变频器在中央空调循环水冷却塔中的节能应用方案.doc

变频器在中央空调循环水冷却塔中的节能应用方案摘要：据统计，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的70%以上，其中中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的2040%，故节约低负荷时压缩机系统和水系统的消耗的能量，具有很重要的意义。采用变频调速技术不仅能使空调系统发挥更加理想的工作状态，更重要的是通常其节能效果高达30%以上，能带来良好的经济效益。 关键词：变频节能 冷却塔风机 固定变频 循环变频 1.概论中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷选定的，且再留有充足余量。在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，造成了能量的巨大浪费。近年来由于电价的不断上涨，使得中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运成本费用中占据越来越大的比例，加之目前各生产、服务业竞争激烈，多数企业利润空间不够理想。因此电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。据统计，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的70%以上，其中中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的2040%，故节约低负荷时压缩机系统和水系统的消耗的能量，具有很重要的意义。所以，随着负荷变化而自动调节变化的变流量变频空调水系统和自适应智能负荷调节的压缩机系统应运而生，并逐渐显示其巨大的优越性，而且得到越来越多的被广泛推广与应用。采用变频调速技术不仅能使空调系统发挥更加理想的工作状态，更重要的是通常其节能效果高达30%以上，能带来良好的经济效益。2.中央空调系统的一般结构与工作原理中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒(冷冻和冷热)循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。其工艺结构流程图如图A所示，在图A中制冷压缩机组通过压缩机将制冷剂(冷媒介质如R134a、R22等)压缩成液态后送蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后，再被送到冷凝器中去恢复常压状态，以便冷媒在冷凝器中释放热量，其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。在冬季需要制热时，中央空调系统仅需要通过冷热水泵(在夏季称为冷冻水泵)将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管，通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中，即可实现向用户提供供暖热风。 图A 中央空调系统工艺结构流程 理解中央空调系统工艺流程对于节能改造的实现至关重要，从因果关系角度上看，冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机系统均是主压缩机系统的从动系统。当主压缩机系统的负荷发生变化时，对冷冻水、冷却水的需求量和冷却塔需求的冷却风量也发生相应的变化，正因如此，我们才有节能改造的必要前提条件，才有实现“按需分配”控制方案的可能。3.中央空调系统的节能原理中央空调系统按负载类型可分为两大类，变转矩负载:如冷却水系统、冷冻水系统、冷却塔风机系统等风机、水泵类负载;恒转矩负载:如主制冷压缩机系统。不同的转矩类型具有完全不同的转矩功率关系特性，我们知道风机、水泵类变转矩负载特性满足流体动力学关系理论，即以下数学关系成立: N1/N2Q1/Q2 H1/H2(N1/N2)2 P1/P2(N1/N2)3 (1) 其中，N、H、Q、P分别表示转速、流量、扬程、轴功率。它们之间的关系曲线如图B所示。图B 流量、扬程、功率三者间的关系曲线图由式1可知，若转速下降到额定转速的70%，那么，扬程将下降到额定值的50%，同时，轴输出功率下降到额定值的35%。从图2中可以看出，管网的阻尼随扬程的降低而减小。在满足系统基本扬程需求的情形下，若系统的流量需求减少到额定流量的50%时，在变频控制方式下，其对应输出功率仅约为额定功率的13%。这就为实施变频节能技术改造提供了数学理论上的可行性保障空间。由上述流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的功率。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。由以上内容可以看出，用变频器进行流量（风量）控制时，可节约大量电能。中央空调系统在设计时是按现场最大冷量需求量来考虑的，其冷却泵，冷冻泵按单台设备的最大工况来考虑的，在实际使用中有90%多的时间，冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下。而用阀门、自动阀调节不仅增大了系统节流损失，而且由于对空调的调节是阶段性的，造成整个空调系统工作在波动状态；而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制，并可通过变频节能收回投资。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节，使系统工作状态稳定，并延长机组及网管的使用寿命。4.下面我们主要探讨一下冷却塔风机使用变频节能的实施方案和应用效果4.1 冷却塔风机变频控制实施方案方案一：固定变频控制方式。因为冷却塔的型式：有单塔型式、和多塔型式的；所以，固定变频控制方式：可分为单台固定变频控制和多台固定变频控制。下面以多台固定变频控制为例，作如下讲解。如图所示：图一：固定变频控制方式该系统由变频回路和工频回路两部分组成： 变频回路：由一台变频器，空气开关QF2，交流接触器KM02和变频运行控制回路及信号报警回路组成变频循环运行回路。工频回路：由空气开关QF1、QF3、QF4、QF5、交流接触器KM01、KM03、KM04、KM05、和热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、以及手动运行控制回路等构成工频（50Hz）运行回路。运行方式：工频运行时：风机根据工频控制回路选择指定风机启动，并以50HZ全速运行。变频运行时：风机以传感器所测实际水温，经过温控器转换成标准的电流信号或电压信号，送到变频器的摸拟输入端，当第一台变频电机达到满负荷运行时，还不能满足实际工况则第二台电机就会被工频起动，第一台电机仍然变频运行；同理，若第二台电机起动后，还不能满足工况则第三台电机就会被工频起动；此时，三台电机全部运行：第一台电机变频运行、第二台电机工频运行、第三台电机工频运行。方案二：循环变频控制方式。由Pn3可知：风机节能的最佳方案是控制风机转速，可通过改变电机控制系统来调节电机运行的转速，从而达到控制风机转速的目的，下面以三台相同功率的电机的冷却塔为例，作如下讲解：三台风机为同一功率的的电机，可采用一台变频器循环控制的方式运行，系统电气原理概况图，如下所示：图二：循环变频控制方式之一（变频器内置循环变频切换功能）该控制系统由变频回路和工频回路两部分组成：变频回路：由一台变频器，空气开关Q1，交流接触器KM1、KM3、KM5和自动运行控制回路及信号报警回路组成变频循环运行回路。工频回路：空气开关QF2、QF3、QF4、交流接触器KM2、KM4、KM6和热继电器FR1、FR2、FR3以及手动运行控制回路等构成工频（50Hz）运行回路。图三：循环变频控制方式之二（变频器+PLC实现循环变频切换功能）该控制系统由变频回路和工频回路两部分组成：变频回路：由一台变频器，空气开关QF3，交流接触器KM4、KM5、KM6和自动运行控制回路及信号报警回路组成变频循环运行回路。工频回路：空气开关QF0、QF1、QF2、交流接触器KM1、KM2、KM3和热继电器FR1、FR2、FR3以及手动运行控制回路等构成工频（50Hz）运行回路。运行方式：正常状态，转换开关切至自动运行回路，由温度传感器测定冷却塔出水温度，经过温控器转换成标准的电流信号或电压信号，送到变频器的摸拟输入端来控制变频器的转速，改变风机的风量，从而改变冷却塔的出水温度；当一台风机运行仍旧不能满足要求时，将此变频运行的风机改为工频运行，再变频启动另一台风机，直到满足生产装置所需的循环水的温度达到工艺要求为止（即水温32C）。整个控制系统为一个闭环调节系统。根据装置的工艺要求，自动确定风机是变频运行还好工频运行。并做到最先运行的风机最先切除，各电机循环运行，从而延长设备使用寿命的目的。当变频系统控制回路或者变频器出故障的时候，将转换开关切换到手动状态，三台电机运行在工频状态仍可满足装置工艺要求。4.2 以循环变频控制方式为例讲解一下循环水冷却塔变频节能的效果：4.2.1循环水冷却塔运行概况 某公司供水厂共有3个编号分别为1#,2#和3#循环水冷却塔。各生产装置返回的循环热水用泵输送到这些塔内,通过塔内的填料增加热水与空气接触面积和时间,促进热水与空气进行热交换,使循环水冷却。从而获得各生产装置所需循环水温度32的冷水。当环境温度升高时,启动冷却塔内的轴流风机实行强制通风,加快冷却塔填料上循环水气相与液相的热交换。每个冷却塔内装设1台轴流风机,其直径为8500mm,由电压为380V,额定功率为160kW的4极异步电机驱动。电机和风机之间采用恒定减速比的减速机直联,塔内不装设节流阀。因此轴流风机的转速与风量是不可调的。3个塔的总处理能力达8000m3/h,远大于各生产装置最大需求量总和6600m3/h, 2002年度各塔的运行参数详见表1与表2。4.2.2冷却塔风机采用变频调速节能方案 4.2.2.1风机节能可行性分析:塔编号处理能力(m3/h)电机电流(A)电机电压(V)功率因数(cos)电机输入功率(kw)电功率单耗(kW/m3)120002503800.871430.0715230002003800.871150.0383330002203800.871280.042表1各塔运行参数统计表由表1所示的数据知：2002年度冷却塔风机全部运行期间,冷却塔进水温度的最高温度平均值分布在34.538内；循环水经冷却后,冷却塔出水温度的最高温度平均值分布在27.628.8内,其较各生产装置所需冷却水温度32低3.24.4；并可知在同时满足冷却塔进水温度低于最高热水温度平均值及冷却塔出水温度低于最高冷水温度平均值这一条件下,单台风机全年的运行时间为2705h。若采用变频控制器调节风机转速,改变风机风量,可使冷却塔出水温度提高23的情况下,仍能满足冷却塔出水温度32的工艺要求,这显然可节省电能。根据厂家所提供的：a.出水与空气湿球温度及冷却塔进水温度关系曲线图；b.进出水温差与空气湿球温度及风机轴功率百分比关系曲线图；以及表2的有关数据,通过工艺计算得风机的不同月份节能潜力及收益值如表3。 表22002年不同月份风机运行台时与冷却塔出水温度关系统计表 日期运行台数运行天数运行=24h/d运行=24h/d同时满足热进热进max冷出冷出max 时风机的运行时间/h最高热水温度平均值热进max/最高冷水温度平均值冷出max/台数累计时间/h 台数平均运行/h/b累计时间/h3 月27日5月17日13400116.7 56956 56951737.627.65 月18日6月16日2451108011567356135.3286 月17日8月26日36923312121.45148010283828.88月27日10月13日2301720110.832415734.528.410月14日11月15日14400115.869344234.528.4表32002年不同月份风机节能潜力及收益计算值 项目内容日期冷却塔进水温度/温差1湿球温度/对应不同功率比冷水温度/运行时间/h风机功率风机节能潜力收益率/万元Z2Z13.27-5.173.61020.57.457.8729.735170.46P0.54P1.8835.18-6.1635.37.322.56.505.3129.695610.46P0.54P2.0446.178.26389.222.57.007.7030.3010280.46P0.40P2.7748.2710.1334.56.1245.804.0530.451570.46P0.54P0.57210.1411.1534.56.1245.804.0530.454420.46P0.54P1610注：收益率可运行时间风机节能潜力0.56元/kWh100%;表中P120.5kW；总收益值=8.883元。 由表3可知各冷却塔风机节能潜力为40%54%。4.2.3风机变频调速实施方案探讨 4.2.3.1系统结构 由Pn3知：风机节能的最佳方案是控制风机转速,可通过改变电机控制系统来调节电机运行转速,从而达到控制风机转速的目的。由于3台风机驱动电机功率均为160kW,可采用1台变频控制器循环方式运行,系统结构框图如图1所示：该系统由2部分组成：变频回路：1台变频器,空气开关Q1,交流接触器C1、C2、C3和自动运行控制回路及信号报警回路组成变频循环运行回路;工频回路：空气开关Q2、交流接触器C4、C5、C6和热继电器T1、T2、T3以及手动运行控制回路等构成工频(50Hz)运行回路。4.2.3.2运行方式 正常状态,转换开关QK切至自动运行回路,由温度传感器测定冷却塔出水温度,转换成标准的电流信号,送至变频器的温度检测器,用于控制冷却塔风机转速,改变风机的风量,从而改变冷却塔出水温度；当1台风机运转频率接近工频运行仍不能满足要求时,将此变频运行风机改为工频运行,再变频启动另1台风机,直到满足各生产装置所需的循环水温度32为止。整个控制系统为一个闭环调节系统。根据工艺要求,自动确定电机是变频运行或是工频运行,并做到最先运行的风机最先切除,各电机循环运行,从而延长设备使用寿命。当变频器出故障时,将转换开关QK切换至手动状态,3台电机运行在工频状态仍可满足运行要求。 采用变频器调速的方法,改变了以往电机的开、停仅为手动控制的单一工频运行方式,从而避免为满足冷却塔出水水温32,必须使1台或几台风机均处在工频状态下运行,而造成水温过低,形成不必要的能源浪费。采用变频调速运行方式,提高了水温控制的准确性,并可实现平滑启动电机,使3台电机循环运行,从而提高电机的使用寿命。 4.2.4风机节能经济分析 (1) 由表1所示的冷却塔运行参数可知：1塔的处理能力只是2#或3#塔的66%,但其处理1m3/h热水风机电功率单耗确是2#塔与3#塔风机电功率单耗之平均值的1.783倍(即其大0.0313kW/m3/h),其原因是该塔填料仍为旧式低效填料,若将1#塔填料改用与2#塔相同性能的新型高效填料,则每小时处理能力就可提高1000m3。如按1#塔处理量为2000m3/h计算,每小时节电20000.031362.6kW,节能效果相当可观。1#塔每年运行时间为3000h,更换填料需投资约45万元。 收益率300062.60.56/45104100%23.37。 (2) 采用变频调速方案,根据表3可得每年总收益值为8.883万元,实施变频控制需要投资约15万元,收益率=8.883/15100%59.2,约1.7年就能收回投资额,另外设备的折旧率大大降低,可见节能效果显著。5. 总述智能楼宇和职能厂房的高速发展，使得现在楼宇和厂房的能耗越来越大，节能方法的使用是每一个管理者和经营者都必须考虑的问题。而节能是目前全球关注的观念主题，而就目前来讲变频器节能是最佳的投入最少的节能方式和控制方式。那么，作为冷却塔的用户如果在了解到变频器节能的好处之后。对于这么少量的投资自然是十分的乐意。对于冷却塔的生产厂家来说，一种新的产品的投入生产首先看市场的需求和能够产生的效益，通过以上的经济分析，我们可以得出使用方只要在了解到了变频器应用的优点后，基于运行成本和设备维护的考虑，必然会对这样的投资产生浓厚的兴趣。而事实上目前市场上对于冷却塔变频器应用已经十分的成熟，而且也正是朝着这个方向快速的发展。变频器的应用是目前整个冷却塔市场乃至整个中央空调市场的趋势，照目前的市场情况来看，越早投入变频器的应用的厂商收到的经济效益必然是越快。当然这需要冷却塔厂商的销售人员对客户进行详尽的到位的变频器技术的解释。而冷却塔生产商在掌握了变频器技术后，控制部分的硬件收入和技术服务收入，都将可成为一个新的利润增长点。从长远来看，冷却塔变频器的应用优势会越来越明显，变频器的使用也会越来越普遍，厂商在使用了冷却塔变频技术后不仅可以得到收益而且也可使自己的冷却塔在激烈的市场竞争中长期处于主动位置。虽然在前期的投入中会有人员配备等投资，但是从长远的立场来看，这项投资对冷却塔的厂商来说必将收到丰厚的利润回报。附件: 系统配置及报价清单(以11KW变频循环控制方式控制三台电机为例)序号名称型号规格含税单价数量品牌冷却塔功率1变频器VLT701666601Danfoss11KW2断路器CP65N-D 3P 25A1054施耐德3断路器C65 2P 2A1022施耐德4保险丝RT19-32 2A52正泰5交流接触器LC1-D2510M5C906施耐德6热继电器LR2D1322C803施耐德7电压表450V351天正8电流表100/5A351天正9互感器100/5452天正10指示灯（绿）XB2EV443154施耐德11指示灯（红）XB2EV444154施耐德12指示灯（黄）XB2EV445151施耐德13旋钮开关XB2BD25C353施耐德14旋钮开关XB2BD33C351施耐德15按钮(绿)XB2BA31C204施耐德16按钮(红)XB2BA31C204施耐德17温度传感器WPT-22313501昆仑18温控器LU-904MAOLOO4501台湾安东19配电柜1600*600*50015001佳丰20排风扇150MM602国产21安装辅材一批5001国产22集成安装费 8001科盈23系统调试费8001科盈合计人民币13234.00元空调冷冻水系统压差调节阀的选择计算摘要：本文就空调冷冻水系统中压差调节阀的重要性及其调节原理进行了分析，并对其选型计算进行了详细阐述，得出一些结论和选择计算时应注意的问题。 关键词：冷冻水 压差控制器 旁通调节阀 前言为保证空调冷冻水系统中冷水机组的流量基本恒定；冷冻水泵运行工况稳定，一般采用的方法是：负荷侧设计为变流量，控制末端设备的水流量，即采用电动二通阀作为末端设备的调节装置以控制流入末端设备的冷冻水流量。在冷源侧设置压差旁通控制装置以保证冷源部分冷冻水流量保持恒定，但是在实际工程中，由于设计人员往往忽视了调节阀选择计算的重要性，在设计过程中，一般只是简单的在冷水机组与用户侧设置了旁通管，其旁通管管径的确定以及旁通调节阀的选择未经详细计算，这样做在实际运行中冷水机组流量的稳定性往往与设计有较大差距，旁通装置一般无法达到预期的效果，为将来的运行管理带来了不必要的麻烦，本文就压差调节阀的选择计算方法并结合实际工程作一简要分析。一、压差调节装置的工作原理压差调节装置由压差控制器、电动执行机构、调节阀、测压管以及旁通管道等组成，其工作原理是压差控制器通过测压管对空调系统的供回水管的压差进行检测，根据其结果与设定压差值的比较，输出控制信号由电动执行机构通过控制阀杆的行程或转角改变调节阀的开度，从而控制供水管与回水管之间旁通管道的冷冻水流量，最终保证系统的压差恒定在设定的压差值。当系统运行压差高于设定压差时，压差控制器输出信号，使电动调节阀打开或开度加大，旁通管路水量增加，使系统压差趋于设定值；当系统压差低于设定压差时，电动调节阀开度减小，旁通流量减小，使系统压差维持在设定值。二、选择调节阀应考虑的因素调节阀的口径是选择计算时最重要的因素之一，调节阀选型如果太小，在最大负荷时可能不能提供足够的流量，如果太大又可能经常处于小开度状态，调节阀的开启度过小会导致阀塞的频繁振荡和过渡磨损，并且系统不稳定而且增加了工程造价。通过计算得到的调节阀应在1090的开启度区间进行调节,同时还应避免使用低于10。另外，安装调节阀时还要考虑其阀门能力PV(即调节阀全开时阀门上的压差占管段总压差的比例)，从调节阀压降情况来分析，选择调节阀时必须结合调节阀的前后配管情况，当PV值小于0.3时，线性流量特性的调节阀的流量特性曲线会严重偏离理想流量特性，近似快开特性，不适宜阀门的调节。三、调节阀的选择计算调节阀的尺寸由其流通能力所决定，流通能力是指当调节阀全开时，阀两端压力降为105Pa,流体密度为1g/cm3时，每小时流经调节阀的流体的立方米数。进口调节阀流通能力的表示方式通常有cv和kv两种，其中kv=c,而cv是指当调节阀全开时，流通60oF的清水，阀两端压力降为1b/in2时每分钟流过阀门的流量，cv=1.167kv。压差旁通调节装置示意图如下:（1）确定调节阀压差值（P）如上图所示,作用在调节阀上的压差值就是E和F之间的压差值,由于C-D旁通管路与经过末端用户的D-U-C管路的阻力相当,所以E-F之间的压差值应等于D-U-C管路压差(指末端用户最不利环路压差)减去C-E管段和F-D管段的压差值。（2）计算调节阀需要旁通的最大和最小流量对于单机组空调机系统,根据末端用户实际使用的最低负荷就可以确定最小负荷所需的流量,从而确定最大旁通流量,其公式为:G=(Q-Qmin)*3.6/CP*T (1)公式中,G为流量单位为（m3/h），Q为冷水机组的制冷量(KW),Qmin空调系统最小负荷(KW), CP为水的比热, CP=4.187kJ/kg.oC,T为冷冻水供回水温差,一般为5 oC根据实际可调比 RS10（PV）1/2 (2)即可算出调节阀的旁通最小流量（3）计算压差调节阀所需的流通能力CC=316G*(P/)-1/2 (3)公式中, 为密度,单位为（g/cm3）,G为流量，单位为（m3/h）,P为调节阀两端压差，单位为（Pa）。根据计算出的C值选择调节阀使其流通能力大于且最接近计算值。（4）调节阀的开度以及可调比的验算。根据所选调节阀的C值计算当调节阀处于最小开度以及最大开度情况下其可调比是否满足要求，根据计算出的可调比求出最大流量和最小流量与调节阀在最小开度及最大开度下的流量进行比较，反复验算，直至合格为止。 四、调节阀选型实例某写字楼共十二层,建筑面积约为11000平米,层高3.6米,采用一台约克螺杆冷水机组,制冷量为1122KW。（1）压差的确定经水力计算,系统在最小负荷（旁通管处于最大负荷）情况下总阻力损失H约为235KPa在系统冷冻水供回水主干管处设置压差旁通控制装置,旁通管处冷源侧水管道阻力损失为80KPa,末端最不利环路阻力损失为155 KPa。（2）通调节阀水量计算：经过计算知，该空调系统在其最小支路循环时，其负荷为最小负荷，约为总负荷的35，利用公式（1） G=(Q-Qmin)*3.6/CP*T，算得所需旁通得最大流量为125.4m3/h,再由最不利环路压差155 KPa。（3）流通能力的计算根据公式（2）C=316G*(P/)-1/2 算得C=100.6（4）调节阀选型下表为上海恒星泵阀制造有限公司的ZDLN型电子式电动直通双座调节阀的技术参数表，由公式（2）算得C=100.6,该调节阀的固有流量特性为直线型和等百分比特性，按照等百分比特性选择最接近的C值，得到管径为DN80,C值为110，符合选型要求。公称通径DN(mm)253240506580100125150200250300400额定流量系数Kv 直线12.119.430.348.375.9121193.6302.5484759121019362920等百分比1117.627.54469.3110176275440693110017602700额定行程L(mm)16254060120公称压力PN（MPa)1.6、4.0、6.4固有流量特性直线、等百分比固有可调比R50：1信号范围（mA.DC)010、420电源电压220V、50Hz作用方式故障时：全开、全闭、自锁位允许泄漏（1/h)10-3阀额定容量工作温度t( )常温型-20200、-40250、-60250散热型-40450、-60450高温型450650低温型-60-100、-100-200、-200250（5）调节阀的开度及可调比验算旁通管段总长为6m,查上表当C=110时，由公式(4) P=(316G/C)2 得到P129.8 KPa,当旁通管道采用与调节阀相同的管径时，当旁通管道最大水量为125.4m3/h，经过水力计算，总沿程损失为42.8 KPa,总局部损失为23 KPa，调节阀两端压差为129.842.823=64KPa129.8 KPa,阀门能力PV=64/129.8=0.49,这时调节阀的流量特征曲线为等百分比特性，此时处理的实际最大旁通水量为88.1m3/h125.4m3/h,其流量只有系统要求的最大旁通流量的70%，由公式(2)可以求得实际可调比Rs=7,即实际最小流量为88.1/7=12.6m3/h，最大流量与最小流量显然均不能满足实际要求，所以旁通管的管径选择DN80不合适。按照上述计算方法，继续试算，当选用DN125的旁通管时，计算得调节阀两端压差为123.2 KPa，PV=0.95，此时处理的最大旁通水量为122.1m3/h,相对开度为90，相对流量为97.3%，由公式（2）可以求得实际可调比Rs=9.7，即最小旁通水量为122.1/9.7=12.6 m3/h与调节阀工作在10的开度下的流量12.21 m3/h相比已非常接近。此时调节阀的流量特性已接近理想流量特性曲线，已能满足系统需要。五、结论通过以上分析，可以得出如下结论：（1）调节阀流通能力C的确定是选择调节阀至关重要的一步，只有流通能力C计算正确，调节阀才有可能满足工艺要求。（2）调节阀的阀门能力PV也是选择调节阀的重要指标之一，原则上要尽可能选择大的Pv值。（3）调节阀的实际可调比Rs是决定调节阀能否满足工艺要求的参数之一。实际可调比往往远远小于理想可调比，但是在选择调节阀时要尽可能使实际可调比接近最大值。（4）调节阀所能通过的最大流量与最小流量是选择计算的关键环节，这两个数值应该由实际可调比与工艺要求共同决定。（5）通过工程实例可以看出旁通管的管径的计算也很重要，如果未经计算就选择与调节阀相同的口径则无法满足工艺要求。通过以上5点可以看出压差调节阀在空调冷冻水系统的调节控制中占有比较重要的地位，只有经过仔细计算，才能使所选择的压差调节阀满足工艺要求。自动恒压差阀+电动调节阀性能摘要：自动恒压差阀+电动调节阀是目前用于解决空调水系统平衡一个非常好的方法，当系统的压力发生变化时，恒压差阀可以通过改变自身的通流面积使电动调节阀两端的压差保持不变，使调节阀的CV值始终为一，从而保证电动调节阀一直在最理想的工况下运行，真正做到水量的变化只与温度有关而与压力无关，可以保证进入空调箱的水量在任一时刻都是您所需要的水量。丛而使系统的性能更优越，维护更方便。 关键词：自动恒压差阀 电动调节阀 水力平衡 一、自动恒压差阀+电动调节阀性能简介自动恒压差阀+电动调节阀是目前用于解决空调水系统平衡一个非常好的方法，当系统的压力发生变化时，恒压差阀可以通过改变自身的通流面积使电动调节阀两端的压差保持不变，使调节阀的CV值始终为一，从而保证电动调节阀一直在最理想的工况下运行，真正做到水量的变化只与温度有关而与压力无关，可以保证进入空调箱的水量在任一时刻都是您所需要的水量。丛而使系统的性能更优越，维护更方便。 在系统的末端使用自动恒压差阀+电动调节阀后可以省去大量使用在分层控制中的平衡阀，所以可以使系统性能更优越，维护更方便。自动恒压差阀+电动调节阀是变流量空调水系统水力平衡的重要保证，在系统中使用自动平衡比例积分调节阀能为您带来众多的利益。1.由于不需要进行系统调试,所以省去许多麻烦,节约了大量的时间,缩短竣工日期；2.由于不用使用阀门组和用于分层控制的阀门,所以为您节约了较多的管材,保温材料及安装费用和时间；3.使水系统时时刻刻都处于平衡状态,所以无论安装分期施工或设备分期使用都不会影响水系统的平衡.4.即使工程后期或投入运行后因改变某些用途而需要改变某些区域的水系统设计,也不会影响其他区域的水系统设计,更不会影响其他区域的水系统平衡5.由于整个系统处于动态平衡状态,所以制冷机组及水泵将以最节能状态运行,节省了大量的运行维护费用.6.由于系统的流量平衡是自动进行的,使安装维护更加便利,并杜绝了人为操作失误破坏平衡的可能.二、自动平衡比例积分调节阀与静态平衡阀的比较静态平衡阀实际上是一种可人为精确设定开度的截止阀，他通过人为调整局部阻力来解决空调水系统管路部分的水力平衡问题的。在系统初调试时，系统所有的阀门都处于某一开度，调试人员依据原有的数学模型逐一对每个静态平衡阀进行开度的设定（设定好后阀门开度为一定值），但是对不同的水系统其阻力分布曲线绝对是不一样的，而且是无法测出的。因此，静态平衡阀只能模糊的，定性的控制水流量。对一个变流量空调水系统来说，每个空调箱水量的变化是随机的，整个管路系统压力的变化也是不可测的，调节阀的开度变化也是随机的。因此我们从公式G（流量）=CV*A（阀门通流面积）*P（阀门两端的压差）可以得出：由于静态平衡阀调好后开度为一定值。因此，阀门两端的压差发生的变化，势必会导致通过静态平衡阀的流量也发生变化。所以在一个变流量系统中当系统的压力发生变化时静态平衡阀是无法解决水力失调问题的。仍会造成系统的过流和欠流。中央空调系统水处理技术研究摘要：中央空调循环水系统一般分为三部分，即循环水系统、冷冻水系统、采暖水系统，本文详细论述了这三种水系统，不同的水系统存在的问题及解决的方法。 关键词：冷却水系统 采暖水系统 冷冻水系统 化学水处理 一、概述中央空调循环水系统一般分为三部分，即循环水系统、冷冻水系统、采暖水系统。循环冷却水多为开式，冷冻水与采暖水为封闭式；目前，高层建筑或封闭式厂方的冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水。这三套循环水系统各有特点，但存在同一问题：结垢、腐蚀和生物粘泥，如不进行适当的处理，势必会引起管道堵塞，腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题，影响整个空调系统的正常工作。多年来，我们对中央空调用水情况作了广泛的调查，综合起来看现中央空调水系统的用水分为三类，即未经过任何处理的自来水、软化水和去离子水。水中对设备主要产生影响的因素分别为碱度、PH值、Cl-、氧含量等。自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度是造成结垢的主要因素，而Cl-、低PH值、溶解氧是造成腐蚀的罪魁祸首。在自来水中这两种危害同时存在，只是由于水质差异，危害的主副性有所区别；相对腐蚀而言，结垢性离子Ca2+、Mg2+、碱度为保护性离子，软化水正是由于去除了这些离子，增加了Na+、Cl-等腐蚀性离子，从而加重了设备的腐蚀，所以说软化水虽然避免了结垢问题，却加重了腐蚀，这种现象会随着时间推移而显露出来。如大港开发区某空调系统一年就出现腐蚀穿孔现象，可见软化水腐蚀性的强弱。去离子水相对地说即去除了结垢因素，也去除了腐蚀因素，但实际上并非如此，同样，去离子水中虽然不存在结垢性离子和腐蚀性离子，但却并未除去水中的溶解氧，初始时，腐蚀速度较慢，有一个逐渐加速过程，最终会导致同前两种水一样的红水现象（封闭式系统）。空调水处理的必要性主要有以下三点，其一是延长管线和设备的使用寿命。如果在主要管线和设备上发生的泄露时，或在敷设管道上发生了泄露时，更换维修，不但要花费较大的费用，而且，在实施时存在着许多困难。空调系统水处理的必要性就在于使管线和设备达到设计的使用寿命。下表中数据可说明水处理的重要性；其二是节能。当结垢和腐蚀产生锈垢堆积物，都会导致传热效率下降，为达到设定效果，必须加大能量消耗同时还会造成缩短设备的使用寿命。在敞开式循环水系统中，采用水处理技术还会节省大量的补充水；其三是创造稳定舒适的工作和生活环境，保证中央空调系统稳定正常运行。表 设备使用寿命（单位：年） 设备器材预防处理事后处理实际使用年限给水管（白钢管）12.6扬水泵16.07.59.7潜水泵11.75.06.1冷冻机（涡轮式）16.410.011.2冷却塔13.06.09.9空调机（包装型）13.37.57.9注：1：预防处理是指为预防危害发生而进行水处理；事后处理是指危害发生后进行水处理；实际使用年限指设备破旧而更换的时间。2：本数据来自日本“建筑业协会”统计，而中国还未有有关统计数据。二、中央空调循环冷却水处理中央空调循环冷却水基本使用自来水。多年来，由于水系统结垢和腐蚀造成机组功能下降、使用寿命降低、能耗增加，业主长期处于设备、管线维修的局面。为改变这种状况，水磁化器被引入中央空调水系统。实践证明，使用这种设备处理能力有限，不成功的报导很多。上世纪80年代中期在工业的冷冻水系统引入工业循环冷却水处理技术后非常成功，这就是循环冷却水化学水处理技术。该技术是向水中投加水质稳定剂包括分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等。是通过化学方法，使水中结垢型离子稳定在水中，其原理是通过螫合、络合和吸附分散作用，使Ca2+、Mg2+稳定地溶于水中，并对氧化铁、二氧化硅等胶体也有良好的分散作用，本法是目前空调水处理使用最为普遍的一种方法，也是在工业循环水处理中应用面最广、技术最成熟的一种方法，实践证明是有效而经济的方法。1.缓蚀阻垢处理过去使用以聚磷酸盐为主体的缓蚀剂，但是，如果冷却水系统在水高浓缩倍数下进行，由于磷酸盐会大量的附着在金属的表面上，反而引起结垢的危害，并且，聚磷酸盐会水解生成正磷酸盐，生成磷酸盐垢。后有磷酸盐和聚合物类阻垢剂的复合药剂，即使冷却水被高度浓缩，仍能充分发挥缓蚀和阻垢效果。最近几年来新的合成药剂不断出现，效果越来越好，具体的使用与水质条件有关，浓度一般为100ppm左右。加药剂处理后的有关国标：污垢热阻4.010-4mk/s碳钢缓蚀率0.125mm/y铜缓蚀率0.005mm/y2.粘泥的处理粘泥是水中藻类和细菌类增殖后，与从大气中洗涤出的灰尘等杂质构成的具有粘着性的软泥质的物质，这些粘泥物在管壁会影响水的流速、流量，附着在换热器管壁就要影响热交换能力，另外还会造成微生物对金属器壁的腐蚀，所以必须进行杀菌，粘泥抑制剂一般使用杀生剂。通常，杀生剂为氧化型与非氧化型杀生剂轮流交替使用，以防菌藻产生抗体。由于空调水系统多处于闹市区人员集中，杀生剂使用要求较高，首先无味并对人体无毒且杀菌效果好，如氯气就不能在空调系统中使用。3.水质管理3.1 浓缩倍数管理对空调循环冷却水系统来说，贮水量相对循环量的数值太小，因为空调冷却水设备的运行负荷往往变动较大，外界环境变化也大（如昼夜温差、湿度等），即使进行一定的强制排污，冷却水的浓缩倍数仍在变化，甚至变化较大。所以现场控制难度较大，因此，在水处理时，为了使冷却水的水质维持一定的范围内，需要建立自动浓缩和加药管理系统。由于水浓缩时，水中的各种离子随之浓缩，而电导正是反应水中离子浓度多少的数值，浓缩倍数与电导的增长基本上成正比，当水浓缩一倍时，电导浓缩0.930.98倍，所以一般采用浓缩倍数为3时水的对应电导率作为控制值，电导仪与电磁阀相联，同时与自动计量泵相联，当水浓缩倍数过高时，则电磁阀启动进行排污，同时加药泵启动，补入相应的被排污水带走的药量，这一套自动系统根据条件不同而需费用为25万元不等，所以很快被用户迅速接受。自动化的采用，使空调冷却水循环系统管理大为简化，实现了现场无人操作，只需每月进行一次或两次取样分析，适当调整控制条件，使现场操作准确无误，为进行化学水处理提供了很好的条件。3.2 药剂浓度的管理：平时，水处理药剂若不维持在一定浓度上，则不能充分发挥效应。而过量加药造成经济上的浪费，因此，加药要及时适量。目前，空调水系统加药一般分为两类，一是采用自动加药装置；二是根据计算量而采用连续滴加方式，这种方式也可保证水中药量浓度在有效范围内。3.3 日常监测最重要的水质管理是掌握补水和冷却水的水质，而且要把防患于未然的对策作为基本措施。但由于空调水系统一般现场不具备分析条件，一般都委托有关单位进行分析，由于采用自动化管理，所以监测分析可半月或每月进行一次，以便发现问题及时调整。腐蚀监测，采用现场挂标准试片，每月或两月测定一次。三、冷冻水处理冷冻水是只通过制冷机使其温度下降后再流向冷却工艺的循环水，主要用于中央空调和工厂中需低温冷却的系统。就冷却系统的构成而言，冷冻水分为密闭式和非密闭式，非密闭式又分为部分敞开式和喷淋式两种类型。中央空调冷冻水系统多为密闭式；工厂中冷冻水系统多为敞开式，如天津大沽化工厂某分厂7水；带有喷淋装置的冷冻水系统主要见于需进行空气洗涤和控制空气湿度的地方，如纺织厂、电子元器件制造车间等。上述几种不同形式的冷冻水系统，有着许多共同的特点。1.冷冻水的特点与一般循环冷却水相比较有以下几个特点：1.l 浓缩倍数基本保持不变。密闭式冷冻水系统在循环过程中，由于不与空气接触，没有蒸发，所以水量基本上没有损失。部分敞开式冷冻水系统仅是冷水池敞口部分暴露于空气之中，与空气之间的交换量很少，可以忽略不计，故在循环过程中几乎没有水量损失。带有喷淋装置的冷冻水系统，夏季在循环过程中有特殊的吸湿现象，即在循环过程中没有水量损失，反而因空气中的水蒸气进入系统而使系统中的离子浓度低于补充水。由于这种现象在某些地区引起冷冻水变化较大，也是药量损失的主要因素，应引起重视，采取相应措施。而在冬季由于对空气起增湿作用冷冻水有一定的浓缩。l.2 水温比较低，一般在1到20之间变化，大多数在6到12之间。1.3 水处理药剂为一次性投入，为了保证药剂的有效性，在指定的周期内排污换药。1.4 冷冻水对设备的危害主要是腐蚀，常因腐蚀原因出现红水现象。1.5 一般来说，贮水量与循环水量要小些。2.腐蚀机理冷冻水系统因其水量基本保持不变，水中钙、镁离子不因循环而增加，所以结垢趋势并不严重。系统主要存在的问题为溶解氧腐蚀，碳钢在水中由于形成微电池而引起腐蚀。腐蚀反应的过程可表示为：阳极反应FeFe2+2e阴极反应1/2O2H2O2e20H-在水中Fe2+20H-Fe(OH)2氢氧化亚铁极易氧化成红棕色的铁锈，这是冷冻水出现红水的主要原因。在敞开式和喷淋式系统中，由于系统部分暴露于空气中或与空气直接接触，系统中溶解氧的含量比较充足；在密闭式冷冻水系统中，溶解氧会因腐蚀的发生而迅速消耗，变的不充分。但这些系统仍会有少量的溶解氧存在，主要是通过阀门、管接头、泵的压垫漏进来的。此外，冷冻水系统虽然补充水很少，但