1、冷凍、冷卻水泵及循環水泵冷凍、冷卻水泵及循環水泵自動控制系統節能方案自動控制系統節能方案目錄1.1.冷卻、冷凍冷卻、冷凍控制系統概述控制系統概述2.2.水泵轉速與節能率的關系水泵轉速與節能率的關系3.3.方案設計方案設計4.4.控制方案控制方案5.5.系統主要特點系統主要特點6.6.關于冷凍水泵末端的壓力問題關于冷凍水泵末端的壓力問題一、冷卻、冷凍控制系統的節能目錄1.1.應用領域應用領域2.2.當前現狀當前現狀3.3.各種技術對策比較各種技術對策比較4.4.變頻技術節能分析變頻技術節能分析5.5.控制策略控制策略6.6.系統特點系統特點7.7.選型及型號說明選型及型號說明二、循環水泵控制系統

2、的節能8.8.售后服務售后服務9.9.總結總結冷卻、冷凍控制系統概述 在眾多制冷設備中，冷凍水泵和冷卻水泵的容量是按照最大設計熱負載 (即最高氣溫時)選定的，且留有10%左右的余量。在一年四季中，水泵系統長期在固定的最大水流量下工作。由于季節、晝夜的溫度變化及用戶負荷的變化，設備實際的熱負載在絕大部分時間內遠比設計負載低。由圖1可見，與決定水泵流量和壓力的最大設計負載(負載率為100%)相比，一年中負載率在50%以下的運行小時數約占全部運行時間的50%以上。一般冷凍水設計溫差為6-8，冷卻水的設計溫差5-7最為理想，而事實上在全年絕大部分運行時間里，冷凍水、冷卻水的溫差僅為2-4、即水泵系統長

3、期在低溫差、大流量情況下工作，從而增加了管路系統的能量損失、浪費了水泵運行的輸送能量。冷卻、冷凍控制系統概述因此，采用本節能控制系統，可使水泵的轉速隨室內溫度的變化而自動調整轉速 (或自動停止、啟動水泵)水泵全年平均節能率保證達到40%以上。水泵轉速與節能率的關系對于水泵來說，流量 Q與轉速N成正比，溫差T與轉速N成反比，楊程H與轉速N的二次方成正比，而軸功率P與轉速N的三次方成正比，下表告訴我們上述幾量的變化關系：轉速轉速流量流量Q Q溫差溫差T T楊程楊程H H 軸功率軸功率P P10010010010010090901118172.980801256451.270701434934.36

4、0601673621.650502002512.5水泵轉速與節能率的關系水泵轉速與節能率的關系顯然，變流量控制系統的節能效果是十分突出的，請見下面的比較曲線：方案設計 1. 對于冷凍水泵組 (管道并聯)，安裝1套相應功率的節能控制系統，采用一拖N的辦法在多臺冷凍水泵之間切換(視具體使用現場而定)。并且有自動和手動進行切換。 2. 對于冷卻水泵組 (管道并聯)，安裝1套相應功率的節能控制系統，采用一拖N的辦法在多臺冷凍水泵之間切換(視具體使用現場而定)。并且有自動和手動進行切換。 3. 對冷凍泵及冷卻泵組采用微電腦恒壓供水控制系統，使水泵根據外界溫度的變化及用戶使用空調的狀況，在不影響冷氣效果的

5、前提下實現對工頻運行水泵“自動停止、自動啟動”控制，最大限度地提高節能效果有效地降低值班人員的工作強度。 控制方案A.對于冷凍水系統，低溫冷凍水 (出水)的溫度由制冷主機控制(7左右)，一般來說，我們只需控制高溫冷凍水(回水)的溫度，即可控制冷凍水的溫差。但是，對于一些用冷量變化較大的系統，盡管制冷主機對低溫冷凍水(出水)有調節作用，但其溫度仍有較大的波動。為此，我們采用兩個溫度變送器、一個PID溫差調節器和一臺變頻器組成溫差閉環控制系統，對冷凍水的出水、回水的溫度進行控制，使冷凍水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。冷凍水泵控制方案圖冷凍水泵控制方案圖 控制方案B.對于冷卻水系統，由于其高溫冷

6、卻水 (出水)和低溫冷卻水(回水)的溫度變化較大，為保證工藝需求，我們只能采用溫差控制方式，即采用兩個溫度變送器、一個PID溫差調節器和一臺變頻器組成閉環控制系統，對冷卻水進行溫差控制，使冷卻水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。 冷卻水泵控制方案圖冷卻水泵控制方案圖 系統主要特點 1.變頻器閉環控制電機，按工藝要求設定時、出水溫差，電機輸出功率隨熱負載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下達到最大限度的節能。 2.由于降速運行和軟啟動，減少了振動、噪聲和磨損，延長了設備維修周期和使用壽命，并減少了對電網沖擊。 3.先進的設置和監控及調節功能改善了系統運行特性使系統使用方便。 4.系統具有各種保護

7、措施，使系統的運轉率和安全可靠性大大提高。 5.系統具有故障報警及自動切換功能(即變頻器故障時自動切換到原工頻系統運行)保證了運行的可靠性。 關于冷凍水泵末端的壓力問題 冷凍水泵降低轉速運行，人們擔心會不會影響末端壓力不足，導致缺水現象。實際上，由于轉速雖然會使水泵供水壓力降低，然而管道特性的壓力損失也會隨流量的減少而減少，即需要的壓力也會減少，供水壓力與轉速的二次方成正比例降低，需要壓力(管道損失)則與流量的二次方成正比減少，二者可以相互補償。另外，由于冷凍水系統是一個閉環的水系統，瓷瓶流動提供動力，即水泵轉速下降對冷凍水系統的正常工作沒有影響，這與普通的供水系統有所區別。許多單位的實踐也證

8、明了這一點。 二、循環水泵控制系統的節能循環水泵的應用領域 循環水泵在供暖、空調等系統中處于心臟位置，為系統運行提供動力，因此是極為重要的。然而，在眾多運行著的循環水泵中，由于各種原因，這個心臟并不能發揮應有的作用，應當改善這些水泵，使之為業主節省電費、為國家節約能源。循環水泵的當前現狀現狀1.小區、樓宇、廠房的供暖、空調負荷，會隨著外界的氣象條件而變化，如果采用流量調節的方法，就要求循環水泵的流量能容易調節和控制。尤其是現代化的熱網和智能建筑與智能小區，對這一方面的要求是迫切的。在一般供熱、空調系統中，用戶側采用二通閥調節流量，當總管上流量減小時，壓差控制閥就會旁通掉多余的流量，多余的壓頭消

9、耗在閥門節流上。但是，泵的流量沒有發生變化，能量沒有節約。循環水泵的當前現狀現狀2.舊有的系統，由于選型不合理，或系統實際供熱、供冷面積發生變化，造成水泵運行壓力和流量遠離額定工況，產生諸如水泵電機超電流，“大馬拉小車”等情況。當水泵實際工作點由于選擇不當或熱網阻力減小時，水泵工作點向右移動，如下圖水泵與熱網特性曲線分析圖2所示：由圖可見，當循環水泵與管路特性曲線不相匹配時，如果仍采用原水泵并不加節流時，工作點將會超過水泵最大流量，長期運行會燒毀電機。為了不燒毀電機，就必須采用閥門節流，水泵工作點將從C點移到A點，這樣大量電能消耗在閥門節流上。由于閥門開得過小，會有大量管網資用壓頭浪費在閥門上

10、，閥后壓頭減少，遠端用戶水量不足，造成嚴重的水力失調。循環水泵的當前現狀現狀3.分期建設的熱網或房地產項目中，供熱、空調面積加大后，流量也要加大，此時如果按照一期完成的負荷選擇循環水泵，二期完成后，就得重新換泵；如果按照二期完成后的負荷選擇循環水泵，一期到二期這段時間內就會浪費很多能量，而且系統運行狀況不佳。當選擇水泵流量、揚程過大造成“大馬拉小車”時，在這種情況下，如果不采用節流，就會使系統流量過大，造成大流量、小溫差的運行方式，這顯然是不經濟的。如果采用節流，使流量達到實際所需要的，浪費在閥門上的能量一定會很大，而且閥門老是工作在節流狀態下，對閥門不利（因為一般水泵出口閥門是起關斷作用的，

11、不適合節流）。對水泵而言，一般這種情況下，水泵會偏離最佳效率點，容易損壞。 循環水泵的各種技術對策比較各種技術對策比較針對以上三種情況，人們有各種各樣的解決方案，下面只對水泵超電流這種情況比較以下各種方案的優劣。閥門節流更換水泵換電動機并聯運行切削葉輪采用變頻初投資小中中小小高流量可調性差一般 一般 良好一般 很好系統安全性 差一般一般差一般好對電力負荷的影響無無無不好無較好增加供熱面積與否能不能不能能不能能運行能耗大中中最大中小注：1，閥門節流指上文提到的使電動機不燒毀而關小水泵出口閥門方案；2，并聯運行指設置兩臺一用一備的水泵，現在一同運行，不設備用；3，系統安全性是指水泵、閥門是否易于損

12、壞，系統備用是否得當；4，對電力負荷的影響是指水泵啟動安全性，是否需要增容。各種解決方案技術比較表 變頻技術節能分析變頻技術節能分析 對循環水泵進行變頻控制有兩種策略，一種為“定壓變流量”，另一種為“變壓變流量”;“定壓變流量”的控制方式就是通過變頻器恒定循環水泵的進出口壓差或最不利熱用戶的資用壓差，來實現循環水泵的變流量運行。由下圖可以看到，如果不采用閥門節流的措施，是無法按照系統實際需要進行調整的。如果采用“變壓變流量”，根本無須調節閥門，是最方便和最節能的方式。變頻技術節能分析變頻技術節能分析下圖為采用變頻后的節能比較效果圖，A為采用閥門節流后的水泵工作狀態點，B為采用定壓變流量控制方式

13、水泵工作狀態點，C為采用變壓變流量控制方式水泵工作狀態點，O為零點。由圖可見，采用變壓變流量，由于功率和流量是三次方的關系，當流量下降為額定流量的80%時，功率下降為原功率的51.2%，當流量下降為原來的50%時，功率只有原來的12.5%。節能效果不僅大大超過了閥門節流的方法，也遠勝于“定壓變流量”。大量統計結果表明，采用變頻后，每年節約電量可達3060%，兩年內即可回收全部投資于變頻裝置的成本。變頻技術節能分析變頻技術節能分析下圖是按月份計算的節能比較效果圖。很明顯：循環水泵采用變壓變流量的控制方式是最節能的。變頻技術節能分析變頻技術節能分析循環水泵設置的兩種形式對于換熱器來說，在運行期間，

14、換熱器對循環流量大小并無嚴格限制。因此，循環水泵的設置一般如圖所示，換熱站循環泵與熱用戶循環泵合二為一。這種情況也適用于采用吸收式冷熱水機組，吸收式冷水機組的負荷調節可以在10100%內無極調節；冷水流量可在50100%內無極調節，如果采用兩臺機組即可在25100%內進行調節。變頻技術節能分析變頻技術節能分析對于鍋爐來說，鍋爐循環流量一般不應小于額定流量的70%，當循環流量過小時，會引起鍋爐浸水管水量分配不均，出現熱偏差，導致鍋爐爆管等事故；同時由于回水溫度過低，造成鍋爐尾部腐蝕。因此常采用雙級泵系統。對于壓縮式冷水機組，流經蒸發器的流量低于其額定流量時，冷水溫度會很低，甚至結冰，造成喘振，可

15、能引起機器停車，造成冷量波動。所以，壓縮式冷水機組也得采用雙級泵系統。冷熱源側循環泵一般采用定流量運行，負荷側泵采用變流量運行，以適應負荷的變化。控制策略控制策略對于流量-揚程曲線比較平緩循環水泵，采用壓差控制比較困難，可以采用流量控制，就是時時采集泵出口流量的數值，將其與當時外溫條件下為保證室溫所需要的流量比較，進而通過變頻控制水泵流量，實現系統的變流量運行。但是一個問題是，流量的測量比較麻煩，尤其對于大管徑的流量測量裝置，造價十分昂貴，我公司技術人員在綜合研究國內外供熱/空調現狀的基礎上，推出了獨特的控制策略。控制策略不論供熱/空調系統是采用質調節、量調節，還是質量并調的調節方式，系統供回

16、水溫度在室內溫度要求恒定、室外溫度已知的情況下，都是系統循環流量的單值函數，這樣，時時采集系統回水溫度或分集水器的壓差，并反饋至變頻器中，與系統在當時外溫條件下計算出的回水溫度或壓差進行比較，指導變頻器控制循環水泵的運行頻率。對于不同的供熱/空調系統，是采用壓差控制、流量控制還是溫度控制，應當綜合考慮水泵流量特性、系統調節方式，各種系統參數變送器的取得難易與否來確定。控制策略這套控制策略實現于變頻控制柜中非常容易，并可以通過一定的通訊方式與上位機聯系，實現集散式控制。系統特點v變壓變流v總能量實現“按需供給”v高效節能，高達3060，優于定壓變流量控制v供回水壓力、溫度顯示v各用戶流量變化比率一致v系統動態調節元件動作小或不變，延長使用壽命v水泵軟啟動，延長水泵壽命v循環水泵噪聲降低，無污染v冷、熱源流量保護v遠程通訊v遠程控制型號說明按照循環水泵的功率進行選擇。如果循環水泵已有了電控柜，僅需加一個“智能控制柜”，即可實現上述功能。CPCSXXX1/2X-循環水泵功率XX-循環水泵臺數1/2-1表示循環水泵無電控柜；2表示循環水泵已有電控柜，只需要智能控制柜。售后服務 1.甲方提供一年免費保養、維修服務； 2.一年免