關(guān)于冷水機組的運行控制分析理工論文

　　前言

　　目前的冷水機組及其內(nèi)部制冷機的技術(shù)改進已經(jīng)使得它們的能耗大大降低,但是在大型建筑物中,空調(diào)系統(tǒng)冷水機組的能耗仍占整個建筑物能耗的約為 1/3。 冷水機組種類繁多,針對冷水機組的制冷熱力學原理不同,制冷機分為壓縮式制冷機與吸收式制冷機;對于壓縮式制冷機對于其對制冷劑的壓縮形式不同,分為往復式壓縮機、螺桿式壓縮機與軸流式壓縮機、離心式壓縮機;對于吸收式制冷機只對制冷劑工質(zhì)進行區(qū)分類型。壓縮式冷水機組使用方便,很少受到環(huán)境限制,吸收式冷水機組節(jié)省電能,但相對于壓縮式冷水機組來說并不節(jié)省一次能源。

　　2.影響冷水機組功耗的因素

　　對冷水機組能耗影響比較大的水系統(tǒng)運行參數(shù)是:冷水供水溫度,冷卻水流量和冷卻水進水溫度。冷水供水溫度上升,制冷機 COP 值將單調(diào)增大。降低冷卻水流量,將降低制冷機冷凝器的傳熱效率,冷卻水出水溫度上升,對制冷機 COP 值的影響是負面的。冷卻水出水溫度上升,意味著制冷機冷凝溫度和冷凝壓力都已增加,這時制冷機COP 值將下降。

　　3.冷水機組的其他部件節(jié)能調(diào)節(jié)

　　任何部件工作狀況的調(diào)節(jié),都是因為負荷的變化導致以原來的工況將無法提供適合的能量,并且更浪費能量。由于冷水機組是一個完整關(guān)聯(lián)緊密的整體,這種調(diào)節(jié)往往不是只有一兩個部件工況改變。

　　3.1 蒸發(fā)器的調(diào)節(jié)

　　調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的制冷量以適應負荷的變化,維持被冷卻物溫度一定。對蒸發(fā)器的調(diào)節(jié)還包括蒸發(fā)器的供液量、蒸發(fā)壓力(溫度)的調(diào)節(jié)。

　　通常調(diào)節(jié)蒸發(fā)器一般屬于開關(guān)控制,對于多臺蒸發(fā)器為同一對象服務的制冷系統(tǒng),還可以控制蒸發(fā)器工作的臺數(shù)來調(diào)節(jié),并且還可以采用延時調(diào)節(jié)。延時調(diào)節(jié)的特點是控制每臺蒸發(fā)器停開的上下限都一樣,只是每臺蒸發(fā)器的停開都有一定的次序,并有一定的延時。

　　蒸發(fā)器的供液量隨著不同的負荷有不同的設定值。供液量過多時,將導致蒸發(fā)壓力變大,使得蒸發(fā)溫度變高,冷卻物溫度不能降低到所需溫度。

　　蒸發(fā)器的壓力變化表示蒸發(fā)器負荷的變化,調(diào)節(jié)蒸發(fā)壓力也意味著對蒸發(fā)器的制冷量進行調(diào)節(jié)。并且與供液量的多少相關(guān)。

　　3.2 冷凝器的調(diào)節(jié)

　　冷凝器的工作應當與壓縮機的制冷量相匹配。冷凝器調(diào)節(jié)的目的是在制冷系統(tǒng)內(nèi)保持相應的冷凝能力,并維持一定的冷凝壓力。冷凝壓力太高,會導致壓縮機功耗增大,而且還容易引起事故;冷暖壓力過低時,膨脹閥的通過能力下降,從而導致蒸發(fā)器供液不足。

　　一般大型空調(diào)系統(tǒng)中使用的都是水冷式冷凝器,可以控制冷卻水的流量來調(diào)節(jié)冷凝器的能力及維持一定的冷凝壓力。當冷凝壓力下降時,減少冷卻水流量,不僅使冷凝壓力上升至設定值,還可以減少冷卻水泵能耗;反之冷凝壓力上升,增大冷卻水流量,使冷凝壓力下降至設定值,但制冷機中壓縮機功耗將下降。

　　4.單機組調(diào)節(jié)

　　由于離心式冷水機組的高效率,它在空調(diào)工程中被廣泛采用。以下對單臺冷水機組的調(diào)節(jié)中只對離心式冷水機組與吸收式溴化鋰冷水機組進行分析說明。

　　4.1 離心式冷水機組調(diào)節(jié)

　　離心式冷水機組其壓縮機為離心式,因此對于這種冷水機組的調(diào)節(jié)主要以改變壓縮機轉(zhuǎn)速和改變導葉角度。并且會輔助以調(diào)節(jié)冷凝器的冷卻水量與冷卻水供水溫度。

　　所以離心式壓縮機的穩(wěn)定工作范圍在喘震點與滯止工況點之間,調(diào)節(jié)流量不能超過此范圍。

　　1) 轉(zhuǎn)速降低可導致制冷量急劇減少,當轉(zhuǎn)速在 100%~80%范圍內(nèi)變化時,制冷量可知 100%~50%范圍內(nèi)變化。改變轉(zhuǎn)速的方法節(jié)能性最好。

　　2) 進口導葉使葉輪進口的絕對速度 c1有預旋,從歐拉公式可知導葉不僅使能量頭改變,同時也使流量改變達到調(diào)節(jié)制冷量的目的。通過導流葉片的調(diào)節(jié)可以使壓縮機在最大壓頭下任意點運行。當機組負荷降低時,導流葉片開始關(guān)閉,機組平穩(wěn)減載到所需的負荷。采用進口導葉調(diào)節(jié)可以使喘震點在很小制冷量處才會發(fā)生。筆者認為在出口處的安裝角也可以同時做調(diào)整。

　　3) 冷凝器的供冷卻水溫與冷卻水量將使得冷凝器內(nèi)壓力的變化,導致壓縮機的工況需要變化。但是這種調(diào)節(jié)一般不是完全以節(jié)能為目的,需要配合壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)一起使用。

　　4.2 吸收式溴化鋰冷水機組調(diào)節(jié)

　　吸收式溴化鋰冷水機組的制冷量幾乎與稀溶液的循環(huán)量成正比。因此,通�？梢栽谙∪芤汗苌显O調(diào)節(jié)閥,控制流量;或在稀溶液管上設三通調(diào)節(jié)閥,旁通一部分稀溶液到發(fā)生器出來的濃溶液中,以減少進入發(fā)生器的稀溶液流量。這種調(diào)節(jié)法的實質(zhì)是,根據(jù)冷負荷確定供給發(fā)生器的稀溶液量,而不改變循環(huán)倍率,故發(fā)生器的單位熱負荷可以不增加,經(jīng)濟 性好。

　　5.冷水機組群的調(diào)節(jié)

　　大型的空調(diào)系統(tǒng)中,一般使用的是冷水機組群。合理的控制冷水機組群中運行臺數(shù)的加載與卸載,可以降低冷水機組的能耗,有利于整個空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。 冷水機組最高的 COP 一般不是在滿負荷情況下,而是出現(xiàn)在部分負荷時。以往控制策略是以空調(diào)負荷來控制冷水機組的啟停,基本不考慮單臺冷水機組的 COP,一般都是接近在線運行冷水機組全部為滿負荷運行的狀態(tài)下才考慮加載�，F(xiàn)在的研究表明,多開一臺冷水機組能使在線運行的所有冷水機組都處于最佳或者比較好的 COP,在一定條件下也能節(jié)省能量。但這要看具體使用的冷水機組的特性。

　　實際應用中要根據(jù)工程使用的冷水機組的實際運行數(shù)據(jù),計算出他們在不同臺數(shù)運行時的啟停負荷切換點。冷水機組型號不同,組合不同,以及隨著冷水機組經(jīng)過一段時間使用,實際運行特性不斷在變化,這些節(jié)能的啟停切換點也是在不斷變化的。

　　為了減少工作量,可以建立一個自適應的數(shù)據(jù)庫,根據(jù)冷水機組功率及其 COP 值,自動計算出不同冷水機組臺數(shù)節(jié)能啟停切換點,更新當前使用數(shù)值。

　　另外要注意到是對于冷水機組群臺數(shù)啟�？刂�,由于是根據(jù)負荷的要求進行調(diào)節(jié),所以負荷的測量計算一定要準確,不然供需不平衡,也將浪費能量。

　　6.小結(jié)

　　綜上所述,本文總結(jié)得出以下幾點:

　�、艑�冷水機組的蒸發(fā)器與冷凝器調(diào)節(jié)進行了分析。蒸發(fā)器由于與負荷直接相關(guān),控制調(diào)節(jié)的方法相對簡單。冷水機組中蒸發(fā)器一般為多臺,因此調(diào)節(jié)方法一般是工作臺數(shù)的控制,隨負荷增減來控制蒸發(fā)器臺數(shù)的增減。冷凝器的調(diào)節(jié)主是 為了配合冷水機組的制冷量。為了保證一定冷凝能力與冷凝壓力,冷凝器的調(diào)節(jié)涉及到了冷卻水的供水溫度、冷卻水循環(huán)水量和冷水機組中的壓縮機功耗。冷凝器壓力增大時,為使壓力下降,增大冷卻水循環(huán)水量或降低冷卻水供水溫度,會導致冷卻水水泵與冷卻塔中的風機功耗增大,但是冷水機組中的壓縮機功耗降低;冷凝器壓力減小時,為使壓力上升,減小冷卻水循環(huán)水量或提高冷卻水供水溫度,會減少冷卻水水泵與冷卻塔中的風機功耗減小,但是冷水機組中壓縮機功耗將會增大。

　�、茖�單機組的調(diào)節(jié)作了分析,離心式冷水機組的調(diào)節(jié)與離心式水泵調(diào)節(jié)相似,轉(zhuǎn)速降低可導致制冷量急劇減少,改變轉(zhuǎn)速的方法節(jié)能性最好。吸收式溴化鋰冷水機組的負荷控制調(diào)節(jié)可以通過減少稀溶液的循環(huán)量。無論是對稀溶液進行節(jié)流而減小循環(huán)量還是使用旁通管以減少進入發(fā)生器的稀溶液量,經(jīng)濟性都很好。而冷水機組群的節(jié)能運行調(diào)節(jié)現(xiàn)在處于多臺冷水機組的啟�？刂�,現(xiàn)在的研究表明,多開一臺冷水機組能使在線運行的所有冷水機組都處于最佳或者比較好的 COP,在一定條件下也能節(jié)省能量。

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