潘雷彬 徐佩榮

摘 要：本文對虹橋機場西區(qū)能源中心直供供冷系統(tǒng)中供水流量、回水溫度的變化關(guān)系進行了思考，并通過運行數(shù)據(jù)、實驗的驗證，尋找回水電動閥的最佳開度范圍，解決閥門頻繁動作等問題，最終實現(xiàn)供水流量波動與回水溫度之間的平衡，使得直供供冷系統(tǒng)供運行更穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：能源中心 直供供冷 板交機房 盈虧管

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0045-02

上海虹橋機場能源中心位于上海虹橋機場西航站樓北側(cè)約300 m，主要為虹橋西航站樓、南側(cè)酒店及預(yù)留部分（航站樓北側(cè)指廊、北側(cè)酒店）供冷和供熱。能源中心內(nèi)供冷、供熱系統(tǒng)及配套電氣10 kV配電系統(tǒng)、服務(wù)對象的建筑面積共47.3萬m2，其中本期服務(wù)范圍的總建筑面積為38.8萬m2，規(guī)劃預(yù)留的服務(wù)范圍的總建筑面積為8.5萬m2。能源中心內(nèi)的主體建筑包括冷凍機房、鍋爐房、蓄冷水罐以及地下儲油罐、地下管線等配套構(gòu)筑物及共同溝管網(wǎng)。

能源中心供冷系統(tǒng)主體設(shè)備包括8臺約克冷水機組，8臺ITT冷凍一次泵以及6臺ITT變頻冷凍二次泵；蓄冷系統(tǒng)包括2座蓄冷水罐，5臺ITT蓄冷循環(huán)水泵；冷卻系統(tǒng)包括8臺組裝式兩聯(lián)體BAC冷卻塔，8臺ITT冷卻水泵。

能源中心主要是通過敷設(shè)于航站樓與能源中心之間地下共同溝內(nèi)的供冷管網(wǎng)將低溫水輸送至末端航站樓的1～8號板交機房。

能源中心供冷系統(tǒng)簡圖如圖1所示，供冷系統(tǒng)配有2座蓄冷水罐，能夠在夜間低谷電價時段對其進行蓄冷，白天供冷時段則由蓄冷水罐直接向航站樓供冷，無需在電價高峰時段開啟冷凍機，這種削峰填谷的運行模式能夠大大減少電費成本，同時供冷系統(tǒng)采用直供模式，即不設(shè)置熱交換器，直接通過能源中心內(nèi)的一次水泵、二次水泵和末端三次水泵將冷凍水構(gòu)成循環(huán)，能夠減少熱交換的能量損失。

1 回水控制方式

1.1 設(shè)計方案

常規(guī)的日間供冷模式是由蓄冷水罐、二次泵與末端三次泵構(gòu)成水循環(huán)，末端共有8個熱交換機房，供水流量由設(shè)在每個末端的回水電動閥控制，如圖2所示，為保障設(shè)定的回水溫度，回水電動閥會通過閥門開度大小調(diào)節(jié)旁通管的流量及走向，若回水高于設(shè)定溫度，回水電動閥將開度打開，更多的冷水通過旁通管與末端高溫水混合，降低混水溫度；若回水低于設(shè)定溫度，回水電動閥將開度減小，末端回水將通過旁通管與供水混合繼續(xù)供向三次泵。

在實際運行中我們發(fā)現(xiàn)，由于末端負荷不斷變化，為了滿足回水溫度的控制，各熱力交換站的閥門波動次數(shù)非常頻繁，如圖3所示，圓圈內(nèi)曲線代表了閥門波動情況。

閥門波動頻繁導(dǎo)致閥門的使用壽命受到影響，運行至今已有閥門因為動作頻繁導(dǎo)致故障發(fā)生，另一方面也使得整個供水流量不停波動，流量在2000～4000 m3/h之間變化，導(dǎo)致二次水泵頻繁加減機，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不利。

1.2 流量波動控制

為了優(yōu)化運行，我們設(shè)想通過控制每個熱力交換站內(nèi)的回水電動閥開度范圍，減少閥門的波動次數(shù)，同時穩(wěn)定供水流量，也就是將閥門的開度范圍由原先的0～100調(diào)整成適當范圍，由于閥門開度受到限制后，回水溫度的控制將會有一定的波動，如何設(shè)置最佳的開度范圍，使得回水溫度與供水流量的波動達到相對的平衡是研究的難點，由于每個板交都是獨立的一個控制系統(tǒng)，負責(zé)的供冷區(qū)域?qū)囟鹊囊笠膊煌?，我們只能對各板交進行模糊調(diào)整，再根據(jù)溫度反饋逐步進一步微調(diào)，總體目標是在保證各板交溫度在一定范圍內(nèi)，回水總溫度能滿足運行的要求。詳細如圖4所示。

通過對8個板交機房回水電動閥開度的修改，經(jīng)過一段時間的運行觀察，8個熱力交換站內(nèi)的回水溫度基本都能保持在11.0 ℃～14.0 ℃之間，根據(jù)實際運行經(jīng)驗結(jié)合冷凍機的運行效率，這樣的回水總溫度范圍能夠滿足日常運行的要求，如圖5所示，采集數(shù)據(jù)為連續(xù)運行時段的回水溫度數(shù)據(jù)。

在滿足回水溫度要求的同時，供水流量波動的情況，如圖6所示，通過設(shè)置了各板交回水閥門的開度范圍，供水流量現(xiàn)在2000～3500 m3/h之間波動，能夠解決水泵頻繁啟停機的問題，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)為連續(xù)運行時段內(nèi)的供水流量數(shù)據(jù)。

2 運行效果檢查

經(jīng)過整個供冷季的運行，我們收集了完整的閥門開度的變化數(shù)據(jù)，以及相對應(yīng)的板交回水溫度及總回水溫度的變化數(shù)據(jù)和供水流量數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)分析可以判斷各板交的閥門開度設(shè)置的合理性。

我們以供冷量最大的5#板交為例，閥門波動及溫度采集時間均為1 min，我們截取其中10天的數(shù)據(jù)作為分析之用，5#板交閥門的設(shè)置情況，如圖7所示，閥門開度在33%～55%之間來回動作。

具體的變化情況如圖8所示，根據(jù)負荷的變化引起回水溫度的變化，從而閥門動作，調(diào)整最后的混水溫度在一定范圍內(nèi)波動。從溫度的變化情況可以看出，數(shù)據(jù)后期回水溫度較低（小于10 ℃），此時閥門應(yīng)當減小開度，增加高溫回水參與總回水的混合，而由于閥門開度已到達下限，所以無法繼續(xù)做出反應(yīng)，導(dǎo)致混水溫度不斷降低，同時我們可以看到回水最高溫度都沒有超過13.5 ℃，說明閥門的上限控制能夠很好的滿足運行的需要，所以我們提出建議，將5#板交的閥門開度下限調(diào)小，可以嘗試設(shè)置成25%后在運行過程中繼續(xù)觀察。

3 結(jié)語

我們希望通過改變回水控制方式，來實現(xiàn)供水流量波動與回水溫度之間的平衡，在此次供冷季中的嘗試摸索，初步解決了閥門動作頻繁，故障率高的問題以及供水流量不穩(wěn)定，水泵頻繁啟停機的問題，但是對各板交的回水溫度控制上仍有所欠缺，這將作為下一階段的深化研究，最終形成一套適合虹橋西區(qū)能源中心供冷系統(tǒng)實際運行的控制模式。

參考文獻

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