CN106168404A - 温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法和装置 - Google Patents

温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法，包括以下步骤：进行内环回路控制；进行外环回路控制；将供回水温差与水泵供回水压差关联。该方法的优点是：能够使空调系统更为节能。本发明还公开了一种温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置。

Description

温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法和装置
技术领域
本发明涉及空调控制技术领域，尤其是涉及一种温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法。本发明还涉及一种温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方装置。
背景技术
传统的空调水系统使用的是定频水泵。这种系统最大的不足是在用户负荷变小时，水泵仍然在按照固定频率运行，提供的水流量远远大于实际需要的流量。如果用户侧采用的是两通阀调节系统，系统中必须设计压差旁通系统，否则系统中的压力会过高，甚至引起管路爆裂。
(1)
其中：为水泵实际扬程 （mH2O）
为水泵定压扬程 （mH2O）
为水泵流量 (m3/h)
为系统阻力系数，与系统最不利回路阻力和调节阀门的开度相关，调节阀门开关度小，系统阻力系数增大，泵耗增加。
随着变频技术的出现，空调水系统变流量控制技术也随之在系统设计中流行起来。当前常用的空调水系统二次泵变流量控制技术普遍采用的是在水泵的进出口设置压力传感器，检测水泵进出口的压差。在用户负荷发生变化时，通过调整水泵的频率维持水泵进出口压差为一恒定值。在末端设备负荷较小时，末端设备可以通过电动两通阀调整进入每个末端设备的水流量，但系统的阻力系数增大，使得水泵所提供的扬程仍然超过实际需要，运行的经济性不好。
空调末端负荷跟水泵供给的流量和供回水温度差相关，如下式所示：
(2)
其中：为空调末端负荷 （kW）
为水的比热 （kJ/kg）
为水的密度 （kg/m3）
、为供回水温度 ℃。
定压差流量控制可能出现供回水传热温差很小的情况。过小的传热温差意味着承担这些负荷的水流量过大，虽然可以稍微减小末端设备的传热温差，但同时也意味着水流量的巨大富裕以及泵功耗的浪费。当温差小到一定值，就会造成系统运行的不经济。
显然，如果能使得水泵提供的扬程在不增大系统阻力系数的情况下，刚好满足负荷所需扬程，即可避免水泵提供不必要的扬程，实现系统更加节能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用空调二次水供回水温差修正的二次泵变流量控制方法，它具有能够使空调系统更为节能的特点。本发明还公开了一种温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置。
本发明所采用的第一个技术方案是：
温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法，包括以下步骤：
1）进行内环回路控制，包括：设定水泵进出口压差设定值，检测水泵进出口压差实际值，比较前述压差设定值和压差实际值得出压差偏差值，根据当前时刻和前一时刻压差偏差值通过PID计算出输出水泵运行频率变化量，计算式为：
，
水泵的当前运行频率为：，
其中，
表示水泵频率变化值
表示水泵供回水压差设定值
表示当前水泵供回水压差
表示前一时刻水泵供回水压差
、-为PID系数；
2）进行外环回路控制，包括：设定水泵供回水温差设定值，检测水泵供回水温差实际值，比较前述温差设定值和温差实际值得出温差偏差值，根据当前和前一时刻温差偏差值计算水泵供回水压差设定值变化量，计算式为：
，
其中，
为水泵供回水压差变化值
为水泵供回水温差设定值
为当前水泵供回水温差
为前一时刻水泵供回水压差
、为PID系数；
3）将供回水温差与水泵供回水压差关联，基于供回水温差控制供回水压差，计算式为：
。
所述内环回路根据外环回路给定的供回水压差设定值进行水泵频率的调整。
本发明所采用的第二个技术方案是：
温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置，
所述装置包括空调水一次侧、板式换热器和若干个并联的末端设备，且该空调水一次侧的进水口和出水口分别连接至该板式换热器的一次侧的出水接口和进水接口上，该些末端设备的进水口和出水口分别连接至该板式换热器的二次侧的出水接口和进水接口上；
同时：
该板式换热器的二次侧的出水接口和该些末端设备的进水口的连接管路上设有水温传感器，该板式换热器的进水接口和该些末端设备的出水口的连接管上设有变频水泵和回水温度传感器，
以及：
该些末端设备的进水口和出水口之间连接有压差传感器和旁通电动调节阀，且该压差传感器和旁通电动调节阀并联。
所述变频水泵配有变频器。
所述末端设备的进水口均通过一末端电动调节阀连接至该板式换热器的出水接口，同时，当投入使用的末端设备数量发生变化时，变频水泵供回水压差发生变化，控制器根据压差的变化调整变频水泵的运行频率，使得系统压差维持恒定，当末端设备的负荷发生变化时，控制器根据供回水温差的变化，调整变频水泵供回水压差设定值。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：能够使空调系统更为节能。本发明的温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法和装置将当前常用的控制压差变流量跟末端设备实际使用负荷关联起来，既利用了当前常用二次泵变流量压差控制的优点，又可以根据实际负荷需求（供回水温差）进行流量调节，实现了变流量的最优控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的实施例1的温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法的流程框图；
图2是本发明的实施例2的温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置的连接示意图。
图中：
1、空调水一次侧；
2、板式换热器；
3、变频水泵；
4、变频器；
5、水温传感器；
6、回水温度传感器；
7、压差传感器；
8、末端电动调节阀；
9、末端设备；
10、旁通电动调节阀。
具体实施方式
实施例1
见图1所示，温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法，包括以下步骤：
1）进行内环回路控制，包括：设定水泵进出口压差设定值，检测水泵进出口压差实际值，比较前述压差设定值和压差实际值得出压差偏差值，根据当前时刻和前一时刻压差偏差值通过PID计算出输出水泵运行频率变化量，计算式为：
，
水泵的当前运行频率为：；
其中，
表示水泵频率变化值
表示水泵供回水压差设定值
表示当前水泵供回水压差
表示前一时刻水泵供回水压差
、-为PID系数。
2）进行外环回路控制，包括：设定水泵供回水温差设定值，检测水泵供回水温差实际值，比较前述温差设定值和温差实际值得出温差偏差值，根据当前和前一时刻温差偏差值计算水泵供回水压差设定值变化量，计算式为：
其中，
为水泵供回水压差变化值
为水泵供回水温差设定值
为当前水泵供回水温差
为前一时刻水泵供回水压差
、为PID系数；
3）将供回水温差与水泵供回水压差关联，基于供回水温差控制供回水压差，计算式为：
。
较优的，该内环回路根据外环回路给定的供回水压差设定值进行水泵频率的调整。
对于一个变流量空调水系统，当使用的末端用户数量并没有变化，如果仅采用传统的定压差变流量控制，流量不会发生变化，但由于使用冷负荷需求下降，供回水温差从5℃下降到2℃时，需要供少量的水即可以达到同样的空调效果，采用本发明的控制方案可以根据供回水温差，使供回水保持的压差目标值降低，减少供给用户末端的供给水量，使供回水温度差值保持在5℃，从而使水泵的功耗降低。
实施例2
见图2所示，温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置，包括空调水一次侧1、板式换热器2和若干个并联的末端设备9。该空调水一次侧1的进水口和出水口分别连接至该板式换热器2的一次侧的出水接口和进水接口上，该些末端设备9的进水口和出水口分别连接至该板式换热器2的二次侧的出水接口和进水接口上。同时，该板式换热器2的二次侧的出水接口和该些末端设备9的进水口的连接管路上设有水温传感器5，该板式换热器2的进水接口和该些末端设备9的出水口的连接管上设有变频水泵3和回水温度传感器6。以及，该些末端设备9的进水口和出水口之间连接有压差传感器7和旁通电动调节阀10，且该压差传感器7和旁通电动调节阀10并联。当然，该变频水泵3最好配有变频器4。换句话说，该空调水一次侧1连接到板式换热器2一次侧接口上，变频水泵3的出口连接到板式换热器2的二次侧进口上，变频器4通过电缆与变频水泵3连接，板式换热器2的出口通过末端电动调节阀8连接到末端设备9的进水管上，供水温度传感器5安装在板式换热器2出口和末端电动调节阀8的总管路上，末端设备9的出水管汇集后连接到变频水泵3的进口管上，回水温度传感器6安装在变频水泵3的总回水管上。压差传感器7的两端接管分别连接到供水总管和回水总管上，旁通电动调节阀10也连接到供水总管和回水总管上。该旁通电动调节阀10的作用是在没有任何末端设备9开启时，调节供回水的压差不至于过大，防止管道的爆裂或水泵的壅塞。即，该旁通电动调节阀10用于管路和水泵的保护，当没有用户侧末端打开时，供回水压差可能超过最大设定值，此时控制器打开供回水旁通调节阀10，以保护水泵和管路系统安全。
优化的，末端设备9的进水口均通过一末端电动调节阀8连接至该板式换热器2的出水接口。当投入使用的末端设备9数量发生变化时，变频水泵3供回水压差发生变化，控制器根据压差的变化调整变频水泵3的运行频率，使得系统压差维持恒定，当末端设备9的负荷发生变化时影响供回水的温差，为了维持空调二次水系统维持一个较经济的温差，控制器根据供回水温差的变化，调整变频水泵3供回水压差设定值，从而保证系统的整体经济性。
结合实施例1的控制方法，当末端设备9的数量减少，本发明的控制系统会根据供回水压差控制目标，调整变频水泵3的频率，使得测量的供回水压差保持在目标值。
当末端设备9的数量并未减少，而是空调负荷变化（比如变小），则会监测到供回水传感器5和6的温度差变化（减小），本发明的控制器可以根据供回水传感器5和6的温度差调整供回水的压差目标值（调低），调整变频水泵3的运行频率（降低），使压差传感器7监测到的供回水压差稳定在调整后的目标压差值。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.温差修正的二次泵空调水系统变流量控制方法，包括以下步骤：
1）进行内环回路控制，包括：设定水泵进出口压差设定值，检测水泵进出口压差实际值，比较前述压差设定值和压差实际值得出压差偏差值，根据当前时刻和前一时刻压差偏差值通过PID计算出输出水泵运行频率变化量，计算式为：
，
水泵的当前运行频率为：，
其中，
表示水泵频率变化值
表示水泵供回水压差设定值
表示当前水泵供回水压差
表示前一时刻水泵供回水压差
、为PID系数；
2）进行外环回路控制，包括：设定水泵供回水温差设定值，检测水泵供回水温差实际值，比较前述温差设定值和温差实际值得出温差偏差值，根据当前和前一时刻温差偏差值计算水泵供回水压差设定值变化量，计算式为：
，
其中，
为水泵供回水压差变化值
为水泵供回水温差设定值
为当前水泵供回水温差
为前一时刻水泵供回水压差
、为PID系数；
3）将供回水温差与水泵供回水压差关联，基于供回水温差控制供回水压差，计算式为：
。
2.根据权利要求1所述的负荷修正二次泵变流量控制方法，其特征在于：所述内环回路根据外环回路给定的供回水压差设定值进行水泵频率的调整。
3.温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置，其特征在于：
所述装置包括空调水一次侧、板式换热器和若干个并联的末端设备，且该空调水一次侧的进水口和出水口分别连接至该板式换热器的一次侧的出水接口和进水接口上，该些末端设备的进水口和出水口分别连接至该板式换热器的二次侧的出水接口和进水接口上；
同时：
该板式换热器的二次侧的出水接口和该些末端设备的进水口的连接管路上设有水温传感器，该板式换热器的进水接口和该些末端设备的出水口的连接管上设有变频水泵和回水温度传感器；
以及：
该些末端设备的进水口和出水口之间连接有压差传感器和旁通电动调节阀，且该压差传感器和旁通电动调节阀并联。
4.根据权利要求3所述的温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置，其特征在于：所述变频水泵配有变频器。
5.根据权利要求3所述的温差修正的二次泵空调水系统变流量控制装置，其特征在于：所述末端设备的进水口均通过一末端电动调节阀连接至该板式换热器的出水接口，同时，当投入使用的末端设备数量发生变化时，变频水泵供回水压差发生变化，控制器根据压差的变化调整变频水泵的运行频率，使得系统压差维持恒定，当末端设备的负荷发生变化时，控制器根据供回水温差的变化，调整变频水泵供回水压差设定值。
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