段俊杰深圳市裕和投資有限公司，廣東深圳　518040

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中央空調(diào)冷凍機房水力平衡調(diào)試作用
——深圳賽意法水力平衡改造分析

段俊杰
深圳市裕和投資有限公司，廣東深圳518040

摘要以深圳賽意法微電子公司冷凍主機系統(tǒng)（機房）水力平衡改造工程為例，介紹了水力平衡調(diào)節(jié)方法及效果：通過設(shè)置靜態(tài)平衡閥，測試系統(tǒng)參數(shù)、分析相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中存在的工藝狀況偏差、效能衰減等問題。繼而調(diào)節(jié)平衡閥，改善系統(tǒng)水力平衡狀況，使冷凍主機、系統(tǒng)在合理的工況下運行，提高系統(tǒng)運行COP，省電節(jié)能，獲得可觀的經(jīng)濟效果。

關(guān)鍵詞中央空調(diào)；冷凍機房；水力平衡

1　深圳賽意法微電子公司冷凍主機系統(tǒng)構(gòu)成及原運行狀況

1）系統(tǒng)由兩期工程構(gòu)成，兩期系統(tǒng)分設(shè)冷凍主機、水泵及分集水器；兩期系統(tǒng)間設(shè)有連通管及電動隔斷閥且處于開啟狀態(tài)。

2）多臺水泵、冷凍主機集中聯(lián)合運行，總供回水集管雙側(cè)出水的水力狀況；兩期工程中，水泵揚程不同，一期為32mH2O，二期為42mH2O。形成了兩期工程聯(lián)合運行，互為補充，但壓力不平衡的局面。

3）系統(tǒng)冷凍主機配置如表1，冷水機組布置及管路示意圖如圖1。

表1　冷水機組配置

4）因末端負荷調(diào)減，日常主要運行機組為2、3、4號主機。

2　水力平衡改造與調(diào)試

2.1水力平衡改造

對每臺冷凍主機冷凍水出口（或入口）增設(shè)了與冷凍主機進出水管口徑相同的大口徑靜態(tài)平衡閥作為冷凍主機間水力平衡之用（見表1及圖1）。

圖1

2.2水力平衡過程

調(diào)試期間，根據(jù)負荷需求，系統(tǒng)1、5、6號主機未開啟運行，故暫僅對處于運行狀態(tài)的2、3、4號冷凍主機管路系統(tǒng)調(diào)試，其余主機管路全開。在各冷凍主機開啟且全部靜態(tài)平衡閥處于全開時；以及在調(diào)節(jié)2、3、4號冷凍主機供回水管上靜態(tài)平衡閥，系統(tǒng)穩(wěn)定后，分別測試及記錄此3臺冷凍主機流量、供回水溫度、電流、負荷率等參數(shù)。

表2　三臺冷凍主機（2、3、4號）平衡調(diào)試前數(shù)據(jù)

表3　三臺冷凍主機（2、3、4號）平衡調(diào)試后數(shù)據(jù)

2.3調(diào)試數(shù)據(jù)

水力平衡度：水力平衡度是衡量末端或冷凍主機實際流量與額定流量差值的指標(biāo)，其含義為實際流量與設(shè)計流量的差值與設(shè)計流量的相對百分比，零為理想值，±15%為工程上可接受范圍。

2.4水力平衡調(diào)節(jié)效果

1）水力平衡數(shù)據(jù)分析：水力平衡調(diào)試前，2、3號冷凍主機由于機組自身阻力較小，處于較嚴重的過流狀況；水力平衡調(diào)試后，2、3、4號冷凍主機三臺冷凍主機均處于過流16%～17%狀態(tài)，4號主機過流略有增加，但2、3號主機水力平衡度大幅調(diào)整，且4號主機電流能耗減小（此時雖可一步調(diào)整到±15%以內(nèi)，進一步降低冷凍主機流量，但出于安全及未來負荷可能變化，其余主機可能投用，預(yù)留了一定的富裕流量）

2）結(jié)論：平衡調(diào)試對冷凍主機間水力平衡有明顯改善，一期老舊設(shè)備在趨近額定工況運行，可延長使用壽命，同時積累了基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。

2.5冷凍主機工況、能效分析

1）工況分析：根據(jù)調(diào)試前實測數(shù)據(jù)（見表4），對3臺主機原工況做出分析。

表4

工況數(shù)據(jù)分析結(jié)論：理論與實測冷量偏差率可大致反映冷凍主機的工作狀況，雖然其本身會受到冷凍主機負荷率、冷卻水供回水溫度及冷凍水出水溫度設(shè)定、穩(wěn)定工作時間等因素影響，但出現(xiàn)較大偏差時則顯示冷凍主機運行狀態(tài)有可能不良。從上表數(shù)據(jù)中可見：3號機組經(jīng)近一個小時穩(wěn)定運行，經(jīng)計算，實測COP及耗電量指標(biāo)兩個直接反映主機能效的指標(biāo)相對正常合理數(shù)據(jù)偏差過大，顯示3號冷凍主機有較嚴重的效率問題。

除了3號主機外，整體上冷水機組運行狀況在離心式冷水機組的合理范疇內(nèi)，考慮到相關(guān)設(shè)備已有較長時間的壽命，部分機組已經(jīng)接近產(chǎn)品壽命末期，能效衰減在可接受范圍內(nèi)；對3號機組應(yīng)進行設(shè)備檢測、維修或更換。

2）能效數(shù)據(jù)分析：調(diào)試前后兩組數(shù)據(jù)（見表5）收集，相距約一小時，除水力平衡調(diào)試外，其他因素，如室外氣溫、生產(chǎn)負荷、冷卻水溫度、機組負荷率等因素均變化較小。可以合理推定，此時能效的變化，是由對冷凍主機間水力平衡做出改善產(chǎn)生的。

表5

由表5數(shù)據(jù)可見：2、3兩臺一期舊冷凍主機，調(diào)試后供水溫度降低，耗電指標(biāo)上升，但流量在平衡調(diào)試后降低了過流。而4號冷凍主機容量較大，投用時間較短，性能較優(yōu)良，通過水力調(diào)節(jié)合理調(diào)整了負荷率，且供水溫度略微升高，使之工作效率更高，能耗的減少要大于2、3號機的能耗增長。

能效分析結(jié)論：3臺冷凍主機綜合耗電指標(biāo)，從0.85降至0.80kW/RT，降低近6%，3臺冷凍主機（額定容量共1 900RT）降低用電功率最高114kW。

以全年100%負荷運行525h，75%負荷運行時間1 314h，50%負荷運行3 066h，25%負荷運行時間3 855h計算（該負荷率依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)民用舒適空調(diào)工作負荷率曲線折算，實際存在恒溫恒濕要求的工業(yè)建筑精密空調(diào)滿負荷工作的比例更高，節(jié)能量將更大），初步保守計算年節(jié)約用電45.68×104kW·h。按2011年深圳普通工業(yè)用電平均0.82元/kW·h（不含基本電價）計算，年節(jié)省電費約37.46萬元。

3　結(jié)論

通過對中央空調(diào)冷凍機房設(shè)備系統(tǒng)水力平衡改造、調(diào)試，使得：

1）設(shè)備間水力平衡得到明顯改善，緩解因主機、泵等設(shè)備選型參數(shù)、老化衰減等原因?qū)е滦阅懿黄ヅ湓斐傻乃ζ胶馐д{(diào)，水量分配不均問題。

2）通過水力平衡調(diào)試，平衡各主機、泵流量，可避免嚴重過流（欠流）現(xiàn)象，使設(shè)備在合理的流量范圍內(nèi)運行，提升設(shè)備使用壽命，減少故障率。

3）調(diào)節(jié)了各主機設(shè)備的冷凍水供水溫度、供回水溫差及負載率，從系統(tǒng)角度（冷水機組整體）明顯降低能耗指標(biāo)，節(jié)能效益明顯。

4）調(diào)試為冷凍主機運行工況診斷、檢修、維護提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有利于后期運行管理。

參考文獻

［1］鄔海升.空調(diào)冷凍機房制冷及其附屬設(shè)備的安裝［J］.山西建筑，2003，29（3）：138-139.

中圖分類號TH184

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0200-02

作者簡介：段俊杰，工程師，研究方向為機電設(shè)備，管道安裝。