一次泵變流量系統安全節能運行研究

陳延凡

摘? 要：一次泵變流量系統近年來作為一項節能技術潛力較大的空調水系統而被廣泛應用，與傳統的定流量系統不同，它通過變頻技術提高了整個水環路流量操控的靈活性，在節能方面也有著極大的優勢。在另一方面，盡管該系統有多種優點，然而缺少了科學合理的設備操控也會產生制冷機銅管凍裂的安全隱患。本文以合肥卷煙廠黃山精品線動力車間的一次泵變流量系統安全運行所做的改進和研究為重點，結合安全管理、設備操控等方面介紹和分析一次泵變流量系統運行中涉及的一些安全問題及解決方案。

關鍵詞 ：一次泵變流量系統;安全運行;節能

1 一次泵變流量系統簡介

隨著科學的發展，變頻技術的使用也越來越廣泛，不管是工業設備還是家用電器都會使用到變頻技術。變頻調節是通過改變電機的供電頻率來改變電機的轉速，從而使水泵的轉速得以改變的技術。在如今的空調水系統設計中，變流量節能的概念也已深入人心。尤其在國內多年的變流量設計或者改造工程中，一次泵變流量系統逐漸獲得認可，動力車間也結合實際需求，使用了相對安全高效的一次泵變流量系統。

所謂一次泵變流量系統，指的是整個水環路的流量能夠按照末端實際需求進行流量調節變化的系統，與傳統的一次泵定流量系統（水環路的流量由制冷機和水泵開啟數決定）和二次泵變流量系統（僅未端水路的流量變化，制冷機側水流量仍然保持不變）相比，有著許多不同之處。比如，在一次泵變流量系統中，通過制冷機側的水流量可以完全隨末端實際需求變化而改變，水泵也能夠在變頻技術的改變下把流量降低。與一次泵定流量系統僅靠設備開啟臺數控制水流量相比，具有更高的靈活性和更廣的控制范圍。當空調系統處在部分負荷狀態時，節能效果尤其明顯，相對一次泵定流量或者二次泵變流量系統來說，除了有更好的節能效果外，一次泵變流量系統節省了一組水泵和相應配件的設備配置，降低了設備投資費用的同時也減少了對冷凍機房的空間需求。

我廠使用的一次泵變流量系統是典型的主管壓差控制的系統，在實際使用過程中，該系統顯露的主要優點有：（1）減少了水泵數量設置，節省了制冷站面積，降低了設備投資;（2）通過選用大型、高效的一次泵代替了二次泵系統中原有的小型、低效、低揚程的一次泵，從而得以提高水泵的性能;（3）降低了系統中水泵組的能耗。簡而言之，就是具有節能降耗的顯著優勢。

2 一次泵變流量系統安全運行的有效措施

2.1強化設備安全管理

針對現狀，動力車間著重從2個方面開展安全管理工作。一是安全預防，預防工作重在消除潛在的安全隱患，從源頭避免產生危險，這也符合“安全第一，預防為主”的核心要求。在實際工作中，動力車間每月開展系統整體查漏、壓力檢測活動，同時要求機電維修工分別進行閥門、執行器等相關部件的維護保養。具體采取管理措施：（1）制定設備的保養、點檢指導書和基準書，使得設備的保養、點檢工作有據可依;（2）規范操作規程，將具體的操作方式分解到每一個部位，讓所有的操作人員提高操作設備的規范程度;（3）安全員專員管理，制作粘貼警告標識、疏散圖等，梳理并亮化危險源，制定現場處置方案;（4）組織開展消防演練，開展內部安全教育培訓，提高人員安全意識。

二是安全控制：（1）制冷劑與冷卻泵安全聯鎖啟動控制。啟動時按照先開冷凍泵、冷卻泵，后開冷凍機程序開機，并以反向程序停機。（2）冷卻水系統冷卻塔6組，其中三組電動閥保持常開狀態，這樣保證制冷機開機時冷卻水系統的散熱安全。（3）控制箱安全警示及線路標識可視化管理。

2.2 一次泵變流量系統運行中的安全操控

2.2.1必須選擇與變流量系統相適應冷水機組

在選擇冷水機組時，為防止蒸發器結冰，水流由湍流變為層流、水流對銅管的沖蝕，一次水流量必須在一定范圍內。因此需要選擇最小流量盡可能低的冷水機組。通常機組效率越高，機組蒸發器流量變化的范圍就越窄。目前離心機的最小流量一般都能達到設計流量的30%左右，根據我廠冷水機組廠商提供的技術資料在20%左右，完全滿足目前設計要求，保證了設備可以平穩運行，給生產提供了穩定的基礎保障。

2.2.2避免控制差錯導致離心機喘振

由于我廠使用的離心式壓縮機是速度型壓縮機，在部分負荷較小時會發生喘振，特別是在一次泵變流量系統中，流量大小變化代表著負荷的大小變化，如果調節控制出現差錯也會導致離心機喘振。喘振一旦發生，機組運行效率驟降，甚至損壞壓縮機等主要部件，造成安全生產事故，工藝生產溫濕度無法保障，影響較大。目前我廠使用的特靈離心機組采用多級壓縮離心技術，一定程度上有效避免了部分負荷較小時的喘振發生，同時車間技術員優化系統各項參數如強化冷卻塔換熱效果、冷水變溫合理利用等進一步減少喘振的發生。

2.2.3水系統流量的測量與旁通控制

水系統的流量測量與旁通控制是保證流量正常循環的重要控制方式，閥門便成為了流量控制的重要部分。在供、回水干管上加設一個旁通調節閥，可以保證冷水機組蒸發器側的流量不低于其最小流量要求，確保冷水機組正常運行。而旁通閥的調節是依據檢測的流量信號而進行，因而對流量的檢測必須準確。為了提高檢測的準確性，在閥的選擇上，一般選擇測量精度較高的電磁流量計，同時應注意定期標定、校正。此外，旁通閥的調節需快速，為滿足流量與閥門的開度成線性關系以及考慮到閥門的實際流量特性，選擇等百分比特性的調節閥為宜。

2.2.4準確設定主管控制壓差

同樣是閥門，在供﹑回水干管上設置壓差旁通閥，是辦理末端側變流量與機房側定流量這對矛盾最常用的手法。該壓差系統旁通閥工作的基本原理是，當系統處于計劃狀態下，所有的設備都滿負荷運行，壓差旁通閥的開度為零，這時壓差控制器器兩端接口處的壓差即是控制器設定的差值。但是大多數已投入使用的工程，壓差控制器設定和作用經常被施工單位和使用單位所忽視，壓差控制系統以及末端設備的電動二通便形同虛設。我們不難得出結論，壓差值設定偏低，旁通閥將極易打開而且旁流量增大，末端側的供冷會無法滿足;而壓差值設定偏大，則旁通閥門不易打開，旁通流量偏小。這將影響冷水機組正常所需運行臺數，有形增加了空調冷水系統的電耗。所以必須重視壓差旁路控制系統對整個系統的影響，準確合理確定其參數，以滿足用戶的流量，同時按實際的必要正常來開啟機組的運行臺數。

3 結語

作為一種節能的水系統形式，一次泵變流量系統有著廣泛的應用前景和突出的優勢。但是，只有在保證系統安全運行的前提下，才能做好節能改進工作，特別是類似卷煙工業這種空調系統能耗占據總能耗60%的大中型企業，設備能夠安全運行，是開展節能工作的前提條件。在安全的生產環境下，才有可能做到節能降耗、降本增效。

2014年，動力車間通過對一次泵變流量系統長期的跟蹤研究，明確了4臺冷水機組開啟臺數運行與主管控制壓差之間的關系。通過以安全管理理念為指導，對系統的各項操控方式進行不同季節、不同生產冷負荷需求的階段性參數調整，動力車間一次泵變流量系統得以長期保持安全高效的運行狀態。之后再結合變冷水水溫調節、冷卻塔補水改進促進熱濕交換、高壓微霧加濕開啟時間管理、冷水電動執行器的全面清洗維保、冷水系統定壓裝置維保、冷卻水旁濾設備清洗等整個系統的全面改善，同比下降空間達到了20%，不但在系統運行節能方面效果顯著，也同時提高了整個系統全方位的安全系數。

參考文獻：

[1]劉立鳴.提高礦山機電設備檢修維護管理措施的幾點思考[J].河南科技，2014（2）：84.

[2]袁昌立.一次泵變流量系統及其應用中需注意的問題[J].節能，2007（6）：27-28.