CN111852832A

CN111852832A - 用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法

Info

Publication number: CN111852832A
Application number: CN202010684644.2A
Authority: CN
Inventors: 周旭辉
Original assignee: Shanghai Carbon Soot Energy Service Co ltd
Current assignee: Shanghai Carbon Soot Energy Service Co ltd
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2040-07-16
Also published as: CN111852832B

Abstract

本发明属于中央空调调控的技术领域，公开了一种用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，应用于末端负荷减少的工况下，计算末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m，结合末端负荷变化前所需冷水机组与水泵的运行台数n，确定水泵运行台数变化过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，判断最大流量Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若是，则采用逐级减少规则确定最终所需运行台数；若否，则最终所需运行台数即为m。

Description

用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法

技术领域

本发明涉及中央空调调控的技术领域，尤其涉及一种用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法。

背景技术

目前，大中型冷冻站系统仍广泛采用变台数控制方式对系统负荷进行调节，与变速调节相比，其不仅具有控制管理简单、投资费用低等优势，而且也能在满足末端负荷需求的前提下，同时保持冷水机组处于较高效的工况下运行，但是在冷水机组变台数调节过程中，系统管路特性的变化往往会导致与冷水机组相对应的水泵在短时间内出现超载现象，影响系统稳定。

发明内容

本发明提供了一种用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，解决了现有冷水机组变台数调节过程中，易出现超载等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，应用于末端负荷减少的工况下，计算末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m，结合末端负荷变化前所需冷水机组与水泵的运行台数n，确定水泵运行台数变化过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，判断最大流量Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若是，则采用逐级减少规则确定最终所需运行台数；若否，则最终所需运行台数即为m。

进一步，所述逐级减少规则设置为，若最大流量Q_max超过单台水泵运行允许通过的最大流量，则将所需运行台数修改为m+1，分别计算运行台数变化n→m+1和m+1→m过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，继续判断Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若未超过，则可直接执行台数变化方案n→m+1→m；若超过，则修改台数变化方案为n→m+2→m，重复上述过程继续判断，以此类推。

进一步，所述最大流量Q_max由水泵特性参数以及负荷变化前后所需水泵的运行台数确定。

进一步，利用如下方程式，计算最大流量Q_max，

取正根，

其中，

A₀、B₀、C₀分别表示常数，H_额表示单台水泵的额定扬程，Q_额表示单台水泵的额定流量。

进一步，所述并联冷水系统中的冷水机组与水泵一对一地串联运行。

进一步，末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m由变化后负荷与单台冷水机组制冷量确定。

本发明有益的技术效果在于：

通过本发明的变台数控制方法，可提前预测工况变化过程短时间内水泵的最大流量，从而有效避免水泵超载现象的发生，保证系统稳定运行。

附图说明

图1为本发明的并联冷水系统中冷水机组与水泵变台数控制的总体流程图；

图2为本发明的并联冷水系统中水泵工况变化的示意图；

图3为本发明的一个实施例的水泵特性曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚完整，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和2所示，本发明提供了一种用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，应用于末端负荷减少的工况下，计算末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m，结合末端负荷变化前所需冷水机组与水泵的运行台数n，确定水泵运行台数变化过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，判断最大流量Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若是，则采用逐级减少规则确定最终所需运行台数；若否，则最终所需运行台数即为m。

该逐级减少规则设置为，若最大流量Q_max超过单台水泵运行允许通过的最大流量，则将所需运行台数修改为m+1，分别计算运行台数变化n→m+1和m+1→m过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，继续判断Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若未超过，则可直接执行台数变化方案n→m+1→m；若超过，则修改台数变化方案为n→m+2→m，重复上述过程继续判断，以此类推。

需要注意的是，此处台数修改方案应以保证台数变化步骤尽量少为原则，尽量缩短变台数过程的时间。例如，当n＝m+3时，则台数变化方案修改的顺序应为：n→m、n→m+1→m、n→m+2→m、n→m+2→m+1→m。

该并联冷水系统中的冷水机组与水泵一对一地串联运行，即负荷变化前后冷水机组与水泵运行台数均相等。

末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m由变化后负荷与单台冷水机组制冷量确定。

在末端负荷增大导致水泵运行台数增大的情况下，单台水泵不会发生超载现象，故此处不做讨论，以下着重讨论在末端负荷减少的工况下，单台水泵最大流量确定过程，具体如下：

假设根据水泵样本数据拟合得到的单台水泵特性曲线方程为：

H＝A₀Q²+B₀Q+C₀

其中，H为水泵扬程，Q为水泵流量，A₀、B₀、C₀分别为常数。

m台并联水泵的特性曲线方程则为：

可得：

其中，H_m1为m台并联水泵在m1工况下的总扬程，Q_m1为m台并联水泵在m1工况下的总流量。

由并联系统特性可知：

Q_n＝nQ_额,Q_m＝mQ_额,H_n＝H_m＝H_额

其中，H_额为单台水泵的额定扬程，Q_额为单台水泵的额定流量，Qn为n台并联水泵在稳定工况下的总流量，Qm为m台并联水泵在稳定工况下的总流量，Hn为n台并联水泵在稳定工况下的总扬程，Hm为m台并联水泵在稳定工况下的总扬程。

同时由系统管路特性可得：

因此：

令

得：

(取正根)

因此，此时单台水泵最大流量为：

(取正根)

最大流量Q_max由水泵特性参数以及负荷变化前后所需水泵的运行台数确定。

为了方便理解本发明的上述方案，以下将结合一个具体实施例对本发明的技术方案进行更进一步的详细说明。

以某一新建冷冻站项目为例，根据系统设计工况，该项目拟采用凯士比Omega系列卧式中开双吸泵作为冷冻水泵，其在设计工况下的额定扬程和额定流量分别为18m和1695m³/h，最大允许流量为2235m³/h。该冷冻站采用5台2800RT的冷水机组并联运行，总负荷为14000RT。

图3为根据水泵样本数据拟合得到的水泵特性曲线。

如图3所示，该水泵的特性曲线方程为：

H＝-5.8227×10^-6Q²+6.69622×10^-4Q+33.97087

即：

A₀＝-5.8227×10^-6

B₀＝6.69622×10^-4

C₀＝33.97087

工况1：

当末端负荷减小至8400RT时，则冷水机组及水泵需要开启的台数为3，因此需计算台数变化方案为5→3时水泵最大流量，代入上述公式后，可知此时通过单台水泵的最大流量为2093m³/h，未超过该水泵运行允许通过的最大流量(2235m³/h)，因此，此时冷水机组及水泵台数可由5台直接减少至3台。

工况2：

当末端负荷较小至5600RT时，则冷水机组及水泵需要开启的台数为2，因此需计算台数变化方案为5→2时水泵最大流量，代入上述公式后，可得此时通过单台水泵的最大流量为2281m³/h，超过该水泵运行允许通过的最大流量(2235m³/h)，因此，此时需修改台数变化方案为5→3→2，计算5→3与3→2时水泵最大流量分别为2093m³/h与2026m³/h，均未超过该水泵运行允许通过的最大流量(2235m³/h)，说明此台数变化方案可行，即冷水机组及水泵台数变化过程中，需先将台数由5台变为3台，待系统稳定后，再将台数由3台变化2台。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，可在尽量缩短变台数过程时间的基础上，有效避免水泵超载现象的发生，保证系统稳定运行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，其特征在于：应用于末端负荷减少的工况下，计算末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m，结合末端负荷变化前所需冷水机组与水泵的运行台数n，确定水泵运行台数变化过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，判断最大流量Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若是，则采用逐级减少规则确定最终所需运行台数；若否，则最终所需运行台数即为m。

2.根据权利要求1所述的用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，其特征在于：所述逐级减少规则设置为，若最大流量Q_max超过单台水泵运行允许通过的最大流量，则将所需运行台数修改为m+1，分别计算运行台数变化n→m+1和m+1→m过程中通过单台水泵的最大流量Q_max，继续判断Q_max是否超过单台水泵运行允许通过的最大流量，若未超过，则可直接执行台数变化方案n→m+1→m；若超过，则修改台数变化方案为n→m+2→m，重复上述过程继续判断，以此类推。

3.根据权利要求2所述的用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，其特征在于：所述最大流量Q_max由水泵特性参数以及负荷变化前后所需水泵的运行台数确定。

4.根据权利要求3所述的用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，其特征在于：利用如下方程式，计算最大流量Q_max，

取正根，

其中，

5.根据权利要求1所述的用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，其特征在于：所述并联冷水系统中的冷水机组与水泵一对一地串联运行。

6.根据权利要求1所述的用于并联冷水系统的水冷机组及水泵的变台数控制方法，其特征在于：末端负荷变化后所需冷水机组与水泵的运行台数m由变化后负荷与单台冷水机组制冷量确定。