课程设计任务书
题目 制冷机房冷冻水二级泵系统控制策略设计（7） 专业 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：
主要内容
1．阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。 2．学习CAD或Visio软件的使用。 3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。 已知参数和设计要求：
某制冷机房设备配管平面见图纸资料。
设计要求：完成该制冷系统的冷却水、冷冻水系统及冷冻机组控制监控点设置和控制策略的设计。
（1）要求对监控的传感器、控制器、执行器进行初步选型，统计监控信号（I/O）点数，选择一种控制方案，确定其控制策略。
（2）统计BAS监控点表，绘制系统图纸。 （3）编写课程设计说明书。 主要参考资料
1．李玉云，建筑设备自动化，机械工业出版社，2013年6月 2．曲云霞，暖通空调施工图解读，中国建筑工业出版社，2009年4月 3．蒋白懿，给水管道设计计算与安装，化学工业出版社，2007年6月 4．智能建筑设计标准GB/T 50314-2006 .中国计划出版社，2006.5.建筑设备监控系统设计与安装，03X201-2.中国建筑标准设计研究所.6.空调控制系统.02X201-1.中国建筑标准设计研究所.完 成 期 限： 指导教师签章：
专业负责人签章：
2013年12月 1 日 制冷机房冷冻水二级泵系统控制
策略设计
摘要
社会在不断的进步，人们生活水平的不断提高，在我们生活中越来越多的人们对空调的舒适度、空气品质的要求越来越高。为能使我们能够更好的生活，有更好的空气，空调越来越普遍的运用在各个场所中。
随着人们生活要求的提高，越来越多的空调系统的运用，使得空调技术有了很快的发展，制冷系统也得到了很大的发展。
制冷系统机组化是现代制冷装置的发展方向。制冷机组就是制冷系统中德全部或部分设备在工厂组装成一个整体，为用户提供所需要的冷量和用冷量度。制冷机组不但结构紧凑，使用灵活，管理方便，而且质量可靠，安装简便，深受广大工程技术人员和用户的欢迎。
制冷机房作为空调系统的冷源部分，承担着空调系统提供冷冻水任务。空调制冷主要由冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统和管路附件等组成。
二次泵控制系统在大规模建筑中的应用，降低了集中空调系统的输送能耗，符合国家对建筑节能的要求。下面从二次泵变流量系统的特点及设计、能耗及调节控制等方面进行简要分析。
关键词：制冷系统 冷冻水 二级泵控制
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目录
摘要 .....................................................................................................1 引言.....................................................................................................3 1 设计原理.........................................................................................4 2控制方案选择..................................................................................4 3 制冷机组的监控.............................................................................4 4 冷冻站系统的检测与控制.............................................................5
4.1压差控制................................................................................5 4.2制冷机的台数选择................................................................5 5 冷水泵的选择...............................................................................5 6旁通管及旁通控制阀的选择..........................................................6 7传感器的选择..................................................................................7 心得体会.............................................................................................7 参考文献.............................................................................................8 附图...................................................................错误！未定义书签。
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引言
空调水系统时按照满负荷设计的，在负荷变化时，虽然冷水机组可以根据负荷调节，可是蒸发器侧的水流量却是固定的，即冷水泵一直满载运行，而水泵的能耗因部分负荷运行而减少。
近十年来，冷水机组的制造技术提高，先进的冷水机组可在一定范围内变流量运行，并保持出水温度温度，而对机组能耗影响不大。因此负荷变化时，可保持冷水机组的供回水温度不变，使冷水机组的蒸发器侧流量随用户测流量的变化而变化，从而减少变频水泵的能耗。
当前由于变流量冷水机组的出现。变频器加个下降，冷水系统机组群控技术提高，使二次泵变流量系统应用越来越广泛，技术日趋成熟。
随着建筑中集中空调使用的越来越广泛，建筑能耗更随之增加，由于变频技术的使用可以大大降低空调能耗，因此也日益受到重视。相比一次泵变流量系统来说，虽然其节能效果不如一次泵变流量系统，但是由于一次泵变流量系统需要有变流量制冷设备的支持，其运行稳定性还不能让人放心，故二次泵变流量系统相对多见，特别是对于系统大，空调负荷变化大，能源中心与空调建筑相对位置较远的情况尤为适用。
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1、设计原理
一级泵为定流量，满足一次循环回路中冷水循环，二级泵为变流量，负责将冷水分配给二次循环回路中的用户，一次循环回路与二次循环回路通过连通管连接，当制冷机负荷与用户负荷相等时，连通管内流量为零；当用户负荷减少时，连通管内流量从供水流向回水。这样二级泵不受最小流量的限制，可采用二通阀加变频器来控制流量。
流量控制就是利用变频器改变二级泵的转速来调节冷冻水量，这种变速控制是相对次级泵为全速泵系统而设置的，其控制参数可以是压差，也可以是压力。即可以是次级泵出口的压力，又可是供回水管的压差。通过测量被控参数并与给定值比较，改变水泵的频率，即可控制水泵的转速。
2、控制方案选择
本次设计选用二次泵便流量控制系统。冷冻水二次泵变流系统与传统的一次泵系统相比具有更好的优势。相比一次泵变流量系统来说，虽然其节能效果不如一次泵变流量系统，但是由于一次泵变流量系统需要有变流量制冷设备的支持，其运行稳定性还不能让人放心，故二次泵变流量系统相对多见，特别是对于系统大，空调负荷变化大，能源中心与空调建筑相对位置较远的情况尤为适用。 根据负荷变化，水泵系统变频调速器可使其从恒速状态转变为变速变流量状态，从而节省能源并增强了控制能力，同时避免了控制阀压力过大的现象
3、制冷机组的监控
单台机组的控制任务一般由安装在主机上的单元控制器完成，有些单元控制器同时还完成一部分辅助系统的监控，还有些制冷机的供应商同时提供冷冻站的集中控制器，对几台制冷机及其辅助系统实行统一的检测控制盒能量调节。制冷装置控制系统是制冷装置的组成部分，它更好地完成冷媒循环的制冷工艺系统服务 主要监控内容为：
1）对制冷工艺参数进行自动检测。参数检测是实现控制的依据。
2）自动控制某些工艺参数，使之恒定或者按一定规律变化。对一台自动控制的制冷装置，首先期望的是维持被冷却对象在指定的恒温状态。由此而来，还涉及到其他一系列相关系数的调节。
3）根据编制的工艺流程和规定的操作程序，对机器，设备执行一定的顺序控制或程序
4 控制。
4）实现自动保护，保证制冷设备的安全运行。在装置工作异常，参数达到警戒值时，使装置故障性停机或执行保护性操作，并发出报警信号，以确保人机安全。
4、冷冻站系统的检测与控制
4.1压差控制
当空调机组，风机盘管都采用电动两通阀的空调水系统时，用户侧属变流量系统，冷源侧需要定流量运行。因此，在供，回水管之间需要加一旁通阀。当符合流量发生变化时，供，回谁干管间压差将发生变化。通过压差信号调节旁通阀开度，改变旁通水量，一方面恒定压差，是压力工况稳定，同时也保证了冷源侧的定水量运行。图为一级泵压差控制原理图。控制元件有压差传感器，压差控制器Pda和旁通阀V组成。在系统处于设计状况下，所有的设备满负荷运行，压差旁通阀开度为零，压差传感器两端接口处的压差为控制器的设定值DP0；当穆端符合变小时后，末端的两通阀关小，供，回谁压差Dp将会提高而超过设定值，在压差控制器的作用下，旁通阀降自动打开，它的开度加大将使总供，回水压差减小直至达到Dp0时，才停止继续开大。若冷媒水的旁通量超过了单台冷水循环泵流量时，则自动关闭一台冷水循环泵。对应的制冷机组，冷却泵及冷却塔也停止运行。压差传感器的两端接管应尽可能的靠近旁通阀两端并应设于水系统中压力较稳定的地点以减少水流量的波动，提高控制的精确性。
4.2制冷机的台数选择
图1所示为二级泵系统。初级泵克服蒸发器及周围管件的阻力，至旁通管的压差几乎为0，这样即使有旁通管，用户流量和蒸发器通过的流量一致是，流过旁通管的流量几乎为0。次级泵用于克服支管的阻力，初级泵随制冷机组联锁启停，次级泵根据用户侧需水量进行台数的起停控制。当初级泵和次级泵供水有差异的时候，相差的部分经过平衡管ab中流过（可从a到b，也可以从b到a），用户侧的用水量通过二级泵的运行台数和变频泵的转速及压差旁通阀来控制的。
5冷水泵的选择
对于空调冷水二次泵变流量系统，在设计中宜采用“集合母管并联”后再与蒸发器串联的方式进行配管。此种连接方式下，冷水泵与冷水机组在控制方面不呈一一对应关系，冷水机组的启停数量由用户端空调瞬时总负荷决定，而冷水泵启停数量的控制则根
5 据用户端空调水流量实际需求值并同时结合水泵、马达及变频器效率分析决定水泵启停台数。此种方式通用性强，针对大小冷水机组组合的情况，避免了冷水泵变频工作时相互干扰的问题，最大程度地节省了冷水泵运行能耗。 选用比转数ns在130~150的离心式清水泵水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍。 Hmax=△P1+△P2+0.05（1+k）
△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调末端 装置的水压损失最大的一台的水压降。 L为最不利环路的管长。
K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值去0.2~0.3。最不利环路较短时K取0.4~0.6.空调冷水二次泵变流量系统冷水泵的变频控制原理为：供回水总管末端最不利的末端空调设备根据负荷变化调节电动两通调节阀（风机盘管、空调机组等）的开度，使得系统流量变化，从而引起压差变化，水泵变频器控制器根据此压差调节冷水泵的转速，实现了系统变流量的节能运行。
在设计中，冷水泵为防止低流量造成的负面效果需设定最小流量，根据有关资料，建议最小流量为水泵最佳效率点流量的25%；为确保水泵马达的正常散热，水泵转速不应低于正常标准值的30%。
另外，冷水泵要求每台均配置变频器，同时变频调速，避免一变多定。
6旁通管及旁通控制阀的选择
空调冷水二次泵变流量系统的旁通管上设置旁通控制阀，当负荷侧冷水量小于单台冷水机组的最小流量时，旁通管打开，使冷水机组的最小流量为负荷侧冷水量与旁通管流量之和
旁通管的设计流量为系统中制冷量最大冷水机组许可的最小流量。旁通管应尽量安装在冷水机组和冷水泵的附近，这样可减少水路的压降，降低水泵的能耗。
空调冷水二次泵变流量系统旁通管上设置旁通控制阀，当负荷侧冷水量小于系统中制冷量最大冷水机组的最小流量时，旁通管打开，使冷水机组的最小流量为负荷侧冷水量与旁通管流量之和，以确保冷水机组冷水流量不低于其最小流量。
旁通控制阀的设计流量必须满足系统中制冷量最大冷水机组的最小流量，并且应具有线性控制特性，即流量与阀门的开度呈线性关系。旁通控制阀的设计选型不能根据旁
6 通管管径确定，而是根据所选阀门的流量系数Kv值计算当旁通控制阀处于最小开度和最大开度情况下其可调比是否满足要求，根据计算出的可调比求出最大流量和最小流量与旁通控制阀在最小开度及最大开度下的流量进行比较，反复验算，直至合格为止。 旁通控制阀可由冷水机组变频控制装置来控制，其控制原则是根据冷水机组蒸发器进出口压差或流量的实测值调节旁通控制阀开度，确保每台冷水机组蒸发器水流量不低于其最小值。
7传感器的选择
在空调冷水二次泵变流量系统中，旁通阀控制的信号源由冷水机组蒸发器瞬间流量值或压差的测定值提供，因此压差、流量传感器的安装位置及精准与否对空调冷水二次泵变流量系统相当重要。
在空调冷水二次泵变流量系统的设计中必须选用准确度高和重现性好的压差、流量传感器。
因电磁流量传感器价格较高，采用在每台机组蒸发器两端设置压差传感器，根据机组的压降与流量的关系，计算蒸发器实际流量。该压差传感器的灵敏度不应低于±0.1％，准确度不应低于±0.2％，压差传感器与其变送器应按生厂商说明书要求定期标定校正。此时，需要冷水机组生产厂家提供其蒸发器流量与水压降的关系曲线，并对水系统采取严格的水质控制与过滤措施
心得体会
经过一周的课程设计，我对建筑设备自动化这门课用了更深的了解，非常感谢老师的谆谆教导。另外通过从图书馆借来的书，我也对空调冷冻水系统了解了更深的一层次，对于整个设计也能做到胸有成竹。
本设计里面的图纸都是我自己亲手用CAD软件画的，通过这个方式，我对CAD软件业有了更熟练地运用，从网上学习了一些快捷键，画起图纸来比原来操作的快了许多。我想这些对于我在以后的工作学习中都会有很大的帮助。
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参考文献
【1】李玉云，建筑设备自动化，机械工业出版社，2010年6月
【2】曲云霞，暖通空调施工图解读，中国建筑工业出版社，2009年4月
【3】蒋自懿，给水管道设计计算与安装，化学工业出版社，2007年6月
【4】智能建筑设计标准GB/T 50314-2006.中国计划出版社，2006 【5】建筑设备监控系统设计与安装，03X201-2.中国建筑标准设计研究所。
【6】空调控制系统。02X201-1.中国建筑标准设计研究所
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