冷却水节能系统方案

冷冻、冷却水泵及循环水泵

自动控制系统节能方案目录1.冷却、冷冻控制系统概述2.水泵转速与节能率的关系3.方案设计4.控制方案5.系统主要特点6.关于冷冻水泵末端的压力问题一、冷却、冷冻控制系统的节能目录1.应用领域2.当前现状3.各种技术对策比较4.变频技术节能分析5.控制策略6.系统特点7.选型及型号说明二、循环水泵控制系统的节能8.售后服务9.总结冷却、冷冻控制系统概述在众多制冷设备中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照最大设计热负载(即最高气温时)选定的，且留有10%左右的余量。在一年四季中，水泵系统长期在固定的最大水流量下工作。由于季节、昼夜的温度变化及用户负荷的变化，设备实际的热负载在绝大部分时间内远比设计负载低。由图1可见，与决定水泵流量和压力的最大设计负载(负载率为100%)相比，一年中负载率在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上。一般冷冻水设计温差为6-8℃，冷却水的设计温差5-7℃最为理想，而事实上在全年绝大部分运行时间里，冷冻水、冷却水的温差仅为2-4℃、即水泵系统长期在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失、浪费了水泵运行的输送能量。冷却、冷冻控制系统概述因此，采用本节能控制系统，可使水泵的转速随室内温度的变化而自动调整转速(或自动停止、启动水泵)水泵全年平均节能率保证达到40%以上。水泵转速与节能率的关系对于水泵来说，流量Q与转速N成正比，温差ΔT与转速N成反比，杨程H与转速N的二次方成正比，而轴功率P与转速N的三次方成正比，下表告诉我们上述几量的变化关系：转速流量Q％温差T％杨程H％轴功率P％10010010010010090901118172.980801256451.270701434934.360601673621.650502002512.5水泵转速与节能率的关系显然，变流量控制系统的节能效果是十分突出的，请见下面的比较曲线：方案设计1.对于冷冻水泵组(管道并联)，安装1套相应功率的节能控制系统，采用一拖N的办法在多台冷冻水泵之间切换(视具体使用现场而定)。并且有自动和手动进行切换。

2.

对于冷却水泵组(管道并联)，安装1套相应功率的节能控制系统，采用一拖N的办法在多台冷冻水泵之间切换(视具体使用现场而定)。并且有自动和手动进行切换。

3.对冷冻泵及冷却泵组采用微电脑恒压供水控制系统，使水泵根据外界温度的变化及用户使用空调的状况，在不影响冷气效果的前提下实现对工频运行水泵“自动停止、自动启动”控制，最大限度地提高节能效果有效地降低值班人员的工作强度。控制方案A.对于冷冻水系统，低温冷冻水(出水)的温度由制冷主机控制(7℃左右)，一般来说，我们只需控制高温冷冻水(回水)的温度，即可控制冷冻水的温差。但是，对于一些用冷量变化较大的系统，尽管制冷主机对低温冷冻水(出水)有调节作用，但其温度仍有较大的波动。为此，我们采用两个温度变送器、一个PID温差调节器和一台变频器组成温差闭环控制系统，对冷冻水的出水、回水的温度进行控制，使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变化。冷冻水泵控制方案图

控制方案B.对于冷却水系统，由于其高温冷却水(出水)和低温冷却水(回水)的温度变化较大，为保证工艺需求，我们只能采用温差控制方式，即采用两个温度变送器、一个PID温差调节器和一台变频器组成闭环控制系统，对冷却水进行温差控制，使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。冷却水泵控制方案图

系统主要特点1.变频器闭环控制制电机，按工艺艺要求设定时、、出水温差，电电机输出功率随随热负载的变化化而变化，在满满足使用要求的的前提下达到最最大限度的节能能。2.由于降速运行和和软启动，减少少了振动、噪声声和磨损，延长长了设备维修周周期和使用寿命命，并减少了对对电网冲击。3.先进的设置和监监控及调节功能能改善了系统运运行特性使系统统使用方便。4.系统具有各种保保护措施，使系系统的运转率和和安全可靠性大大大提高。5.系统具有故障报报警及自动切换换功能(即变频器故障时时自动切换到原原工频系统运行行)保证了运行的可可靠性。关于冷冻水泵末末端的压力问题题冷冻水泵降低转转速运行，人们们担心会不会影影响末端压力不不足，导致缺水水现象。实际上上，由于转速虽虽然会使水泵供供水压力降低，，然而管道特性性的压力损失也也会随流量的减减少而减少，即即需要的压力也也会减少，供水水压力与转速的的二次方成正比比例降低，需要要压力(管道损失)则与流量的二次次方成正比减少少，二者可以相相互补偿。另外外，由于冷冻水水系统是一个闭闭环的水系统，，瓷瓶流动提供供动力，即水泵泵转速下降对冷冷冻水系统的正正常工作没有影影响，这与普通通的供水系统有有所区别。许多多单位的实践也也证明了这一点点。二、循环水泵控控制系统的节能能循环水泵的应用用领域循环水泵在供暖暖、空调等系统统中处于心脏位位置，为系统运运行提供动力，，因此是极为重重要的。然而，，在众多运行着着的循环水泵中中，由于各种原原因，这个"心脏"并不能发挥应有有的作用，应当当改善这些水泵泵，使之为业主主节省电费、为为国家节约能源源。循环水泵的当前前现状1.小区、楼宇、厂厂房的供暖、空空调负荷，会随随着外界的气象象条件而变化，，如果采用流量量调节的方法，，就要求循环水水泵的流量能容容易调节和控制制。尤其是现代代化的热网和智智能建筑与智能能小区，对这一一方面的要求是是迫切的。在在一般供热、空空调系统中，用用户侧采用二通通阀调节流量，，当总管上流量量减小时，压差差控制阀就会旁旁通掉多余的流流量，多余的压压头消耗在阀门门节流上。但是是，泵的流量没没有发生变化，，能量没有节约约。循环水泵的当前前现状2.旧有的系统，由由于选型不合理理，或系统实际际供热、供冷面面积发生变化，，造成水泵运行行压力和流量远远离额定工况，，产生诸如水泵泵电机超电流，，“大马拉小车车”等情况。当当水泵实际工工作点由于选择择不当或热网阻阻力减小时，水水泵工作点向右右移动，如下图图水泵与热网特特性曲线分析图图2所示：由图可见，当循循环水泵与管路路特性曲线不相相匹配时，如果果仍采用原水泵泵并不加节流时时，工作点将会会超过水泵最大大流量，长期运运行会烧毁电机机。为了不烧毁毁电机，就必须须采用阀门节流流，水泵工作点点将从C点移到A点，这样大量电电能消耗在阀门门节流上。由于于阀门开得过小小，会有大量管管网资用压头浪浪费在阀门上，，阀后压头减少少，远端用户水水量不足，造成成严重的水力失失调。循环水泵的当前前现状3.分期建设的热网网或房地产项目目中，供热、空空调面积加大后后，流量也要加加大，此时如果果按照一期完成成的负荷选择循循环水泵，二期期完成后，就得得重新换泵；如如果按照二期完完成后的负荷选选择循环水泵，，一期到二期这这段时间内就会会浪费很多能量量，而且系统运运行状况不佳。。当选择水泵流量、扬程过大造成“大马拉小车”时，在这种情情况下，如果不不采用节流，就就会使系统流量量过大，造成大大流量、小温差差的运行方式，，这显然是不经经济的。如果采采用节流，使流流量达到实际所所需要的，浪费费在阀门上的能能量一定会很大大，而且阀门老老是工作在节流流状态下，对阀阀门不利（因为为一般水泵出口口阀门是起关断断作用的，不适适合节流）。对对水泵而言，一一般这种情况下下，水泵会偏离离最佳效率点，，容易损坏。循环水泵的各种技术对策比比较针对以上三种情情况，人们有各各种各样的解决决方案，下面只只对水泵超电流流这种情况比较较以下各种方案案的优劣。阀门节流更换水泵换电动机并联运行切削叶轮采用变频初投资小中中小小高流量可调性差一般

一般

良好一般

很好系统安全性

差一般一般差一般好对电力负荷的影响无无无不好无较好增加供热面积与否能不能不能能不能能运行能耗大中中最大中小注：1，阀门节流指上上文提到的使电电动机不烧毁而而关小水泵出口口阀门方案；2，并联运行指设设置两台一用一一备的水泵，现现在一同运行，，不设备用；3，系统安全性是是指水泵、阀门门是否易于损坏坏，系统备用是是否得当；4，对电力负荷的的影响是指水泵泵启动安全性，，是否需要增容容。各种解决方案技术比较表变频技术节能分分析对循环水泵进行行变频控制有两两种策略，一种种为“定压变流量”，另一种为““变压变流量”;“定压变流量”的控制方式就就是通过变频器器恒定循环水泵泵的进出口压差差或最不利热用用户的资用压差差，来实现循环环水泵的变流量量运行。由下图图可以看到，如如果不采用阀门门节流的措施，，是无法按照系系统实际需要进进行调整的。如如果采用“变压压变流量”，根根本无须调节阀阀门，是最方便便和最节能的方方式。变频技术节能分分析下图为采用变频频后的节能比较较效果图，A为采用阀门节流流后的水泵工作作状态点，B为采用定压变流流量控制方式水水泵工作状态点点，C为采用变压变流流量控制方式水水泵工作状态点点，O为零点。由图可可见，采用变压压变流量，由于于功率和流量是是三次方的关系系，当流量下降降为额定流量的的80%时，功率下降为为原功率的51.2%，当流量下降为为原来的50%时，功率只有原原来的12.5%。节能效果不仅仅大大超过了阀阀门节流的方法法，也远胜于““定压变流量””。大量统计结结果表明，采用用变频后，每年年节约电量可达达30～60%，两年内即可回回收全部投资于于变频装置的成成本。变频技术节能分分析下图是按月份计计算的节能比较较效果图。很明明显：循环水泵泵采用"变压变流量"的控制方式是最最节能的。变频技术节能分分析循环水泵设置的的两种形式对于换热器来说，在运行期期间，换热器对对循环流量大小并无严格限限制。因此，循循环水泵的设置置一般如图所示示，换热站循环环泵与热用户循循环泵合二为一一。这种情况也也适用于采用吸收式冷热水机机组，吸收式冷水机机组的负荷调节节可以在10～100%内无极调节；冷冷水流量可在50～100%内无极调节，如如果采用两台机机组即可在25～100%内进行调节。变频技术节能分分析对于锅炉来说，锅炉循环流量一般不应小于额额定流量的70%，当循环流量过过小时，会引起起锅炉浸水管水水量分配不均，，出现热偏差，，导致锅炉爆管管等事故；同时时由于回水温度度过低，造成锅锅炉尾部腐蚀。。因此常采用双级泵系统。

对于压缩式式冷水机组，流流经蒸发器的流流量低于其额定定流量时，冷水水温度会很低，，甚至结冰，造造成喘振，可能能引起机器停车车，造成冷量波波动。所以，压压缩式冷水机组组也得采用双级泵系统。冷热源侧循环环泵一般采用定定流量运行，负负荷侧泵采用变变流量运行，以以适应负荷的变变化。控制策略对于流量-扬程曲线比较平缓循环水水泵，采用压差差控制比较困难难，可以采用流流量控制，就是是时时采集泵出出口流量的数值值，将其与当时时外温条件下为为保证室温所需需要的流量比较较，进而通过变变频控制水泵流流量，实现系统统的变流量运行行。

但是一个个问题是，流量量的测量比较麻麻烦，尤其对于于大管径的流量量测量装置，造造价十分昂贵，，我公司技术人人员在综合研究究国内外供热/空调现状的基础础上，推出了独独特的控制策略略。控制策略不论供热/空调系统是采用用质调节、量调调节，还是质量量并调的调节方方式，系统供回回水温度在室内内温度要求恒定定、室外温度已已知的情况下，，都是系统循环环流量的单值函函数，这样，时时时采集系统回回水温度或分集集水器的压差，，并反馈至变频频器中，与系统统在当时外温条条件下计算出的的回水温度或压压差进行比较，，指导变频器控控制循环水泵的的运行频率。对对于不同的供供热/空调系统，是采采用压差控制、、流量控制还是是温度控制，应应当综合考虑水水泵流量特性、、系统调节方式式，各种系统参参数变送器的取取得难易与否来来确定。控制策略这套控制策略实实现于变频控制制柜中非常容易易，并可以通过过一定的通讯方方式与上位机联联系，实现集散散式控制。系统特点变压变流总能量实现“按按需供给”高效节能，高达达30～60％，优于定压变变流量控制供回水压力、温温