二級(jí)泵系統(tǒng)的工作原理和控制方法

　　二級(jí)泵系統(tǒng)又叫復(fù)式泵系統(tǒng)，是指在冷源側(cè)和負(fù)荷側(cè)分別配置循環(huán)泵的系統(tǒng)。

　　1.二級(jí)泵變流量系統(tǒng)的工作原理

　　二級(jí)泵變流量系統(tǒng)用旁通管將冷水系統(tǒng)劃分為冷水制備和冷水輸送兩個(gè)部分，形成一次環(huán)路和二次環(huán)路。一次環(huán)路由冷水機(jī)組、一級(jí)泵，供回水管路和旁通管組成，負(fù)責(zé)冷水制備，按定流量運(yùn)行。二次環(huán)路由二級(jí)泵、空調(diào)末端設(shè)備、供回水管路和旁通管組成，負(fù)責(zé)冷水輸送，按變流量運(yùn)行。設(shè)置旁通管的作用是使一次環(huán)路保持定流量運(yùn)行。旁通管上應(yīng)設(shè)流量開(kāi)關(guān)和流量計(jì)，前者用來(lái)檢查水流方向和控制冷水機(jī)組、一級(jí)泵的起停；后者用來(lái)檢測(cè)管內(nèi)的流量。旁通管將一次環(huán)路和二次環(huán)路兩者連接在一起。就整個(gè)水系統(tǒng)而言，其水路是相通的，但兩個(gè)環(huán)路的功能互相獨(dú)立。一級(jí)泵與冷水機(jī)組采取“一泵對(duì)一機(jī)”的配置方式，而二級(jí)泵的配置不必與一級(jí)泵的配置相對(duì)應(yīng)，它的臺(tái)數(shù)可多于冷水機(jī)組數(shù)，有利于適應(yīng)負(fù)荷的變化。

　　二次環(huán)路的變流量可采取以下兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是多臺(tái)并聯(lián)水泵分別投人運(yùn)行方式，即臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)；一是采用變頻調(diào)速水泵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速方式。

　　2.二級(jí)泵變流量系統(tǒng)的控制方法

　　目前有二級(jí)泵采用壓差控制、一級(jí)泵采用流量盈虧控制法；和二級(jí)泵采用流量控制，一級(jí)泵采用負(fù)荷控制法等。

　　(1)二級(jí)泵采用壓差控制、一級(jí)泵采用流量盈虧控制。

　?、俣嗯_(tái)二級(jí)泵并聯(lián)分別投入運(yùn)行時(shí)，若水泵并聯(lián)后具有陡降型的合成特性曲線，常采用壓差控制。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變化時(shí)，負(fù)荷側(cè)所需的水流量也要改變，供、回水管之間的壓差隨之發(fā)生變化。此時(shí)，壓差控制器將壓差信號(hào)傳給負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)閥，驅(qū)動(dòng)該閥動(dòng)作，同時(shí)傳給程序控制器來(lái)控制二級(jí)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

　　通常利用水泵并聯(lián)后的合成特性曲線，設(shè)定某個(gè)壓力作為上限，而另一個(gè)壓力為下限。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，系統(tǒng)所需水量減少，使工作壓力超過(guò)上限值，原先并聯(lián)運(yùn)行的水泵開(kāi)始減少(關(guān)閉)一臺(tái)泵；當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，所需水量增多，其工作壓力低于下限值，開(kāi)始增加(開(kāi)起)一臺(tái)泵。在二級(jí)泵進(jìn)行臺(tái)數(shù)控制過(guò)程中，負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)閥始終要參與系統(tǒng)壓力的協(xié)調(diào)工作。

　　二級(jí)并聯(lián)水泵應(yīng)盡量采用相同規(guī)格和類(lèi)型的水泵。如采用不同型號(hào)或規(guī)格時(shí)，則設(shè)定壓力值會(huì)有較大的不同。此時(shí)應(yīng)采用分組開(kāi)起或關(guān)閉泵的上、下限壓力值的辦法來(lái)解決，這樣會(huì)使系統(tǒng)的控制變得更加復(fù)雜。

　?、诋?dāng)負(fù)荷側(cè)二級(jí)泵系統(tǒng)的流量減少時(shí)，一級(jí)泵的流量過(guò)剩。盈余的水量經(jīng)旁通管從A流向B返回一級(jí)泵的吸入端，這種狀態(tài)稱(chēng)為“盈”。當(dāng)流過(guò)旁通管的流量相當(dāng)于一級(jí)泵單臺(tái)流量110％左右時(shí)，流量計(jì)觸頭動(dòng)作，通過(guò)程序控制器自動(dòng)關(guān)閉一臺(tái)水泵和對(duì)應(yīng)的冷水機(jī)組。

　　在一級(jí)泵僅部分臺(tái)數(shù)運(yùn)行的情況下，當(dāng)要求二級(jí)泵系統(tǒng)的流量增大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一級(jí)泵水量供不應(yīng)求的情況。這時(shí)二級(jí)泵將使部分回水經(jīng)旁通管從B流向A，直接與一級(jí)泵輸出的水相混合，以滿足二級(jí)泵系統(tǒng)對(duì)水量增大的需要。這種狀態(tài)稱(chēng)為“虧”。當(dāng)出現(xiàn)的水量虧損達(dá)到相當(dāng)于一級(jí)泵單臺(tái)水泵流量的20％左右時(shí)，旁通管上的流量開(kāi)關(guān)將動(dòng)作，將信號(hào)輸入程序控制器，自動(dòng)起動(dòng)一臺(tái)水泵和對(duì)應(yīng)的冷水機(jī)組。

　　采用流量盈虧來(lái)控制一級(jí)泵和冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，存在一個(gè)水力工況和熱力工況的協(xié)調(diào)問(wèn)題。因?yàn)榱髁康淖兓c空調(diào)負(fù)荷的變化不成線性關(guān)系。當(dāng)流量減少到關(guān)閉一臺(tái)水泵時(shí)，實(shí)際上并不意味著系統(tǒng)的需冷量也應(yīng)減少到一臺(tái)冷水機(jī)組的制冷量。這個(gè)問(wèn)題也只有通過(guò)冷水機(jī)組自身的能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)解決。

　　(2)二級(jí)泵采用流量控制、一級(jí)泵采用負(fù)荷控制當(dāng)多臺(tái)二級(jí)泵并聯(lián)分別投入運(yùn)行時(shí)，若水泵并聯(lián)后的合成特性曲線較平坦(緩)，采用前面提到的壓差控制較為困難，此時(shí)，二級(jí)泵可采用流量控制。流量控制既適用于具有平坦型特性曲線的水泵，也適用于具有陡降型特性曲線的水泵；一級(jí)泵采用負(fù)荷控制(也稱(chēng)熱量控制)，它可以較好地解決流量盈虧控制中產(chǎn)生的水力工況和熱力工況之間協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

　　3.二級(jí)泵系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合

　　二級(jí)泵變流量系統(tǒng)較復(fù)雜，自控程度較高，初投資大，在節(jié)能和靈活性方面具有優(yōu)點(diǎn)。它可以實(shí)現(xiàn)變水量運(yùn)行工況，節(jié)省水系統(tǒng)輸送能耗；水系統(tǒng)總壓力相對(duì)較低；能適應(yīng)供水分區(qū)不同壓降的需要。二級(jí)泵系統(tǒng)中，設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)的控制是以系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況為基礎(chǔ)的，它必須通過(guò)一系列的檢測(cè)和計(jì)算。因此，設(shè)計(jì)二級(jí)泵系統(tǒng)，必須以相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)輔助才能發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

　　系統(tǒng)作用半徑較大、設(shè)計(jì)水流阻力較高、各環(huán)路負(fù)荷特性相差較大，或壓力損失相差懸殊時(shí)，或環(huán)路之間使用功能有重大區(qū)別以及區(qū)域供冷時(shí)，應(yīng)采用變流量二級(jí)泵系統(tǒng)。當(dāng)各環(huán)路的設(shè)計(jì)水溫一致且設(shè)計(jì)水流阻力接近時(shí)，二級(jí)泵宜集中設(shè)置；各環(huán)路的設(shè)計(jì)水流阻力相差較大或各系統(tǒng)水溫或溫差要求不同時(shí)，宜按區(qū)域或系統(tǒng)分別設(shè)置二級(jí)泵。