王健臣
广州地铁集团有限公司
摘要：本文通过探讨中央空调水系统自动控制调节策略，旨在寻求更适合现场实际使用的自动调节方法。通过理论与实际测试，总结寻找适合中央空调水系统稳定控制调节的方法。
关键词：二通阀、压差旁通、控制策略、压差、流量
引言：中央空调水系统在投入运行过程中常因现场温度变化需要调节设备运行参数匹配已达到温度调控均匀并节能减耗的作用，但在实际使用过程中系统控制策略及系统自动控制程序与现场难以匹配，调节困难，常常出现调控滞后与现场需求不符合而导致过冷或过热，无法达到稳定有效地控制，也不利于节能。
一．控制策略原理及方法讨论
图1.中央空调水系统简图
车站空调水系统主要由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及各末端换热设备组成，其中需要变动调节的为冷冻水系统，即是冷冻变频水泵、电动二通阀、压差旁通阀、空调柜变频风机。二通阀以设定温度为目标值，当现场温度大于目标值时，PID控制程序调节二通阀开度开大，直至温度下降接近目标温度；当实际温度低于目标温度时，二通阀开度变小，直至温度上升接近目标温度。当二通阀在开大变小同时，水系统管路中的回水总管流量发生变化。为保证冷水机组运行所需的流量，分集水器之间设置的压差旁通阀需根据二通阀的变化为变化（具体压差旁通阀以水路中最不利点压差恒定值作为控制目标）。具体变化过成为二通阀关小，末端设备流量变小，此时旁通阀需开大，保证回水总流量恒定，使得冷水机组稳定运行，反之亦然。在控制的同时，冷冻水泵频率使用PID算法，以冷冻水供回水温差小于5度为目标值来进行控制频率，实际温差大于设计温差（5度）时，提高频率；反之降低频率。
二．现场调试前提条件
1.排除管路空气，确保水管路中水量充足。观察排水阀排出水柱，充盈连续则可判断管路中基本无空气堵塞，水量充足。
2.测试确认各类传感器准确性。测试流量计、压差传感器、温度计、电动二通阀、手动闸阀、压力表
手动阀：将末端进出水管路手动阀全关，则手动阀前面的压力表读数差值应接近0，两个压力表读数基本相同。
流量计：系统管路中的流量计作为系统流量读取最直观的工具，需要准确，方可确保后续调节的参数准确性。先将水系统中的水泵开启，流量计有一定的读数，此时将流量计所对应的管路手动阀全关，此时流量计的读数应为0，并随着手动阀的逐渐开大流量计逐步增大最后稳定。
压差传感器：为水管路中的电子传感器，可通过开关阀门读取不同参数并于旁边的机械压力表参数做对比进行判断。
电动二通阀：电动二通阀主要调控水系统末端设备流量大小，其准确性对调试十分重要。可将二通阀全关，读取旁边机械压力表读数，接着再将前面的手动阀全关，此时如压力表的数值有变小，证明二通阀不能完全关闭，尚有部分水流过，需校正二通阀的准确性。
温度计：水系统管路上的电子温度计可与水银温度计对比校正。
3.水系统流量平衡调节
确保水系统管路中各个控制阀门及传感器的准确性后，需对谁系统中的管路流量平衡进行调节，使得水系统各个末端设备流量分配平衡达到设计的参数。此时须将水系统中的两台冷冻水泵开至最大频率，末端设备二通阀及手动阀全开。准备好后开始调节，首先先根据水泵设计的扬程参数，通过调节出水管路手动阀，使其扬程达到设计值，同时观察回水总管处流量计读数是否达到设计要求，并根据实际情况调节，使得回水总管流量满足设计要求。接着观察末端空调柜等设备流量读数，看是否与设计参数相符，两个大系统空调柜流量读数应一致，若有差距需调节供水管上的阀门，使得流量均衡分配。其余各个末端设备，均需一一测试流量匹配。
三． 现场数据勘测计算
根据以上的控制策略初步构想，当冷水机组流量小于其最小运行流量时机组无法运行，小于额定流量时进出水温差会大于5度。为了使冷水机组能够稳定节能运行，需要压差旁通阀与二通阀能够相互匹配调节，并以冷水机组实际流量作为调控的目标值，而根据现有的传感器及调控计算程序，可选取最不利点末端设备的压差数值的恒定作为调控目标，进而间接控制水流量，这个压差恒定数值需根据现场测试数据总结得出，以下为现场测试相关数据及选取的判断依据。
图2.中央空调水系统图
1.设备相关参数
单位：流量（m³/h），温度（摄氏度），压差（Kpa）
冷水机组（最小运行流量70m³/h，最大运行流量140m³/h，设计进/出水温度为12/7度）
冷冻水泵（最小流量70m³/h，最大流量130m³/h）
主要末端设备AHU-A01/B01(最大流量65.3m³/h)
2.相关测试参数
（1）AHU-B01流量变化，压差值与冷水机组流量的变化关系。
表1.AHU-B01参数变化
由表可看出随着二通阀的开度变小，AHU-B01压差变大，冷水机组流量变小，此时冷水机组温差逐步增大并在流量为120时温差超过5度，由此可初步判断，冷水机组流量不宜低于120m³/h。
冷冻水泵频率变化
表2.冷冻水泵参数变化
由表可看出，水泵频率下降时，冷水机组流量下降，温差变大，末端设备压差值在变小。当流量小于100m³/h时，温差大于5度。此表可初步判断冷水机组流量应保持在100m³/h以上。
压差旁通以末端设备AHU-B01压差目标来匹配控制
表3.压差旁通变化与末端设备二通阀变化
由表可看出，当选取末端设备AHU-B01压差定值为70kpa目标值来控制时，压差旁通保持一定开度可基本保证冷水机组流量在恒定值范围内，此时温差的变化可保持在5度范围内，满足使用要求。
综上，可初步确定：
（1）二通阀以现场温度控制目标作为调控目标
（2）压差旁通阀以最不利末端设备压差目标值作为调控目标
（3）冷冻水泵以冷水机组进出水温差目标值5度作为调控目标
四．结语
通过调节二通阀、冷冻泵、压差旁通阀之间的开度，得出数据进行观察对比，证明水系统运行中，流量对冷水机组的影响至关重要，调试策略应以流量变化为调试目标，从而保证冷水机组稳定运行。通过实际数据测试后，确定流量恒定选取最不利点末端设备的压差恒定值作为PID程序计算值，同时匹配冷冻泵、二通阀、压差旁通阀的特性，经过调试可初步达到冷水机组稳定节能运行的效果。
参考文献：
[1]汪训昌. 论空调水系统的水力平衡动态调节与节能.暖通空调，2005，35 增刊。
[2]涂逢祥，等.建筑节能技术.北京：中国计划出版社，1996。
[3]王晓松，暖通空调水系统水力平衡调节 中国建设信息供热制冷专刊，2003（4）。
[4]陆耀庆，供暖通风设计手册 北京：中国建筑工业出版社，1987
[5]李玉衡，蔡小兵，郭林.中央空调系统模糊控制节能技术及应用. 北京：中国建筑工业出版社，2009
论文作者:王健臣
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/13
标签：流量论文; 冷水机组论文; 水泵论文; 水系论文; 设备论文; 目标值论文; 读数论文; 《建筑模拟》2018年第32期论文;