一次泵变流量系统training

1、冷冻水一次泵变流量系统冷冻水一次泵变流量系统VPFVariable Primary Flow特灵上海：郑小庆特灵上海：郑小419内容提要1.变流量系统介绍2.系统控制3.系统优点4.技术关键5.特灵的优势为什末推VPF?ChillerCooling TowerWater PumpsAnnual Chiller Plant Energy Consumption年冷冻机房能耗kwh1970 s2000s73%4%23%58%36%6%冷冻机房系统回顾：冷冻机房系统回顾：?冷冻水一次泵定流量?冷冻水一次泵定流量，二次泵变流量?冷冻水一次泵变流量一次泵定流量，用户侧变流量

2、(CPF)?末端二通调节阀与室温传感器?旁通管设压差旁通阀DP问题：主机部分负荷VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！500 m3/h300 m3/h200 m3/hT2满载时每天100吨给养给养基地空调箱两通控制阀变频器压差传感器冷水生产侧冷水分配侧旁通管Chiller #2Chiller #1SUPPLYDEMAND?末端二通调节阀与室温传感器，闭环?旁通管，无压差旁通阀一次泵定流量，二次泵变流量 (Decouple)问题：主机部分负荷VS 一次侧水泵满负荷大部分时间每天30吨给养?每天100吨到过度站?其中30吨运到山顶?其余70吨运回给养基地过度站给养基地二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量加

3、/减冷冻机，供水温度，或旁通水流方向当旁通水流量支援供水时，也就是旁通管内的水流方向是从回水侧流向供水侧，加机；或，当供水温度大于设定值时，表明投入的主机数量不够，加机旁通水流方向和水流量当旁通管内的水流是从供水侧流向回水侧，并且旁通水流量达到一台主机水流量的 110%，减机；Minimal pressure drop in bypass pipe负荷侧冷水生产侧负荷侧冷水生产侧二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量加/减冷冻机，在保证供水温度的前提下，旁通管内的水流总是从供水侧到回水侧或者是零。假如在T4处设一个流量传感器 F，则可以计算旁通流量M：加机时水流方向的判断：热平衡：T1(F-M)+

4、T3*M=T2*FM0时，也就是（ T2-T1)/(T3-T1)0也就是T2-T10减机时水流方向和水流量的判断：减机时水流方向和水流量的判断：热平衡：F*T4+M*T3=(F+M)*T5M=F*(T4-T5)/(T5-T3)T5-T30，同时M110%*一台主机的蒸发侧水流量时T1T2T5T4FT3负荷侧M冷水生产侧设计时，T1，T5不需要设传感器前2种系统的问题？?部分负荷，能耗浪费?水泵与冷冻机一一对应，不灵活三个环路：1.室温与末端两通阀2.末端最不利压差与水泵变频器3.最小流量时：蒸发器流量(或压差)与旁通阀蒸发器侧变流量，用户侧变流量蒸发器侧变流量，用户侧变流量(VPF)主机部分负

5、荷VS 水泵部分负荷，节能！每天30吨给养时每天70吨到过度站过度站给养基地只运30吨给养二次泵系统一次泵变流量系统二次泵和一次变流量系统技术比较一次泵1 机1泵无, 因此:? 减小冷冻机房? 减少管道、管线等? 由二次侧阻力降选泵（盘管、控制阀、管道等）? 最不利末端压差进行控制? 二次侧节能二次（输送）泵? 全程阻力降选泵（蒸发器，盘管、控制阀、管道等）? 同左? 全程节能旁通管? 没有阀门等阻碍物? 设计为 最大 单台冷冻机流量? 压差旁通阀? 设计为最大单台冷冻机的最小允许流量（额定冷量差额50%）加/减载依据二次侧供水温度（旁通水流方向）/旁通水流量电流量流量测定旁通流量蒸发器流量（

6、或蒸发器压差）冷水机组部分负荷效率比较500Rt 机组效率比较 - 定流量 vs. 变流量0.4000.5000.6000.7000.8000.9001.0001.1001.2001.3001.4001.5001.60010%20%30%40%50%60%70%80%90%100%部分负荷系数部分负荷系数机组效率 kW/ton定流量变流量?冷水机组性能保证CH530控制器的控制性能?自控系统设计一次泵变流量的可行性来自一次泵变流量的可行性来自?UCP2Feedback7 o C? oUCP 2CH 530CH 530Feedback7 o C? oFeedforward流量和温差的关系流量和温

7、差的关系?Tons = gpm x ?T ?当流量减少50%, ?T 加倍，在这种情况下，?冷冻机的控制会卸载压缩机，或者?冷冻机在安全保护下关闭Capacity Controlw/o Water Flow Compensation304050607080901001101201300:00:000:10:000:20:000:30:000:40:000:50:00Time (hour:min:sec)Water Temp degF-500.00-300.00-100.00100.00300.00500.00700.00900.001,100.001,300.001,500.00Water F

8、low gpmEvaporator Water FlowEvap Entering Water TempEvap Leaving Water TempChiller offChiller offChiller on50% Flow Reduction多机瞬时流量变化（增加一台机组时）运行的冷冻机台数流量变化150%233%325%420%517%*当隔离阀打开时时% 流量变化率 = 1 (运行机组台数 ) / (运行机组台数 + 1)With CompensationCapacity Controlwith Water Flow Compensation30405060708090100110

9、1201300:00:000:10:000:20:000:30:000:40:000:50:00Time (hour:min:sec)Water Temp degF-500.00-300.00-100.00100.00300.00500.00700.00900.001,100.001,300.001,500.00Water Flow gpmEvaporator Water FlowEvap Entering Water TempEvap Leaving Water Temp12C1500 m3/h7C1500 m3/h12C?P1500 m3/h2500 m3/h3一次泵变流量系统设计工况12

10、C7C12C7C12C7CT4T37C旁通阀流量计关闭DDC设定最小流量远端压差500 m3/h12C600 m3/h7C600 m3/h12C?P300 m3/h1300 m3/h2off312C7CTR1TR27C旁通阀关闭流量计设定最小流量机组设定温度TCSDDC系统设定温度TSSCH53060% RLA7C12C60% RLA一次泵变流量部分负荷12C600 m3/h7C600 m3/h10C?P500 m3/h1500 m3/h2off310C7CTR1TR27C旁通阀流量计设定最小流量机组设定温度TCSDDC系统设定温度TSSCH53060% RLA7C10C60% RLA二次泵系

11、统部分负荷7C400 m3/h12C100 m3/h7C100 m3/h9.5C?P200 m3/h12off39.5C7CTR1TR27C旁通阀打开流量计设定最小流量机组设定温度TCSDDC系统设定温度TSSCH53020% RLA系统流量95%(可变)?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12C500 m3/h7C500 m3/h12C?P500 m3/h12off312C7CTR1TR27C旁通阀打开流量计设定最小流量机组设定温度TCSDDC系统设定温度TSSCH53095% RLA加机逻辑off减机的控制原理减机的控制原理减一台冷冻机依据减一台冷冻机依

12、据: 系统流量 (gpm) 系统负荷 (ton) 压缩机马达运行电流 (RLA)1)%RLA(%?运行机组台数运行机组设定12C400 m3/h7C400 m3/h12C?P200 m3/h1200 m3/h2off312CTR1TR27C旁通阀关闭流量计12C7C40% RLA7C40% RLA减机原理以运行电流为依据DDCCH530CH530CH530减机的逻辑判断举例?2台机组运行在 40% RLA?关闭一台机组后，剩余一台机组运行在 80% RLA?判断是否关闭一台机组?12%440%85%?0%?885%0?YesVPF 系统优点系统优点?水泵能耗降低1.系统部分负荷，水泵部分负荷运

13、行2.多台水泵在低速下运行?冷冻机超量供水1.产生额外冷量（由于%RLA控制）2.降低冷冻机、冷却水泵、冷却塔运转时间?冷冻机与水泵单独控制?降低初投资定流量水泵定流量水泵VS 变流量水泵之耗电量变流量水泵之耗电量定流量水泵 和 定流量主机时间段设计时数Total负荷Loading %100255075100运行时数Running Hrs4,5005001,7001,8005004,500运行冷吨数ACT Running Tons125250375500主机效率KW/TON0.6180.6330.4850.5210.618水泵功率Pump KW：4545454545水泵运行台数Pump Rat

14、ed Nos：11111主机耗电39531.25206125351675154500751,831水泵耗电Pump kWh Consumed22,50076,50081,00022,500202,500变流量水泵 和 变流量主机时间段设计时数Total负荷Loading %100255075100运行时数Running Hrs4,5005001,7001,8005004,500运行冷吨数ACT Running Tons125250375500主机效率KW/TON0.6180.67350.4980.5250.618水泵功率Pump KW：45.000.705.6318.9845.00水泵运行台数

15、Pump Rated Nos：11111主机耗电42093.75211650354375154500762,619水泵耗电Pump kWh Consumed3529,56334,17222,50066,586kWh Deferential 节电数额kWh19,58661,41344,1280125,127100%0.6180.618部分负荷时数部分负荷时数?主机控制器的革命?节约初投资 水泵占用空间 水泵的配电线路 冷冻水管路?节约运行费用 水泵耗电一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量一次泵变流量系统的经济优势一次泵变流量系统的经济优势?节省初投资 节省一次泵

16、减小了机房面积 节省了水泵相关的管道接管和管线?节省运行费用 比一次泵定流量系统 节省2030% 比二次泵变流量系统 节省57% 对半导体洁净工厂有更大的节能潜力VFP systems:一次变流?Reduces total annual plant energy 3-8%?减少机房能耗 3-8%?Reduces first cost 4-8%?减少初投资 4-8%?Reduces life-cycle cost 3-5%?减少设备周期费用 3-5%?*Relative to conventional Decoupled chilled-water systems. 一次泵变流量系统的技术关键一

17、次泵变流量系统的技术关键?冷冻机的最小流量/变化率限制?冷冻水泵的最低频率?旁通调节阀最低流量控制?高性能的自控系统机组变流量性能指标机组变流量性能指标?蒸发器允许的最低流量?可允许的流量变化率冷冻机的蒸发器最小流量冷冻机的蒸发器最小流量?选择尽可能低最小流量的冷冻机?最小流量取决于 蒸发器类型、回程、管束尺寸 和所要求的机组效率、温差一起决定?最小流量的范围（离心机） 500 Ton：设计流量的2535% 750 Ton：设计流量的2545% 1000 Ton：设计流量的2560%可允许流量变化率可允许流量变化率?一次变流量系统中冷冻机选型的重要参数 冷冻机处理/应对流量变化的能力 定义为“

18、每分钟相对设计流量的变化率”?可允许流量变化率越高越好?1台冷冻机开启到2台冷冻机开启引起的流量变化: 具有 2%/分钟可允许流量变化率的机组需要30分钟达到稳定 具有 10%/分钟可允许流量变化率的机组需要5分钟达到稳定 具有 30%/分钟可允许流量变化率的机组只要1.6分钟达到稳定一次泵变流量的安全性一次泵变流量的安全性最小流量的保证 旁通管?保证最小流量的方法 流量的精确测定 旁通管及旁通控制阀跳出思维定式跳出思维定式?水泵的作用是输送冷冻水?冷冻机的作用是制造冷冻水?水泵和冷冻机的控制可以分开!?水泵的台数?冷冻机的台数我们的优势我们的优势?离心机、螺杆机都可做变流量?离心机(With Flow Compensation）1. 最