一次泵变流量系统安全节能运行研究

陈延凡

摘  要：一次泵变流量系统近年来作为一项节能技术潜力较大的空调水系统而被广泛应用，与传统的定流量系统不同，它通过变频技术提高了整个水环路流量操控的灵活性，在节能方面也有着极大的优势。在另一方面，尽管该系统有多种优点，然而缺少了科学合理的设备操控也会产生制冷机铜管冻裂的安全隐患。本文以合肥卷烟厂黄山精品线动力车间的一次泵变流量系统安全运行所做的改进和研究为重点，结合安全管理、设备操控等方面介绍和分析一次泵变流量系统运行中涉及的一些安全问题及解决方案。

关键词 ：一次泵变流量系统;安全运行;节能

1 一次泵变流量系统简介

随着科学的发展，变频技术的使用也越来越广泛，不管是工业设备还是家用电器都会使用到变频技术。变频调节是通过改变电机的供电频率来改变电机的转速，从而使水泵的转速得以改变的技术。在如今的空调水系统设计中，变流量节能的概念也已深入人心。尤其在国内多年的变流量设计或者改造工程中，一次泵变流量系统逐渐获得认可，动力车间也结合实际需求，使用了相对安全高效的一次泵变流量系统。

所谓一次泵变流量系统，指的是整个水环路的流量能够按照末端实际需求进行流量调节变化的系统，与传统的一次泵定流量系统（水环路的流量由制冷机和水泵开启数决定）和二次泵变流量系统（仅未端水路的流量变化，制冷机侧水流量仍然保持不变）相比，有着许多不同之处。比如，在一次泵变流量系统中，通过制冷机侧的水流量可以完全随末端实际需求变化而改变，水泵也能够在变频技术的改变下把流量降低。与一次泵定流量系统仅靠设备开启台数控制水流量相比，具有更高的灵活性和更广的控制范围。当空调系统处在部分负荷状态时，节能效果尤其明显，相对一次泵定流量或者二次泵变流量系统来说，除了有更好的节能效果外，一次泵变流量系统节省了一组水泵和相应配件的设备配置，降低了设备投资费用的同时也减少了对冷冻机房的空间需求。

我厂使用的一次泵变流量系统是典型的主管压差控制的系统，在实际使用过程中，该系统显露的主要优点有：（1）减少了水泵数量设置，节省了制冷站面积，降低了设备投资;（2）通过选用大型、高效的一次泵代替了二次泵系统中原有的小型、低效、低扬程的一次泵，从而得以提高水泵的性能;（3）降低了系统中水泵组的能耗。简而言之，就是具有节能降耗的显著优势。

2 一次泵变流量系统安全运行的有效措施

2.1强化设备安全管理

针对现状，动力车间着重从2个方面开展安全管理工作。一是安全预防，预防工作重在消除潜在的安全隐患，从源头避免产生危险，这也符合“安全第一，预防为主”的核心要求。在实际工作中，动力车间每月开展系统整体查漏、压力检测活动，同时要求机电维修工分别进行阀门、执行器等相关部件的维护保养。具体采取管理措施：（1）制定设备的保养、点检指导书和基准书，使得设备的保养、点检工作有据可依;（2）规范操作规程，将具体的操作方式分解到每一个部位，让所有的操作人员提高操作设备的规范程度;（3）安全员专员管理，制作粘贴警告标识、疏散图等，梳理并亮化危险源，制定现场处置方案;（4）组织开展消防演练，开展内部安全教育培训，提高人员安全意识。

二是安全控制：（1）制冷剂与冷却泵安全联锁启动控制。启动时按照先开冷冻泵、冷却泵，后开冷冻机程序开机，并以反向程序停机。（2）冷却水系统冷却塔6组，其中三组电动阀保持常开状态，这样保证制冷机开机时冷却水系统的散热安全。（3）控制箱安全警示及线路标识可视化管理。

2.2 一次泵变流量系统运行中的安全操控

2.2.1必须选择与变流量系统相适应冷水机组

在选择冷水机组时，为防止蒸发器结冰，水流由湍流变为层流、水流对铜管的冲蚀，一次水流量必须在一定范围内。因此需要选择最小流量尽可能低的冷水机组。通常机组效率越高，机组蒸发器流量变化的范围就越窄。目前离心机的最小流量一般都能达到设计流量的30%左右，根据我厂冷水机组厂商提供的技术资料在20%左右，完全满足目前设计要求，保证了设备可以平稳运行，给生产提供了稳定的基础保障。

2.2.2避免控制差错导致离心机喘振

由于我厂使用的离心式压缩机是速度型压缩机，在部分负荷较小时会发生喘振，特别是在一次泵变流量系统中，流量大小变化代表着负荷的大小变化，如果调节控制出现差错也会导致离心机喘振。喘振一旦发生，机组运行效率骤降，甚至损坏压缩机等主要部件，造成安全生产事故，工艺生产温湿度无法保障，影响较大。目前我厂使用的特灵离心机组采用多级压缩离心技术，一定程度上有效避免了部分负荷较小时的喘振发生，同时车间技术员优化系统各项参数如强化冷却塔换热效果、冷水变温合理利用等进一步减少喘振的发生。

2.2.3水系统流量的测量与旁通控制

水系统的流量测量与旁通控制是保证流量正常循环的重要控制方式，阀门便成为了流量控制的重要部分。在供、回水干管上加设一个旁通调节阀，可以保证冷水机组蒸发器侧的流量不低于其最小流量要求，确保冷水机组正常运行。而旁通阀的调节是依据检测的流量信号而进行，因而对流量的检测必须准确。为了提高检测的准确性，在阀的选择上，一般选择测量精度较高的电磁流量计，同时应注意定期标定、校正。此外，旁通阀的调节需快速，为满足流量与阀门的开度成线性关系以及考虑到阀门的实际流量特性，选择等百分比特性的调节阀为宜。

2.2.4准确设定主管控制压差

同样是阀门，在供﹑回水干管上设置压差旁通阀，是办理末端侧变流量与机房侧定流量这对矛盾最常用的手法。该压差系统旁通阀工作的基本原理是，当系统处于计划状态下，所有的设备都满负荷运行，压差旁通阀的开度为零，这时压差控制器器两端接口处的压差即是控制器设定的差值。但是大多数已投入使用的工程，压差控制器设定和作用经常被施工单位和使用单位所忽视，压差控制系统以及末端设备的电动二通便形同虚设。我们不难得出结论，压差值设定偏低，旁通阀将极易打开而且旁流量增大，末端侧的供冷会无法满足;而压差值设定偏大，则旁通阀门不易打开，旁通流量偏小。这将影响冷水机组正常所需运行台数，有形增加了空调冷水系统的电耗。所以必须重视压差旁路控制系统对整个系统的影响，準确合理确定其参数，以满足用户的流量，同时按实际的必要正常来开启机组的运行台数。

3 结语

作为一种节能的水系统形式，一次泵变流量系统有着广泛的应用前景和突出的优势。但是，只有在保证系统安全运行的前提下，才能做好节能改进工作，特别是类似卷烟工业这种空调系统能耗占据总能耗60%的大中型企业，设备能够安全运行，是开展节能工作的前提条件。在安全的生产环境下，才有可能做到节能降耗、降本增效。

2014年，动力车间通过对一次泵变流量系统长期的跟踪研究，明确了4台冷水机组开启台数运行与主管控制压差之间的关系。通过以安全管理理念为指导，对系统的各项操控方式进行不同季节、不同生产冷负荷需求的阶段性参数调整，动力车间一次泵变流量系统得以长期保持安全高效的运行状态。之后再结合变冷水水温调节、冷却塔补水改进促进热湿交换、高压微雾加湿开启时间管理、冷水电动执行器的全面清洗维保、冷水系统定压装置维保、冷却水旁滤设备清洗等整个系统的全面改善，同比下降空间达到了20%，不但在系统运行节能方面效果显著，也同时提高了整个系统全方位的安全系数。

参考文献：

[1]刘立鸣.提高矿山机电设备检修维护管理措施的几点思考[J].河南科技，2014（2）：84.

[2]袁昌立.一次泵变流量系统及其应用中需注意的问题[J].节能，2007（6）：27-28.