空调冷水系统变频调速泵控制的研究分析

　　 摘要：空调冷水系统变流量，采用一次泵系统时，并且一次泵采用变频调速，这时采用定压控制不是最节能的控制方式，要达到最大的节能效果，对水泵的变频控制应采用变压力的控制方式，系统的压力变化为沿着管道工作特性曲线变化。


　　 关键字：空调冷水系统；水泵；变频控制





　　1、冷水系统变流量一次水泵变频调速

　　随着自控技术及自控产品的成熟，目前的空调工程中，变流量水系统的应用已占了绝大多数，特别是在大中型空调系统中，几乎达到100%的使用率。在冷水机组变流量的性能中[2]，冷水机组在部分负荷时其冷冻水量可以在一定的范围内变化，并且对冷水机组的效率几乎没有影响，与冷水系统负荷侧要求变流量可以结合设计，这就为在冷水系统采用一次泵的变流量系统中，一次泵直接采用变频调速成为可能，充分发挥变频水泵优异的变频节能效果，其综合节能效果显著，但所采用的控制方法不同，其节能效果也不同。


　　冷水系统变流量时，未端根据室温控制其电动二通阀的开关，从而引起系统的流量变化，造成冷水系统供回水总管的压力变化，以此进行冷冻水泵的变频调速，适应系统的流量变化，系统中的供回水总管仍需设旁通电动二通阀作为备用，当流量减少到冷水机组的最低流量时，冷冻水泵锁频，不再继续变频调速减少流量，这时启动辅助的旁通电动二通阀，旁通一部分多余的流量，因为冷水机组通常为一台以上，如两台时，通过停止一台主机流量已减少50%，单台再减少至50%的机会不多，因此辅助的旁通电动二通阀一般不会启动而处于关闭状态。


　　2、变频调速水泵节能原理


　　在空调冷水系统一次泵变流量中，当系统流量由QA变至QB时，如果采用恒速水泵，其工作点由A移至B′处，系统压力升高，系统富余的压头最多，也最不节能；若冷冻水泵采用变频调速定压控制，当设定压力为HA（HB）时，压力传感器检测出压力差（HB′-HB），发出控制指令，降低变频器的输出频率使水泵的工况曲线由n0变至n1，保持定压值HA不变，显然比恒速水泵减少（HB′-HB）这一段动压损失，因此比恒速水泵有明显的节能效果；但是，若冷冻水泵采用变频调速变压控制，压力的变化为沿着管道工作特性曲线变化，这时控制装置发出控制指令使水泵的工况曲线由n0变至n2，实际工作点为B″点，比定压控制又减少（HB -HB″）这一段动压损失，因此节能效果最为显著。


　　 3、变频调速水泵的控制节能


　　在上述的分析中，可以看出目前变频调速水泵常采用的定压控制方式，虽然控制较简单易实现，只需设定一个压力值及压力反馈信号，通过变频调速即可维持系统压力不变，这也是源自给水的水泵变频调速定压供水，目前在国内已有相当成熟的定型产品，生产厂家也多，但将这样的定压控制方式直接应用于空调冷水系统的控制并不合适，还不是最节能的控制方式，通过上述分析可以看出最节能的控制方式是采用变压式控制，控制系统的压力沿着管道工作特性曲线变化，其节能效果最显著，因此冷冻水泵的变频调速控制装置必须采用可编程的控制芯片才能实现。


　　冷水系统安装完毕，调试时先测出系统流量变化、系统总压差变化及与冷冻水泵变频频率的关系，单台运行及并联运行时的情况，将调试测出的所有数据进行归纳和模拟，实际上形成管道工作特性曲线的近似计算公式，然后存入可编程控制芯片，作为冷冻水泵运行时变频调速的依据，在运行中采用最小压差优先的原则，多台并联时各冷冻水泵始终均频，变频至冷水机组的最小流量时锁频，冷冻水泵起动时从低频变起等。


　　在目前的工程应用中，如果工程采用楼宇控制系统，并且空调系统的控制纳入其中，要实现上述的变压控制并不难，但如果工程没有采用楼宇控制系统，因目前还没有变压方式的变频调速控制定型产品，要实现就有一定的难度，由于采购不到，最终不得不采用定压控制方式，其实按现在的科技发展和开发水平，具备可编程控制芯片的控制装置已非常容易实现，在此也呼吁控制厂家能针对空调系统的特点，开发变压控制的冷冻水泵变频调速控制的定型产品，就能使变压控制的应用更方便，实现更多的节能效果。


　　4、结论

　　空调冷水系统变流量，冷冻水泵采用一次泵变频调速，要达到最大的冷冻水泵节能效果，对冷冻水泵的变频控制应采用变压力的控制方式，系统压力变化沿着管道工作特性曲线变化，建议厂家开发相应的定型产品。