二级泵系统的工作原理和控制方法

二级泵系统的工作原理和控制方法

　　二级泵系统又叫复式泵系统，是指在冷源侧和负荷侧分别配置循环泵的系统。

　　1.二级泵变流量系统的工作原理

　　二级泵变流量系统用旁通管将冷水系统划分为冷水制备和冷水输送两个部分，形成一次环路和二次环路。一次环路由冷水机组、一级泵，供回水管路和旁通管组成，负责冷水制备，按定流量运行。二次环路由二级泵、空调末端设备、供回水管路和旁通管组成，负责冷水输送，按变流量运行。设置旁通管的作用是使一次环路保持定流量运行。旁通管上应设流量开关和流量计，前者用来检查水流方向和控制冷水机组、一级泵的起停；后者用来检测管内的流量。旁通管将一次环路和二次环路两者连接在一起。就整个水系统而言，其水路是相通的，但两个环路的功能互相独立。一级泵与冷水机组采取“一泵对一机”的配置方式，而二级泵的配置不必与一级泵的配置相对应，它的台数可多于冷水机组数，有利于适应负荷的变化。

　　二次环路的变流量可采取以下两种方式来实现：一是多台并联水泵分别投人运行方式，即台数调节；一是采用变频调速水泵调节转速方式。

　　2.二级泵变流量系统的控制方法

　　目前有二级泵采用压差控制、一级泵采用流量盈亏控制法；和二级泵采用流量控制，一级泵采用负荷控制法等。

　　(1)二级泵采用压差控制、一级泵采用流量盈亏控制。

　　①多台二级泵并联分别投入运行时，若水泵并联后具有陡降型的合成特性曲线，常采用压差控制。当空调负荷变化时，负荷侧所需的水流量也要改变，供、回水管之间的压差随之发生变化。此时，压差控制器将压差信号传给负荷侧调节阀，驱动该阀动作，同时传给程序控制器来控制二级泵的运行台数。

　　通常利用水泵并联后的合成特性曲线，设定某个压力作为上限，而另一个压力为下限。当负荷减小时，系统所需水量减少，使工作压力超过上限值，原先并联运行的水泵开始减少(关闭)一台泵；当负荷增大时，所需水量增多，其工作压力低于下限值，开始增加(开起)一台泵。在二级泵进行台数控制过程中，负荷侧调节阀始终要参与系统压力的协调工作。

　　二级并联水泵应尽量采用相同规格和类型的水泵。如采用不同型号或规格时，则设定压力值会有较大的不同。此时应采用分组开起或关闭泵的上、下限压力值的办法来解决，这样会使系统的控制变得更加复杂。

　　②当负荷侧二级泵系统的流量减少时，一级泵的流量过剩。盈余的水量经旁通管从A流向B返回一级泵的吸入端，这种状态称为“盈”。当流过旁通管的流量相当于一级泵单台流量110％左右时，流量计触头动作，通过程序控制器自动关闭一台水泵和对应的冷水机组。

　　在一级泵仅部分台数运行的情况下，当要求二级泵系统的流量增大时，就会出现一级泵水量供不应求的情况。这时二级泵将使部分回水经旁通管从B流向A，直接与一级泵输出的水相混合，以满足二级泵系统对水量增大的需要。这种状态称为“亏”。当出现的水量亏损达到相当于一级泵单台水泵流量的20％左右时，旁通管上的流量开关将动作，将信号输入程序控制器，自动起动一台水泵和对应的冷水机组。

　　采用流量盈亏来控制一级泵和冷水机组的运行台数，存在一个水力工况和热力工况的协调问题。因为流量的变化与空调负荷的变化不成线性关系。当流量减少到关闭一台水泵时，实际上并不意味着系统的需冷量也应减少到一台冷水机组的制冷量。这个问题也只有通过冷水机组自身的能量调节系统来解决。

　　(2)二级泵采用流量控制、一级泵采用负荷控制当多台二级泵并联分别投入运行时，若水泵并联后的合成特性曲线较平坦(缓)，采用前面提到的压差控制较为困难，此时，二级泵可采用流量控制。流量控制既适用于具有平坦型特性曲线的水泵，也适用于具有陡降型特性曲线的水泵；一级泵采用负荷控制(也称热量控制)，它可以较好地解决流量盈亏控制中产生的水力工况和热力工况之间协调的问题。

　　3.二级泵系统的特点及应用场合

　　二级泵变流量系统较复杂，自控程度较高，初投资大，在节能和灵活性方面具有优点。它可以实现变水量运行工况，节省水系统输送能耗；水系统总压力相对较低；能适应供水分区不同压降的需要。二级泵系统中，设备运行台数的控制是以系统实际运行情况为基础的，它必须通过一系列的检测和计算。因此，设计二级泵系统，必须以相应的自动控制系统来辅助才能发挥其节能的优势。

　　系统作用半径较大、设计水流阻力较高、各环路负荷特性相差较大，或压力损失相差悬殊时，或环路之间使用功能有重大区别以及区域供冷时，应采用变流量二级泵系统。当各环路的设计水温一致且设计水流阻力接近时，二级泵宜集中设置；各环路的设计水流阻力相差较大或各系统水温或温差要求不同时，宜按区域或系统分别设置二级泵。