一次泵冷水变流量系统设计及控制策略

随着冷水机组控制技术的发展，冷水机组的控制已由电子控制取代了机械、气动控制，控制系统能够对负荷变化做出及时的响应，使得冷水机组在蒸发器变水量的情况下也能正常、稳定地工作。90年代后期，以Hartman[4,5,6]等人为代表，提出了采用蒸发器可变冷水流量冷水机组的一次泵变冷水流量系统（如图3），这种新型的水系统进一步挖掘了变流量系统的节能潜力，在欧美国家得到了广泛地应用和推广，近年来也引起了国内专业人士的关注。
图3所示的一次泵变流量系统是真正意上的冷水变流量系统，不管是供回水干管，还是冷水机组蒸发器中的冷水流量都随着末端负荷变化而变化的。这种系统与传统的一次泵变流量系统不同之处在于旁通管管径不同、旁通阀的控制源不同、水泵是否变速运行、冷水机组的出水管上是否设置电动隔离阀（图2所示的系统在自动控制时也会设电动阀，但其作用不同，详细情况见后）。图3所示系统的旁通管是按通过最大冷水机组的最小允许水量来设计的，而图2所示系统的旁通管是按旁通一台冷水机组的流量来设计的，因此前者的旁通管较后者的小。图3所示系统的旁通阀是通过流量计（也可通过检测蒸发器水侧压差来测量流经蒸发器的水流量，文献 [7]的研究发现当蒸发器水侧流量变化时，水侧阻力与水流量的1.8次方成正比，实际应用时可向冷水机组生产厂家咨询蒸发器水侧阻力与水流量的关系）检测冷水机组进水干管的水流量，当最大冷水机组蒸发器冷水流量达到最小允许流量时，逐渐开启旁通阀以保证蒸发器的水流量不低于最小允许流量。旁通阀平时是处于关闭状态的。图2所示系统的旁通阀是通过压差传感器器检测供回干管之间的压差来调节旁通阀的开度，当压差减小时，旁通阀开度减小，压差增大时，开度增大。旁通阀的开度始终处于设定的上下限之间。
除了以上介绍的几种冷水变流量系统之外，还有一次泵变流量/二次泵变流量系统，这种系统是在一次泵定流/二次泵变流量系统的基础上吸收一次泵变流量的思想，将原来定流量的一次环路改为变流量，旁通管和旁通阀均按蒸发器最小允许流量来设计。