二級泵系統的工作原理和控制方法

二級泵系統的工作原理和控制方法

　　二級泵系統又叫復式泵系統，是指在冷源側和負荷側分別配置循環泵的系統。

　　1.二級泵變流量系統的工作原理

　　二級泵變流量系統用旁通管將冷水系統劃分為冷水制備和冷水輸送兩個部分，形成一次環路和二次環路。一次環路由冷水機組、一級泵，供回水管路和旁通管組成，負責冷水制備，按定流量運行。二次環路由二級泵、空調末端設備、供回水管路和旁通管組成，負責冷水輸送，按變流量運行。設置旁通管的作用是使一次環路保持定流量運行。旁通管上應設流量開關和流量計，前者用來檢查水流方向和控制冷水機組、一級泵的起停；后者用來檢測管內的流量。旁通管將一次環路和二次環路兩者連接在一起。就整個水系統而言，其水路是相通的，但兩個環路的功能互相獨立。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，它的臺數可多于冷水機組數，有利于適應負荷的變化。

　　二次環路的變流量可采取以下兩種方式來實現：一是多臺并聯水泵分別投人運行方式，即臺數調節；一是采用變頻調速水泵調節轉速方式。

　　2.二級泵變流量系統的控制方法

　　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多臺二級泵并聯分別投入運行時，若水泵并聯后具有陡降型的合成特性曲線，常采用壓差控制。當空調負荷變化時，負荷側所需的水流量也要改變，供、回水管之間的壓差隨之發生變化。此時，壓差控制器將壓差信號傳給負荷側調節閥，驅動該閥動作，同時傳給程序控制器來控制二級泵的運行臺數。

　　通常利用水泵并聯后的合成特性曲線，設定某個壓力作為上限，而另一個壓力為下限。當負荷減小時，系統所需水量減少，使工作壓力超過上限值，原先并聯運行的水泵開始減少(關閉)一臺泵；當負荷增大時，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。在二級泵進行臺數控制過程中，負荷側調節閥始終要參與系統壓力的協調工作。

　　二級并聯水泵應盡量采用相同規格和類型的水泵。如采用不同型號或規格時，則設定壓力值會有較大的不同。此時應采用分組開起或關閉泵的上、下限壓力值的辦法來解決，這樣會使系統的控制變得更加復雜。

　　②當負荷側二級泵系統的流量減少時，一級泵的流量過剩。盈余的水量經旁通管從A流向B返回一級泵的吸入端，這種狀態稱為“盈”。當流過旁通管的流量相當于一級泵單臺流量110％左右時，流量計觸頭動作，通過程序控制器自動關閉一臺水泵和對應的冷水機組。

　　在一級泵僅部分臺數運行的情況下，當要求二級泵系統的流量增大時，就會出現一級泵水量供不應求的情況。這時二級泵將使部分回水經旁通管從B流向A，直接與一級泵輸出的水相混合，以滿足二級泵系統對水量增大的需要。這種狀態稱為“虧”。當出現的水量虧損達到相當于一級泵單臺水泵流量的20％左右時，旁通管上的流量開關將動作，將信號輸入程序控制器，自動起動一臺水泵和對應的冷水機組。

　　采用流量盈虧來控制一級泵和冷水機組的運行臺數，存在一個水力工況和熱力工況的協調問題。因為流量的變化與空調負荷的變化不成線性關系。當流量減少到關閉一臺水泵時，實際上并不意味著系統的需冷量也應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節系統來解決。

　　(2)二級泵采用流量控制、一級泵采用負荷控制當多臺二級泵并聯分別投入運行時，若水泵并聯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生的水力工況和熱力工況之間協調的問題。

　　3.二級泵系統的特點及應用場合

　　二級泵變流量系統較復雜，自控程度較高，初投資大，在節能和靈活性方面具有優點。它可以實現變水量運行工況，節省水系統輸送能耗；水系統總壓力相對較低；能適應供水分區不同壓降的需要。二級泵系統中，設備運行臺數的控制是以系統實際運行情況為基礎的，它必須通過一系列的檢測和計算。因此，設計二級泵系統，必須以相應的自動控制系統來輔助才能發揮其節能的優勢。

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