中央空调冷冻机房水力平衡调试作用

2022-03-21 08:10:33 | 浏览次数：

摘要以深圳赛意法微电子公司冷冻主机系统（机房）水力平衡改造工程为例，介绍了水力平衡调节方法及效果：通过设置静态平衡阀，测试系统参数、分析相关数据，发现系统运行中存在的工艺状况偏差、效能衰减等问题。继而调节平衡阀，改善系统水力平衡状况，使冷冻主机、系统在合理的工况下运行，提高系统运行COP，省电节能，获得可观的经济效果。

关键词中央空调；冷冻机房；水力平衡

中图分类号 TH184 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）165-0200-02

1 深圳赛意法微电子公司冷冻主机系统构成及原运行状况

1）系统由两期工程构成，两期系统分设冷冻主机、水泵及分集水器；两期系统间设有连通管及电动隔断阀且处于开启状态。

2）多台水泵、冷冻主机集中联合运行，总供回水集管双侧出水的水力状况；两期工程中，水泵扬程不同，一期为32mH2O，二期为42mH2O。形成了两期工程联合运行，互为补充，但压力不平衡的局面。

3）系统冷冻主机配置如表1，冷水机组布置及管路示意图如图1。

4）因末端负荷调减，日常主要运行机组为2、3、4号主机。

2 水力平衡改造与调试

2.1 水力平衡改造

对每台冷冻主机冷冻水出口（或入口）增设了与冷冻主机进出水管口径相同的大口径静态平衡阀作为冷冻主机间水力平衡之用（见表1及图1）。

2.2 水力平衡过程

调试期间，根据负荷需求，系统1、5、6号主机未开启运行，故暂仅对处于运行状态的2、3、4号冷冻主机管路系统调试，其余主机管路全开。在各冷冻主机开启且全部静态平衡阀处于全开时；以及在调节2、3、4号冷冻主机供回水管上静态平衡阀，系统稳定后，分别测试及记录此3台冷冻主机流量、供回水温度、电流、负荷率等参数。

2.3 调试数据

水力平衡度：水力平衡度是衡量末端或冷冻主机实际流量与额定流量差值的指标，其含义为实际流量与设计流量的差值与设计流量的相对百分比，零为理想值，±15%为工程上可接受范围。

2.4 水力平衡调节效果

1）水力平衡数据分析：水力平衡调试前，2、3号冷冻主机由于机组自身阻力较小，处于较严重的过流状况；水力平衡调试后，2、3、4号冷冻主机三台冷冻主机均处于过流16%～17%状态，4号主机过流略有增加，但2、3号主机水力平衡度大幅调整，且4号主机电流能耗减小（此时虽可一步调整到±15%以内，进一步降低冷冻主机流量，但出于安全及未来负荷可能变化，其余主机可能投用，预留了一定的富裕流量）

2）结论：平衡调试对冷冻主机间水力平衡有明显改善，一期老旧设备在趋近额定工况运行，可延长使用寿命，同时积累了基础参考数据。

2.5 冷冻主机工况、能效分析

1）工况分析：根据调试前实测数据（见表4），对3台主机原工况做出分析。

工况数据分析结论：理论与实测冷量偏差率可大致反映冷冻主机的工作状况，虽然其本身会受到冷冻主机负荷率、冷却水供回水温度及冷冻水出水温度设定、稳定工作时间等因素影响，但出现较大偏差时则显示冷冻主机运行状态有可能不良。从上表数据中可见：3号机组经近一个小时稳定运行，经计算，实测COP及耗电量指标两个直接反映主机能效的指标相对正常合理数据偏差过大，显示3号冷冻主机有较严重的效率问题。

除了3号主机外，整体上冷水机组运行状况在离心式冷水机组的合理范畴内，考虑到相关设备已有较长时间的寿命，部分机组已经接近产品寿命末期，能效衰减在可接受范围内；对3号机组应进行设备检测、维修或更换。

2）能效数据分析：调试前后两组数据（见表5）收集，相距约一小时，除水力平衡调试外，其他因素，如室外气温、生产负荷、冷却水温度、机组负荷率等因素均变化较小。可以合理推定，此时能效的变化，是由对冷冻主机间水力平衡做出改善产生的。

由表5数据可见：2、3两台一期旧冷冻主机，调试后供水温度降低，耗电指标上升，但流量在平衡调试后降低了过流。而4号冷冻主机容量较大，投用时间较短，性能较优良，通过水力调节合理调整了负荷率，且供水温度略微升高，使之工作效率更高，能耗的减少要大于2、3号机的能耗增长。

能效分析结论：3台冷冻主机综合耗电指标，从0.85降至0.80kW/RT，降低近6%，3台冷冻主机（额定容量共1？900RT）降低用电功率最高114kW。

以全年100%负荷运行525h，75%负荷运行时间1？314h，50%负荷运行3？066h，25%负荷运行时间3？855h计算（该负荷率依据标准民用舒适空调工作负荷率曲线折算，实际存在恒温恒湿要求的工业建筑精密空调满负荷工作的比例更高，节能量将更大），初步保守计算年节约用电45.68×104kW·h。按2011年深圳普通工业用电平均0.82元/kW·h（不含基本电价）计算，年节省电费约37.46万元。

3 结论

通过对中央空调冷冻机房设备系统水力平衡改造、调试，使得：

1）设备间水力平衡得到明显改善，缓解因主机、泵等设备选型参数、老化衰减等原因导致性能不匹配造成的水力平衡失调，水量分配不均问题。

2）通过水力平衡调试，平衡各主机、泵流量，可避免严重过流（欠流）现象，使设备在合理的流量范围内运行，提升设备使用寿命，减少故障率。

3）调节了各主机设备的冷冻水供水温度、供回水温差及负载率，从系统角度（冷水机组整体）明显降低能耗指标，节能效益明显。

4）调试为冷冻主机运行工况诊断、检修、维护提供了基础数据，有利于后期运行管理。