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    圖解壓差控制法原理【冷凍水泵變頻控制方式】

    2020-07-01  明哲工作室

            數據中心冷凍水系統常采用閉式系統設計,相比開式系統,它的控制方式更為多種多樣,既可以采用壓差控制,也可以采用溫差控制,實際工程中由于壓差控制系統慣性小,壓差傳遞非常快捷,比溫差控制法反應速度快,適合瞬間變化負荷。當不利末端支路關閉后由于靜壓的傳遞作用,臨近支路壓力可以取代最不利支路,從而使負荷的變化能夠通過壓差的變化及時地反映出來,控制方式及時可靠,采用壓差控制更為方便快捷。

    一、壓差控制法

            壓差控制法的工作原理是根據供回水管道之間的壓差信號去控制水泵變速調節的一種控制方法。當數據中心末端機房空調調節時,系統壓差會因為末端負荷的變化做出反應,從而引起壓差控制點壓差的變化。壓差控制法以壓力為控制參數,由于壓力傳遞非常及時,所以系統慣性小,反應速度快。

            按照壓差控制點位置的不同,壓差控制法可分為分集水器壓差控制法、供回水總管壓差控制法和最不利末端支路壓差控制法。

    1、分集水器壓差控制法

            在分集水器分別設置測點,測試兩端壓力差值,并和設置壓差比較。當壓差增加時,就減小水泵頻率;當壓差減少時,就增加水泵頻率;所以這種控制方法簡單操作,工程實施方便,非常容易實現,如圖1

    圖1  分集水器壓差控制法  

      2、供回水總管壓差控制

            也可以在供回水總管分別設置壓力測點,計算兩端壓力差值,并和設置值比較。當壓差增加時,就減小水泵頻率;當壓差減少時,就增加水泵頻率;如圖2,另外壓差控制水泵轉速,采用多臺水泵并聯時,所有并聯水泵必須同步變速調節運行。

      圖2 供回水總管壓差控制

    3、最不利末端支路壓差控制

            在節能方面,由于供回水總管壓差控制法和分集水器壓差控制法的節能效果太差,逐漸被干管中點壓差控制閥和最不利末端支路壓差控制法取代。   

            最不利末端支路壓差控制法,就是在末端支路設置壓力傳感器和變聲器,當實際壓差小于壓差設定下限時,就增加水泵轉速;當實際壓差大于壓差設定下限時,就減少水泵轉速。如圖3。

      圖3 最不利末端支路壓差控制

            在實際數據中心冷凍管網中,由于所有末端機房空調均設置調節二通閥門,任何一個閥門動作,均會對其他末端支路造成擾動,因此,為了維持末端流量的需求,其他末端支路二通閥也會作出相應的調整,使水系統水量重新進行分配達到平衡。最終的調節結果是,管路阻抗不斷變化,最不利末端管路壓差信號偏離設定值,這種偏差很難在供回水總管壓差控制法和分集水器壓差控制法中反映出來,而這個就是末端支路壓差控制的優勢,從實際運行情況來看,最不利末端支路壓差保證了,其余末端壓差也基本得到了保證。        

    4、壓差控制設定點的影響

            從系統平衡和水力穩定性考慮,壓差設定值越大,系統平衡能力和水力穩定性越好。但壓差設定值過啊,有可能使末端調節閥開度過小,管網系統阻力增加,水泵的工作點左移,效率下降,嚴重影響變頻水泵的節能效果;若壓差設定得過小,可能使末端流量過小,無法滿足機房制冷要求。因此,壓差控制值選定,對系統穩定性和節能運行十分關鍵。

            在數據中心現場,整個空調自控系統從設計到安裝、調試一般交給自控公司來完成,由于壓差控制點位很難確定,往往設計者也無法確定最不利末端支路壓差設定值。現場施工為了施工和調試方便,加上系統水力不平衡等原因,往往將壓差設定值選的較大,以滿足實際運行的需要,這就會導致水泵能耗的增加。

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