正文
冷水由冰蓄冷系统制备后统一供给3个区域,即裙楼、低区(1区)和高区(2~7区)。为了方便区分,本文将制冷站旁通管(盈亏管)前后分别称为一级侧、二级侧,将板式换热器前后分别称为一次侧、二次侧。其中,制冷站一级侧如图1所示,蓄冰、融冰乙二醇泵,冷却水泵及冷水一级泵均为定频运行。制冷站二级侧多级板式换热器水系统如图2所示。
多级板式换热器水系统中水泵均为变频运行,末端直连水泵根据支路最远端压差变频,其余板式换热器的间连水泵根据板式换热器一次侧压差变频。
该项目末端一、二、三次侧设计供水温度分别为5.7,7.0,8.2℃,设计供回水温差为7.0℃。多级板式换热器水系统运行的稳定性及保证末端实际供水温度达到设计要求是比较难以实现、难以把控的目标。
在夏季供冷高峰期,笔者对该项目多级板式换热器水系统的运行情况进行了详细的测试。图3显示了该项目水系统各个环节、各个区域的实际供回水温度。
图4显示了工作时间段(13:20—18:20)末端直连冷水系统供回水温差。其中,1区、2区在实测阶段已全部投入运行,其冷水供回水温差在工作时间段基本维持在设计值7.0℃左右,但其他区域冷水供回水温差远小于设计值。
塔楼3~7区的末端已部分投入使用,水系统处于自控运行状态,但这5个区域的供回水温差远低于设计值,表明自控运行在一定程度上偏离了预期效果。表2显示了各区水系统运行情况。
2.1.2 板式换热器一次侧系统受换热性能影响较大
板式换热器的换热性能不仅决定了二次侧水系统运行情况,同时对一次侧水系统运行性能也有很大影响。换热器换热性能较差会造成二次侧供水温度偏高。避免板式换热器换热性能的衰减是保证多级板式换热器水系统稳定、高效运行的关键所在。
在理想情况下,也就是在设计工况下,如图5中虚线所示,板式换热器二次侧供回水温差达到设计值。图5中实线所示,如果板式换热器二次侧供回水温差小于设计值,由于换热面积有限,一次侧只能通过增大供水流量来保证二次侧供水温度达到设定值,此时,一次侧供回水温差必定小于设计值。
如图6所示,由于6区末端直连(三次侧)冷水系统供回水温差仅为2.1℃,平均水温为9.6℃,板式换热器二次侧只能通过增大供水流量来降低二次侧平均水温到8.0℃,从而保证三次侧供水温度达到设定值,进而使得二次侧供回水温差也只有2.4℃,远低于设计值。
如图7所示,2区板式换热器二次侧直连末端供回水温差达到了7.6℃,高于设计值。但由于等效换热系数不大,实际换热对数平均温差为2.2℃,导致一次侧流量偏大,供回水温差仅为4.6℃,远小于设计值。但另一方面,二次侧供水温度设定值为7.0℃,实际为6.6℃,低于设定值,进一步说明板式换热器一次侧水系统调控不当,导致供水量偏大。
2.1.3 各分区之间水力失调加剧大流量、小温差问题
导致系统大流量、小温差的另一个原因为各区之间水力不平衡。如图8所示,2区、3区一次侧与4~7区板式换热器一次侧并联运行,工作时间段,2区、3区、4~7区板式换热器一次侧供回水温差的中位数分别为4.8,3.8,2.6℃。由此可见,实际运行过程中并联分区之间存在的水力失调进一步加剧了一次侧的大流量、小温差情况。
对于末端直连冷水系统的运行调适,主要目的是避免部分负荷时,由于压差设定值等自控参数不合理,导致水泵运行频率过高。因此,笔者选取室外天气较为凉爽时对末端直连冷水系统进行运行调适。调适当日室外气温为14~20 ℃。笔者对1~7区共计170个末端的水阀开度进行了统计,结果如图9所示。
为此,笔者选取2区和5区,对末端直连冷水系统压差设定值进行了调适。以5区为例,调节过程和结果如图10所示。