(tǒng)失靈、甚至失效造成的。因此，把握空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律、掌握壓差旁通控制系統(tǒng)作用原理、了解壓差旁通控制系統(tǒng)工作過程、正確設(shè)計(jì)選用電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)、對(duì)壓差旁通控制系統(tǒng)提供充分必要的安全保護(hù)，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行、降低初投資和長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用尤為必要。4 壓差旁通控制系統(tǒng)安裝部位旁通控制閥連接到總供、回水管之間；壓差控制器連接到分、集水器之間。注意旁通控制閥連接時(shí)，水流方向應(yīng)與閥體上標(biāo)明的一致；壓差控制器連接時(shí)，方向不能接反。詳見如圖1電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)管道連接圖。5 電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)組成電動(dòng)

4、壓差旁通控制系統(tǒng)由調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)執(zhí)行器、壓差控制器、變壓器組成。詳見如圖2電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)接線圖。6 電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)作用原理隨風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)雙位二通閥的開、閉和空調(diào)箱比例調(diào)節(jié)二通閥開度的變化，分、集水器之間壓差發(fā)生變化，該壓差的變化通過波紋管傳給壓差控制器，壓差控制器通過不同觸點(diǎn)的接通控制電動(dòng)執(zhí)行器同步電機(jī)的正或反轉(zhuǎn)，電動(dòng)執(zhí)行器的正或反轉(zhuǎn)通過閥桿控制調(diào)節(jié)閥的開度，將負(fù)荷側(cè)不需要的流量旁通回冷源側(cè)。調(diào)節(jié)閥全開啟證明有一臺(tái)主機(jī)的冷量是負(fù)荷側(cè)不需要的，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉一臺(tái)主機(jī)及對(duì)應(yīng)的水泵；旁通閥全關(guān)閉證明現(xiàn)有冷機(jī)供冷量無(wú)法滿足要求，此時(shí)應(yīng)再開啟一臺(tái)水泵及對(duì)應(yīng)的主機(jī)。旁通閥穩(wěn)定在某一開度，則證明現(xiàn)有冷

5、機(jī)供冷量不小于負(fù)荷側(cè)需冷量，此時(shí)多余的流量旁通回冷源側(cè)。7 電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)工作過程如圖2電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)接線圖所示：當(dāng)分、集水器壓差大于壓差控制器設(shè)定壓差時(shí)，壓差控制器觸頭元件紅、黃二點(diǎn)接通，電動(dòng)旁通閥1、2觸點(diǎn)閉合通電，旁通閥開度增大，旁通流量增大，分、集水器壓差降低，達(dá)到設(shè)定壓差；當(dāng)分、集水器壓差小于壓差控制器設(shè)定壓差時(shí)，壓差控制器觸頭元件紅、藍(lán)二點(diǎn)接通，電動(dòng)旁通閥1、3觸點(diǎn)閉合通電，旁通閥開度減小，旁同流量減小，分、集水器壓差升高，達(dá)到設(shè)定壓差；當(dāng)分、集水器壓差等于設(shè)定壓差時(shí)，觸頭元件紅與黃、藍(lán)均不接通，電動(dòng)旁通閥保持開度不變。調(diào)節(jié)閥全開啟時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行器限位開關(guān)斷電，通過控制回

6、路關(guān)閉一臺(tái)主機(jī)及對(duì)應(yīng)的水泵；旁通閥全關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行器限位開關(guān)閉合，通過控制回路開啟一臺(tái)水泵及對(duì)應(yīng)的主機(jī)。8 電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備選擇8.1 調(diào)節(jié)閥的選型 選型依據(jù):按一臺(tái)冷水機(jī)組的流量和調(diào)節(jié)閥兩側(cè)壓差確定調(diào)節(jié)閥的口徑。 選型舉例:某空調(diào)系統(tǒng)設(shè)三臺(tái)冷水機(jī)組，制冷量1000KW/臺(tái)，耗電量189KW/臺(tái)，冷凍水額定流量Gs175m3/h.臺(tái)，單臺(tái)機(jī)組連接管管徑DN200(比摩阻77Pa/m),系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)壓降Pv=120KPa，試選擇調(diào)節(jié)閥。選擇如下，按流量系數(shù)Kv定義：溫度為278313K（540）的水在100KPa壓降下，1h通過閥門的立方米數(shù)。由于壓差旁通閥與負(fù)荷側(cè)并聯(lián)，因此，該旁通

7、閥在實(shí)際壓差下的流量系數(shù)應(yīng)為：Kv=(316*175)/160由調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)表1：按大于接近于Kv計(jì)算值選用調(diào)節(jié)閥規(guī)格為DN125,其流量系數(shù)Kv250、按負(fù)荷側(cè)壓降120KPa選擇最大壓差0.3MPa的調(diào)節(jié)閥。表1 調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)口徑形式流量系數(shù)最大壓差(MPa)閥桿行程mmKv小壓差大壓差mm80二通1000.61421001600.400.60421252500.300.40421503600.200.30422004500.100.2042 選型注意事項(xiàng)：調(diào)節(jié)閥口徑選擇的依據(jù)是按實(shí)際壓差由單臺(tái)機(jī)組額定流量計(jì)算出來(lái)的流量系數(shù)，而不能直接將單臺(tái)機(jī)組連接管管徑確定為調(diào)節(jié)閥管徑。否則，不僅會(huì)

8、造成投資的增加，機(jī)房狹窄空間安裝困難，并且增加了系統(tǒng)初調(diào)的難度，若初調(diào)不好則主機(jī)-水泵不能自動(dòng)關(guān)閉，導(dǎo)致主機(jī)-水泵無(wú)謂的電力消耗。8.2 電動(dòng)執(zhí)行器的選型 選型依據(jù)：調(diào)節(jié)閥的口徑、閥兩側(cè)最大壓差確定后，其要求的力矩就一定。因此，可根據(jù)調(diào)節(jié)閥的口徑、閥兩側(cè)最大壓差按不同的控制要求選定電動(dòng)執(zhí)行器。8.2.2 選型舉例：已知調(diào)節(jié)閥規(guī)格DN125、可承受兩側(cè)最大壓差0.3MPa，要求就地控制，試選電動(dòng)執(zhí)行器。選擇如下，由電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)參數(shù)表2，選擇X型電動(dòng)執(zhí)行器：采用遞增、可逆就地控制；扭力2500N，選用限位開關(guān)。 選型注意事項(xiàng)：控制方式，按工程實(shí)際要求分就地（X：遞增控制、可逆）控制和有外來(lái)信號(hào)（

9、如樓宇自控）控制（Y：比例控制）；扭力，按所選調(diào)節(jié)閥承受小壓差(2500N)或大壓差（4000N）選擇；附件中的限位開關(guān)一般應(yīng)選擇，以使電動(dòng)旁通控制系統(tǒng)具備啟、停水泵-主機(jī)的功能。表2電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)參數(shù)型號(hào)X(-XL)Y(-YL)控制方式遞增控制、可逆比例控制電氣參數(shù)24VAC， 50Hz ，12VA電機(jī)同步電機(jī)，帶磁性離合器扭力2500N（對(duì)應(yīng)小壓差），4000N（對(duì)應(yīng)大壓差）室溫要求-5+55最大濕度不結(jié)露90不結(jié)露附件選配件：限位開關(guān)接線圖8.3 壓差控制器的選型8.3.1 選型依據(jù)：按空調(diào)水系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)壓差、最大壓差及電動(dòng)執(zhí)行器電氣參數(shù)，選擇壓差控制器。 選型舉例：已知電動(dòng)執(zhí)行器電路電源

10、24VAC,12VA，負(fù)荷側(cè)壓差120KPa，試選壓差控制器。壓差控制器選型見表3。表3壓差控制器技術(shù)參數(shù) 型號(hào)X設(shè)定壓差范圍55414KPa波紋管最大允許壓差830KPa電氣參數(shù)24VAC，50Hz觸頭元件全封閉浮動(dòng)式開關(guān)電線連接色標(biāo)螺旋式接線終端運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度-160接線1當(dāng)壓差減小時(shí)，浮動(dòng)觸點(diǎn)桿接通公共端子（R）與藍(lán)色端子（B）；2當(dāng)壓差增大時(shí)，浮動(dòng)觸點(diǎn)桿接通公共端子（R）與黃色端子（Y）。8.4 變壓器的選型 選型依據(jù)：按壓差控制器、電動(dòng)執(zhí)行器電氣參數(shù)選擇變壓器。 選型舉例：已知壓差控制器、電動(dòng)執(zhí)行器電氣參數(shù)24VAC、50Hz、12VA，試選變壓器。變壓器選型見表4。表4變壓器技術(shù)參

11、數(shù)型號(hào)MV-24功率40VA頻率50Hz輸入電壓220V AC滿負(fù)荷輸出電壓24V AC斷路二次電壓26.5(±1)V AC工作環(huán)境溫度-40509 電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)對(duì)水泵-主機(jī)臺(tái)數(shù)的控制一級(jí)泵系統(tǒng)冷水機(jī)組的臺(tái)數(shù)控制方法有：壓差旁通控制法、恒定供回水壓差的流量旁通控制法、回水溫度控制法、恒定用戶處直通調(diào)節(jié)閥前后壓差旁通控制法等4種方法。其中，以壓差旁通控制法采用限位開關(guān)開、停水泵-主機(jī)最為簡(jiǎn)單可靠。壓差旁通控制法工作原理：低負(fù)荷時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)冷水機(jī)組，其相應(yīng)的水泵連鎖提前開啟，旁通閥在某一調(diào)節(jié)位置。負(fù)荷增加時(shí)，旁通閥旁通趨向全關(guān)的位置，這時(shí)限位開關(guān)閉合，自動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)水泵和相應(yīng)的冷水

12、機(jī)組；負(fù)荷繼續(xù)增加，則進(jìn)一步啟動(dòng)第三臺(tái)冷水機(jī)組。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，旁通閥旁通趨向全開的位置，這時(shí)限位開關(guān)打開，自動(dòng)關(guān)閉第三臺(tái)冷水機(jī)組和相應(yīng)的水泵；負(fù)荷繼續(xù)減小，則進(jìn)一步關(guān)閉第二臺(tái)冷水機(jī)組。旁通閥的流量為一臺(tái)冷水機(jī)組的流量，其限位開關(guān)用于指示1090的開度。10 電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)與節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)能及時(shí)根據(jù)負(fù)荷變化情況關(guān)閉一部分不需要的水泵和相應(yīng)的主機(jī)。一臺(tái)幾十千瓦耗電量的水泵和一臺(tái)相應(yīng)幾百千瓦耗電量的主機(jī)的及時(shí)關(guān)閉，是空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行最大的節(jié)能手段。由于主機(jī)額定水流量的保證，對(duì)于維持主機(jī)蒸發(fā)器、冷凝器的高效冷、熱交換尤為重要，因此，常規(guī)一次定流量系統(tǒng)冷源側(cè)不宜采用變流量控制。11保障

13、壓差旁通控制系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠工作的技術(shù)措施11.1 壓差旁通控制系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)功能的原因從本人對(duì)若干家賓館、酒店、商場(chǎng)、寫字樓空調(diào)系統(tǒng)調(diào)查的情況來(lái)看，實(shí)際運(yùn)行的電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)功能被廢棄的原因除如上所述：壓差旁通控制系統(tǒng)各組成部件本身選擇不當(dāng)導(dǎo)致調(diào)試不合格、由壓差旁通控制系統(tǒng)啟停水泵-主機(jī)的方式選擇不當(dāng)外，絕大部分是因?yàn)榭照{(diào)水被污染、過濾器設(shè)置不合理，未對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥形成有效保護(hù)所致。若水質(zhì)不清，空調(diào)末端設(shè)備的電動(dòng)雙位二通閥或比例調(diào)節(jié)二通閥前又不設(shè)過濾器，極易發(fā)生水中焊渣、砂粒、金屬氧化物、水垢等卡在閥的閥瓣與閥板之間，導(dǎo)致閥的閥瓣被卡死而使調(diào)節(jié)閥失去調(diào)節(jié)功能、電動(dòng)雙位二通閥不能關(guān)閉或打開

14、。在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)雙位二通閥、空調(diào)箱比例調(diào)節(jié)二通閥出現(xiàn)不能打開的情況時(shí)，管理人員往往將其拆除了事，幾年下去空調(diào)水系統(tǒng)中的電動(dòng)二通閥與調(diào)節(jié)閥大部分或全部被拆除，因閥門導(dǎo)致的故障倒是徹底排除了，但系統(tǒng)卻無(wú)法根據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行變流量調(diào)節(jié)了，這時(shí)即使壓差旁通控制系統(tǒng)本身沒問題，也由于壓差控制器感知不到分、集水器壓差變化而使：壓差旁通閥失去調(diào)節(jié)功能；主機(jī)水泵無(wú)法根據(jù)負(fù)荷變化及時(shí)關(guān)機(jī)，導(dǎo)致耗能顯著增加。11.2 解決辦法要長(zhǎng)期保障壓差旁通控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，除正確選擇壓差旁通控制系統(tǒng)各組成部件并調(diào)試合格外，保持水質(zhì)清潔，在所有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前設(shè)置水過濾器尤為必要。過濾器設(shè)置：為降低過濾器阻力、減少過

15、濾器清通的工作量，空調(diào)水系統(tǒng)宜設(shè)兩級(jí)過濾：一級(jí)在循環(huán)水泵入口，過濾級(jí)別取孔徑3mm；二級(jí)過濾設(shè)在各調(diào)節(jié)閥前，過濾級(jí)別按60目（0.3mm）。此外，亦應(yīng)保證系統(tǒng)的正確安裝和維持適宜的運(yùn)行環(huán)境：調(diào)節(jié)閥安裝時(shí)管道與閥體必須完全吻合，并不受震動(dòng)，水流方向應(yīng)與閥體上標(biāo)明的相同；電動(dòng)執(zhí)行器必須垂直安裝在閥體之上，避免電動(dòng)執(zhí)行器安裝在閥的下面，電動(dòng)執(zhí)行器上面要留出足夠的安裝空間以便日常維護(hù)時(shí)從閥體上拆卸電動(dòng)執(zhí)行器；維護(hù)閥門時(shí)必須切斷電源，調(diào)節(jié)閥兩側(cè)隔斷閥關(guān)閉；變壓器、壓差控制器、執(zhí)行器運(yùn)行要求的環(huán)境溫度，特別是濕度應(yīng)得到保障。為此，機(jī)房要加強(qiáng)通風(fēng)換氣，避免高溫、高濕導(dǎo)致短路故障。12 結(jié)論壓差旁通控制系統(tǒng)作為中央空調(diào)變流量水系統(tǒng)的重要控制子系統(tǒng)，對(duì)于滿足負(fù)荷側(cè)冷凍水供給和需求總流量的瞬時(shí)-致性、維持空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、保障冷水機(jī)組的安全高效運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)-水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)的控