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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部制冷機的技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)使得它們的能耗大大降低,但是在大型建筑物中,空調系統冷水機組的能耗仍占整個(gè)建筑物能耗的約為 1/3。 冷水機組種類(lèi)繁多,針對冷水機組的制冷熱力學(xué)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(jìn)行區分類(lèi)型。壓縮式冷水機組使用方便,很少受到環(huán)境限制,吸收式冷水機組節省電能,但相對于壓縮式冷水機組來(lái)說(shuō)并不節省一次能源。
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運行參數是:冷水供水溫度,冷卻水流量和冷卻水進(jìn)水溫度。冷水供水溫度上升,制冷機 COP 值將單調增大。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(zhù)制冷機冷凝溫度和冷凝壓力都已增加,這時(shí)制冷機COP 值將下降。
3.冷水機組的其他部件節能調節
任何部件工作狀況的調節,都是因為負荷的變化導致以原來(lái)的工況將無(wú)法提供適合的能量,并且更浪費能量。由于冷水機組是一個(gè)完整關(guān)聯(lián)緊密的整體,這種調節往往不是只有一兩個(gè)部件工況改變。
3.1 蒸發(fā)器的調節
調節蒸發(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)器的調節還包括蒸發(fā)器的供液量、蒸發(fā)壓力(溫度)的調節。
通常調節蒸發(fā)器一般屬于開(kāi)關(guān)控制,對于多臺蒸發(fā)器為同一對象服務(wù)的制冷系統,還可以控制蒸發(fā)器工作的臺數來(lái)調節,并且還可以采用延時(shí)調節。延時(shí)調節的特點(diǎn)是控制每臺蒸發(fā)器停開(kāi)的上下限都一樣,只是每臺蒸發(fā)器的停開(kāi)都有一定的次序,并有一定的延時(shí)。
蒸發(fā)器的供液量隨著(zhù)不同的負荷有不同的設定值。供液量過(guò)多時(shí),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,調節蒸發(fā)壓力也意味著(zhù)對蒸發(fā)器的制冷量進(jìn)行調節。并且與供液量的多少相關(guān)。
3.2 冷凝器的調節
冷凝器的工作應當與壓縮機的制冷量相匹配。冷凝器調節的目的是在制冷系統內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(huì )導致壓縮機功耗增大,而且還容易引起事故;冷暖壓力過(guò)低時(shí),膨脹閥的通過(guò)能力下降,從而導致蒸發(fā)器供液不足。
一般大型空調系統中使用的都是水冷式冷凝器,可以控制冷卻水的流量來(lái)調節冷凝器的能力及維持一定的冷凝壓力。當冷凝壓力下降時(shí),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.單機組調節
由于離心式冷水機組的高效率,它在空調工程中被廣泛采用。以下對單臺冷水機組的調節中只對離心式冷水機組與吸收式溴化鋰冷水機組進(jìn)行分析說(shuō)明。
4.1 離心式冷水機組調節
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節主要以改變壓縮機轉速和改變導葉角度。并且會(huì )輔助以調節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定工作范圍在喘震點(diǎn)與滯止工況點(diǎn)之間,調節流量不能超過(guò)此范圍。
1) 轉速降低可導致制冷量急劇減少,當轉速在 100%~80%范圍內變化時(shí),制冷量可知 100%~50%范圍內變化。改變轉速的方法節能性最好。
2) 進(jìn)口導葉使葉輪進(jìn)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(shí)也使流量改變達到調節制冷量的目的。通過(guò)導流葉片的調節可以使壓縮機在最大壓頭下任意點(diǎn)運行。當機組負荷降低時(shí),導流葉片開(kāi)始關(guān)閉,機組平穩減載到所需的負荷。采用進(jìn)口導葉調節可以使喘震點(diǎn)在很小制冷量處才會(huì )發(fā)生。筆者認為在出口處的安裝角也可以同時(shí)做調整。
3) 冷凝器的供冷卻水溫與冷卻水量將使得冷凝器內壓力的變化,導致壓縮機的工況需要變化。但是這種調節一般不是完全以節能為目的,需要配合壓縮機轉速調節一起使用。
4.2 吸收式溴化鋰冷水機組調節
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調節閥,控制流量;或在稀溶液管上設三通調節閥,旁通一部分稀溶液到發(fā)生器出來(lái)的濃溶液中,以減少進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液流量。這種調節法的實(shí)質(zhì)是,根據冷負荷確定供給發(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.冷水機組群的調節
大型的空調系統中,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的加載與卸載,可以降低冷水機組的能耗,有利于整個(gè)空調系統的節能。 冷水機組最高的 COP 一般不是在滿(mǎn)負荷情況下,而是出現在部分負荷時(shí)。以往控制策略是以空調負荷來(lái)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(xiàn)運行冷水機組全部為滿(mǎn)負荷運行的狀態(tài)下才考慮加載�，F在的研究表明,多開(kāi)一臺冷水機組能使在線(xiàn)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省能量。但這要看具體使用的冷水機組的特性。
實(shí)際應用中要根據工程使用的冷水機組的實(shí)際運行數據,計算出他們在不同臺數運行時(shí)的啟停負荷切換點(diǎn)。冷水機組型號不同,組合不同,以及隨著(zhù)冷水機組經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用,實(shí)際運行特性不斷在變化,這些節能的啟停切換點(diǎn)也是在不斷變化的。
為了減少工作量,可以建立一個(gè)自適應的數據庫,根據冷水機組功率及其 COP 值,自動(dòng)計算出不同冷水機組臺數節能啟停切換點(diǎn),更新當前使用數值。
另外要注意到是對于冷水機組群臺數啟�？刂�,由于是根據負荷的要求進(jìn)行調節,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
綜上所述,本文總結得出以下幾點(diǎn):
�、艑渌畽C組的蒸發(fā)器與冷凝器調節進(jìn)行了分析。蒸發(fā)器由于與負荷直接相關(guān),控制調節的方法相對簡(jiǎn)單。冷水機組中蒸發(fā)器一般為多臺,因此調節方法一般是工作臺數的控制,隨負荷增減來(lái)控制蒸發(fā)器臺數的增減。冷凝器的調節主是 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,冷凝器的調節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(shí),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(huì )導致冷卻水水泵與冷卻塔中的風(fēng)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(shí),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(huì )減少冷卻水水泵與冷卻塔中的風(fēng)機功耗減小,但是冷水機組中壓縮機功耗將會(huì )增大。
�、茖螜C組的調節作了分析,離心式冷水機組的調節與離心式水泵調節相似,轉速降低可導致制冷量急劇減少,改變轉速的方法節能性最好。吸收式溴化鋰冷水機組的負荷控制調節可以通過(guò)減少稀溶液的循環(huán)量。無(wú)論是對稀溶液進(jìn)行節流而減小循環(huán)量還是使用旁通管以減少進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量,經(jīng)濟性都很好。而冷水機組群的節能運行調節現在處于多臺冷水機組的啟�？刂�,現在的研究表明,多開(kāi)一臺冷水機組能使在線(xiàn)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省能量。
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