基于反馈-前馈控制的一次泵变流量系统设计

　　0 引言

　　通常情况下,中央空调制冷系统是根据满载负荷设计的,当外在负载变化时,冷水机组虽然可以根据负荷调节出相应的冷量输出,但因为冷冻水循环系统 在冷水机组的蒸发器侧的流量配置是固定不变的,冷冻水泵定流量运行,这样使得空调系统中冷冻水泵不仅不会跟从主机的部分负荷运行而改变流量,也不会跟随冷 水机组的减载而减载。近年来随着智能楼宇控制技术、计算机网络技术以及变频调速技术的不断发展,使得中央空调一次泵变流量系统的实现成为可能,从而完成从 定流量到变流量的过渡。通常来说,冷水机组蒸发器水流量变化较大时,一定会导致冷水机组的出水温度的剧烈波动,从而造成冷水机组运行不稳定,严重时蒸发器 会产生结冰现象。所以在一次泵变流量系统中,变流量的关键取决于冷水机组的变流量性能,即机组本身对负荷变化的响应的速度决定了整个系统的节能潜力。现有 一次泵变流量系统设计多依赖于冷水机组硬件的性能,本文中反馈)前馈控制器的设计则是从软件方面提高冷水机组允许的流量变化率,这样融合了先进自控技术的 冷水机组通过供水温度而变蒸发器侧水流量控制机组负荷运行,从而保证冷水机组的出水温度在允许的最大偏差范围内正常平稳的运行。因此,当外在负载变化时, 为了节约了蒸发器侧冷冻水泵的能耗,冷水机组的蒸发器侧的流量则会随着用户的需求而不断变化,即冷冻水泵实现变流量,这样整个系统方能实现真正的变流量运 行。

　　1 一次泵变流量系统的基本原理

　　在一次泵变流量系统的设计中,不同与一次泵定流量系统的一台冷水机组一定要对应一台冷冻水泵,而是多台冷水机组并联对应多台冷冻水泵并联。当冷 水机组运行时,总管的供回水温差基本保持稳定,为了达到“按需供应”,负荷侧的流量变化必须控制着蒸发器侧的流量变化,这样当主机部分负荷时,冷冻水泵的 供水量才可能降低,从而降低系统运行的能耗。一次泵变流量系统中,冷冻泵控制末端冷量的多少,而供回水总管的温差和流经蒸发器的流量决定了冷水机组生产的 冷量,如图1。需要增加一些自控设备,来实现负荷侧流量对蒸发侧流量的控制,即冷水机组的变流量及冷冻水泵的变流量。

　　2 冷水机组的变流量

　　衡量冷水机组性能的两个重要指标分别是冷水机组每分钟允许流量变化率和流量变化范围。冷水机组的流量变化范围越大,空调系统的节能效果就越显著。机组的每分钟允许流量变化率越大,则空调变流量运行时,蒸发器侧出水温度波动就越小。

　　2.1 冷水机组允许的流量变化率