二級泵系統(tǒng)的工作原理和控制方法

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

　　1.二級泵變流量系統(tǒng)的工作原理

　　二級泵變流量系統(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部分，形成一次環(huán)路和二次環(huán)路。一次環(huán)路由冷水機組、一級泵，供回水管路和旁通管組成，負責(zé)冷水制備，按定流量運行。二次環(huán)路由二級泵、空調(diào)末端設(shè)備、供回水管路和旁通管組成，負責(zé)冷水輸送，按變流量運行。設(shè)置旁通管的作用是使一次環(huán)路保持定流量運行。旁通管上應(yīng)設(shè)流量開關(guān)和流量計，前者用來檢查水流方向和控制冷水機組、一級泵的起停；后者用來檢測管內(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。就整個水系統(tǒng)而言，其水路是相通的，但兩個環(huán)路的功能互相獨立。一級泵與冷水機組采取“一泵對一機”的配置方式，而二級泵的配置不必與一級泵的配置相對應(yīng)，它的臺數(shù)可多于冷水機組數(shù)，有利于適應(yīng)負荷的變化。

　　二次環(huán)路的變流量可采取以下兩種方式來實現(xiàn)：一是多臺并聯(lián)水泵分別投人運行方式，即臺數(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。

　　2.二級泵變流量系統(tǒng)的控制方法

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

　　(1)二級泵采用壓差控制、一級泵采用流量盈虧控制。

　　①多臺二級泵并聯(lián)分別投入運行時，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)負荷變化時，負荷側(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，壓差控制器將壓差信號傳給負荷側(cè)調(diào)節(jié)閥，驅(qū)動該閥動作，同時傳給程序控制器來控制二級泵的運行臺數(shù)。

　　通常利用水泵并聯(lián)后的合成特性曲線，設(shè)定某個壓力作為上限，而另一個壓力為下限。當(dāng)負荷減小時，系統(tǒng)所需水量減少，使工作壓力超過上限值，原先并聯(lián)運行的水泵開始減少(關(guān)閉)一臺泵；當(dāng)負荷增大時，所需水量增多，其工作壓力低于下限值，開始增加(開起)一臺泵。在二級泵進行臺數(shù)控制過程中，負荷側(cè)調(diào)節(jié)閥始終要參與系統(tǒng)壓力的協(xié)調(diào)工作。

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

　　②當(dāng)負荷側(cè)二級泵系統(tǒng)的流量減少時，一級泵的流量過剩。盈余的水量經(jīng)旁通管從A流向B返回一級泵的吸入端，這種狀態(tài)稱為“盈”。當(dāng)流過旁通管的流量相當(dāng)于一級泵單臺流量110％左右時，流量計觸頭動作，通過程序控制器自動關(guān)閉一臺水泵和對應(yīng)的冷水機組。

　　在一級泵僅部分臺數(shù)運行的情況下，當(dāng)要求二級泵系統(tǒng)的流量增大時，就會出現(xiàn)一級泵水量供不應(yīng)求的情況。這時二級泵將使部分回水經(jīng)旁通管從B流向A，直接與一級泵輸出的水相混合，以滿足二級泵系統(tǒng)對水量增大的需要。這種狀態(tài)稱為“虧”。當(dāng)出現(xiàn)的水量虧損達到相當(dāng)于一級泵單臺水泵流量的20％左右時，旁通管上的流量開關(guān)將動作，將信號輸入程序控制器，自動起動一臺水泵和對應(yīng)的冷水機組。

　　采用流量盈虧來控制一級泵和冷水機組的運行臺數(shù)，存在一個水力工況和熱力工況的協(xié)調(diào)問題。因為流量的變化與空調(diào)負荷的變化不成線性關(guān)系。當(dāng)流量減少到關(guān)閉一臺水泵時，實際上并不意味著系統(tǒng)的需冷量也應(yīng)減少到一臺冷水機組的制冷量。這個問題也只有通過冷水機組自身的能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)來解決。

　　(2)二級泵采用流量控制、一級泵采用負荷控制當(dāng)多臺二級泵并聯(lián)分別投入運行時，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，二級泵可采用流量控制。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；一級泵采用負荷控制(也稱熱量控制)，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)的問題。

　　3.二級泵系統(tǒng)的特點及應(yīng)用場合

　　二級泵變流量系統(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。它可以實現(xiàn)變水量運行工況，節(jié)省水系統(tǒng)輸送能耗；水系統(tǒng)總壓力相對較低；能適應(yīng)供水分區(qū)不同壓降的需要。二級泵系統(tǒng)中，設(shè)備運行臺數(shù)的控制是以系統(tǒng)實際運行情況為基礎(chǔ)的，它必須通過一系列的檢測和計算。因此，設(shè)計二級泵系統(tǒng)，必須以相應(yīng)的自動控制系統(tǒng)來輔助才能發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)勢。

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