如何提高空調冷凍水系統的水力穩定性?

　　如何提高空調冷凍水系統的水力穩定性?

　　空調冷凍水系統的水力穩定性直接決定了整個系統的制冷效果、能耗水平和運行可靠性。提高其水力穩定性是設計和運行中的核心問題。今天我們將討論這個話題。

　　一.液壓系統穩定性的定義

　　液壓系統的穩定性在理論上有明確的定義和定量指標：它是指系統中的熱用戶(或終端設備)在其他用戶流量變化時保持自身流量不變的能力。

　　水力穩定系數y定義為用戶指定的流速(Vg)與操作條件變化后可能達到的最大流速(Vmax)之比。

　　y=Vg/Vmax

　　該系數值的范圍為0到1。

　　-當y=1時，這意味著無論系統的其他部分如何變化，用戶的流量都保持恒定，這是液壓穩定性的理想狀態。

　　-當y→ 0,這表明，即使系統其他部分的微小變化也會導致用戶流量的劇烈波動，這是一種極其不穩定的狀態。

　　通過流體力學分析，可以得出穩定系數與系統阻力之間的關系：

　　圖像

　　在哪里?

　　-ΔPy——用戶系統本身(包括終端設備、調節閥和支管)的壓力損失。

　　-ΔPw——管網主管道(即系統主管道)的壓力損失。

　　該公式揭示了提高水力穩定性的核心矛盾和基本途徑：要提高穩定系數y，需要相對降低主管壓降ΔPw或相對增加用戶系統壓降ΔPy。

　　二.采用差異化設計，增加主管直徑

　　1.差動設計優化：差動系統管路簡單，投資低，但其固有特點是每條回路管路的長度不同，導致水力阻力存在顯著差異。根據穩定性公式，水泵附近主管的壓降ΔPw相對較小，其穩定性系數y相對較高;由于主管道較長，最不利的回路穩定系數y較低，使其最容易受到其他回路的干擾。因此，在不同路徑的設計中，應進行精確的水力計算，合理規劃管道，盡可能減少最近回路和最不利回路之間的阻力差，為系統自平衡奠定良好基礎。

　　2.適當增加主管道的直徑：根據公式，管道的阻力與直徑的5次冪成反比。因此，稍微增加管徑可以顯著降低主管的壓降ΔPw。從理論上講，適當增加主管的直徑對提高管網的水力穩定性有重大影響。

　　三.減少平衡閥的使用，盡量使系統自平衡

　　依靠大量靜平衡閥的傳統方法是通過增加額外的局部阻力來實現流量分配，從而“阻斷”流量。本文主張減少平衡閥的使用，最大限度地提高系統的自平衡性。實現自我平衡的關鍵在于：

　　-增加末端調節閥的重量：確保在每個末端分支中，電動調節閥(動態調節元件)完全打開時的阻力占其總分支阻力的大部分(通常建議不小于50%)。這本質上是一種“增加用戶系統壓降ΔPy”的主動和設計方法。當閥門的阻力在支管中占主導地位時，其開度變化對其自身流量有很強的控制作用，受主管壓力波動的影響較小，導致穩定系數y增加。

　　-平衡閥的作用和定位：平衡閥應被視為系統調試過程中使用的“微調”工具，以消除不可避免和固有的不平衡，而不是日常操作的必需品。減少不必要的平衡閥從根本上降低了系統的局部阻力，這有利于降低泵頭和能耗。

　　四、 其他提高穩定性的措施

　　1.采用變頻水泵和壓差控制：在變流量系統中，使用變頻水泵根據系統最不利回路(即穩定系數y最低的回路)的壓差信號調節泵速。這可以動態地保持穩定的系統壓力背景，并避免由于高泵壓頭而加劇并聯回路之間的相互干擾。

　　2.優化泵選擇：避免選擇揚程過高的泵。水泵的揚程只需要克服設計條件下最不利回路的阻力，并留有適當的余量。水泵過多是系統壓力波動、不穩定和能源浪費的根本原因。

　　3.良好的系統設計和施工：合理布置管道以減少局部阻力，設置有效的自動排氣裝置以防止空氣堵塞，保持良好的水質以防止結垢，所有這些都是確保系統水力特性不會隨時間惡化的基礎。

　　綜上所述，提高空調冷凍水系統的水力穩定性是一項嚴格的系統工程。通過適當增加主管直徑以減小ΔPw，增加末端調節閥的重量以增大ΔPy，可以構建一個具有良好自平衡能力和內部穩定性的系統，從而實現系統的高效、節能和穩定運行。