模塊式風冷熱泵機組水流量控制技術(shù)

模塊式風冷熱泵機組是各個獨立的風冷熱泵機組組合在一起使用，目前模塊式機組是商用空調(diào)市場銷售非常好的機型。它的優(yōu)點是可以根據(jù)客戶的負荷情況改變模塊單元機組的數(shù)量或允許客戶在使用過程中再增加機組
模塊式風冷熱泵機組是各個獨立的風冷熱泵機組組合在一起使用，目前模塊式機組是商用空調(diào)市場銷售非常好的機型。它的優(yōu)點是可以根據(jù)客戶的負荷情況改變模塊單元機組的數(shù)量或允許客戶在使用過程中再增加機組，方便客戶根據(jù)自己的資金和使用情況靈活采購和使用機組。

在模塊式風冷熱泵機組的結(jié)構(gòu)上，每個模塊均有相同口徑的進出水管，模塊之間只需將水管對接即可，安裝非常方便，由于模塊機這種特殊的形式，模塊機組的進出水管的流速不確定，給模塊機組的水流控制帶來了一定的難度。確保每個模塊得到合適的水流量是模塊機組可靠工作的必要保證，不適當?shù)乃髁靠赡軐е履硞€模塊單元機組蒸發(fā)器結(jié)冰、冷凝壓力高、壓縮機“咬缸”等故障。對于模塊機組一般制冷量比較大，一旦發(fā)生上述故障，品牌的美譽度將受到非常大的影響。因此模塊機組的水流量控制及保護是非常重要的，合適的水流檢測方法以及檢測部件可以保證機組只在系統(tǒng)水流量大于允許的zui小水流量下工作，在很大程度上可以避免空調(diào)主機發(fā)生故障。

1模塊機組連接水管的設計

1.1模塊機組內(nèi)主水管布局設計

模塊機組因各模塊之間共用進出水管，當連接各模塊之間水管時，如果模塊數(shù)量比較少，主水管可采用異程式布局；如果模塊數(shù)量較多采用同程式布局，這樣可以確保每個模塊之間的水流量一致。

1.2模塊機組內(nèi)主水管水流速控制

模塊機組各模塊之間共用進出水管的管徑不僅取決于每個模塊制冷量的大小還取決于整個模塊機組的zui大模塊數(shù)量。通常模塊機主水管的流速控制在0.5～4m/s之內(nèi)比較合適。因為如果流速比較大，模塊之間的水管道沿程阻力較大，容易造成各模塊之間的水流分配不均，適當?shù)闹魉芰魉倏梢院雎栽谥魉墚a(chǎn)生的壓降。如果單元模塊的換熱器在額定流量下的壓降為30kPa，模塊內(nèi)部主水管的壓降在2kPa內(nèi)，每個模塊之間的水流量幾乎相同，但如果模塊內(nèi)部水管的壓降超過5kPa，模塊機組之間的水流量偏差將可能超過10％。對于換熱器在額定流量下壓降越大，需要機組內(nèi)部的主水管允許的壓降越大、水泵的揚程也越大。

1.3模塊機組系統(tǒng)水過濾器的選擇及安裝

模塊機組的水管管徑一般比較大，從工程造價上考慮水管材料一般不會選擇銅管等不易腐蝕的材料，往往選擇一般的無縫鋼管作為水管。整個水管路采用無縫鋼管電焊的方式連接，電焊過程中產(chǎn)生的大量焊渣如果不能進行有效的清除。焊渣一旦進入換熱器危害非常大，將可能造成換熱器局部堵塞。如果機組換熱器使用的是釬焊板式換熱器或套管式換熱器將很難去除，因為這兩種換熱器不能進行機械清洗，如果使用殼管式換熱器將比較容易去除焊渣。如果不能有效清除換熱器內(nèi)的焊渣將導致水側(cè)換熱器局部水流量下降，而此時冷媒側(cè)冷媒流量基本維持不變，有可能導致水溫逐漸下降甚至低于水的冰點，由于堵塞的水側(cè)流量下降致使與之相鄰的冷媒側(cè)不*蒸發(fā)，出現(xiàn)回氣管結(jié)霜甚至結(jié)冰的情況，容易是壓縮機產(chǎn)生液擊。如果換熱器局部堵塞程度比較輕，此時系統(tǒng)的整個水流量并沒有發(fā)生太大的變化，水流保護開關(guān)不起作用。而防凍保護傳感器（插入到換熱器內(nèi)部檢測水溫度）也檢測不到該zui低溫度點，防凍保護并不能起作用，可怕的事情發(fā)生了--換熱器凍壞直至整個制冷系統(tǒng)報廢。為了防止焊渣等雜質(zhì)堵塞換熱器除在施工過程中規(guī)范施工外，在廠家的冷水機組設計過程中也能避免這種情況的發(fā)生。

水過濾器是模塊機組共用的部件，是水系統(tǒng)zui關(guān)鍵的兩個部件之一。水過濾器的選擇適當可以有效預防水管施工過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)進入換熱器。適當?shù)乃^濾器目數(shù)和形式是非常關(guān)鍵的，應在安裝時預留旁通機組進水管的閥門，安裝完成后開機調(diào)試前旁通模塊機組換熱器進行水管路清洗。此時進水水過濾器內(nèi)使用100目不銹鋼沖壓濾網(wǎng)，到末端的水過濾器目數(shù)應大于100目（臨時使用，調(diào)試好后旁通閥打開）。如果系統(tǒng)有備用泵時同時開啟主備用泵，使水管路內(nèi)的流速zui大，開啟24小時后清洗過濾網(wǎng)。這樣可以將幾乎全部大顆粒雜質(zhì)積聚在水過濾器內(nèi)，然后再更換60目的水過濾器即可開機調(diào)試。

1.4模塊機組水管材料的選擇

通常在模塊機組的水管路系統(tǒng)主機工廠采用鍍鋅無縫鋼管，由于鋼管在工程施工現(xiàn)場無法實施鍍鋅工藝，天長日久水管易生銹腐蝕。如果采用鋼管內(nèi)襯耐腐蝕塑料就沒有管路腐蝕和產(chǎn)生大量電焊焊渣堵塞水管路的情況，雖然增加安裝造價，但大大降低空調(diào)機

組的維修和維護保養(yǎng)費用，在壽命期內(nèi)的綜合費用會大大減少。

2模塊機組水流量檢測的方法

2.1模塊機組水流量檢測

在模塊機組中的控制上目前有每個模塊需要一個水流量信號和只有一個主模塊需要水流信號兩大類，這兩種方法在模塊機組生產(chǎn)廠都有使用。每個模塊有一個水流信號的水流控制方法可以比較真實地反映該模塊的水流情況；如果只有主模塊接水流信號不能真正反映每個模塊的水流情況，對于生產(chǎn)廠來講這種方法可以降低成本，但對每個模塊來講這種控制方法并不理想。

作為模塊機水流量檢測上目前主要有兩種簡單實用、成本低的檢測形式，一種是靶式流量開關(guān)，另一種是壓差式流量開關(guān)，下面比較兩種檢測方式的安裝和使用特性。

2.2靶式流量開關(guān)的安裝和使用

靶式流量開關(guān)是將靶片安裝在水管中，水管內(nèi)流動的水沖擊靶流片使之彎曲變形，從而帶動微動開關(guān)輸出控制信號給模塊機組控制器，告知有水流可以啟動機組。

由于模塊機組的主水管的水流速度在變化（增減使用的末端數(shù)量），給靶式流量開關(guān)的安裝帶來一定的難度。通常靶流片安裝有三種狀況：一是不動作，二是卡在管子上部不能回復，三是正常。安裝非常好的情況與水管的管徑和安裝人員的經(jīng)驗非常有關(guān)，管徑越大靶式水流開關(guān)的一次安裝準確率越高。

通常靶流片不動作是因為靶流片安裝的深度不夠，需要重新旋入或更換靶流片。許多安裝工人遇到這種情況如不能很快解決往往短接水流開關(guān)或者調(diào)整動作調(diào)整螺釘從而使模塊機組失去水流保護。

如果是卡在管子里不能回復往往是靶流片太寬的緣故*次動作時被卡在管子上部（這種情況在小管徑冷劑水管中出現(xiàn)比較多），這是安裝商不能發(fā)現(xiàn)的，此時流量開關(guān)也失去了作用。如果安裝間隙不夠即使當時可以工作，由于管子的生銹或結(jié)垢等造成的實際使用管徑變小，也有可能使水流開關(guān)卡在管子內(nèi)不能有效動作。

由于模塊機組在現(xiàn)場的模塊數(shù)量不定，主水管的流速也不能確定，給靶流開關(guān)的安裝帶來很大的難度，主水管上的流速變化造成靶式流量開關(guān)的擺動動作復位頻繁；另外當水系統(tǒng)混有空氣時，水中的空氣沖擊靶流片造成流速下降，靶流片瞬間復位發(fā)給機組錯誤流量信息（為防止發(fā)生這種錯誤通常機組控制器延時處理流量信息）。同時靶式水流開關(guān)的靶流片在正常使用時長期受水流壓迫處于彎曲變形狀態(tài)，易疲勞破壞，尤其在流速超過3m/s以上時其壽命將大大縮短。

如果每個模塊都需要流量信號，就更不適宜安裝靶式流量開關(guān)。目前各個模塊機廠家的模塊機的換熱器就近接模塊機組的主水管，不可能提供安裝靶流開關(guān)所需要的前后段zui小的直管距離，讓一些廠家不得不放棄每個模塊需要一個水流信號這一理想的水流保護方法。

2.3壓差式流量開關(guān)的安裝和使用

壓差式水流開關(guān)是根據(jù)HVAC設備的阻力和流量的曲線設計的。我們知道HVAC設備的換熱器、水過濾器、水泵及閥門等裝置都有其阻力與流量的性能曲線，通過檢測其兩端的進出水壓差，并與該裝置的預先設定值進行比較，就可以準確控制流量。

壓差式與靶式流量開關(guān)相比它是一種的流量控制方式，它具有準確的流量控制值。它可以直接安裝在機組內(nèi)也可以在現(xiàn)場安裝。如果在機組內(nèi)安裝從壓差開關(guān)連接兩根銅管至換熱器的進出口，測量其進出口的壓差，即反映出流量。而用戶現(xiàn)場不需要安裝和接線，也就避免了靶式水流開關(guān)的安裝不準確導致機組故障的隱患。如果安裝在現(xiàn)場可以使用雙設定點可調(diào)的壓差開關(guān)，從模塊的主進出水管引出?6.35的銅管用管螺母接到壓差開關(guān)上即可。如果現(xiàn)場具有便攜式超聲波流量計測量主水管的流量更好，可以調(diào)整壓差開關(guān)的調(diào)節(jié)螺絲設定好你需要的保護流量值，如果現(xiàn)場不具備此條件，也可以根據(jù)工廠提供的不同模塊組合下的主進出水管的流量和壓差值曲線，設定到合適的壓差值以實現(xiàn)控制流量。

而壓差開關(guān)的另外一個設定點可以現(xiàn)場調(diào)整用作模塊機組壓差過大（即模塊機組內(nèi)部結(jié)垢或堵塞）指示。具體方法是在正常的水流量下，調(diào)整壓差開關(guān)該設定點調(diào)整螺絲使其閉合或輸出的指示燈亮，然后緩慢旋進使壓差開關(guān)斷開或輸出指示燈滅后再1～2圈即可。即如果模塊機組進出水管和換熱器之間的壓差大于設定值即可發(fā)出報警信息提示用戶清洗換熱器及管路。

壓差式流量開關(guān)具有流量控制準確、對系統(tǒng)不再額外增加阻力、又對水管管徑?jīng)]有要求以及無水流擾動干擾等特性，可取代任何形式的靶式流量開關(guān)作為

HVAC水系統(tǒng)的流量控制，相對于靶式流量開關(guān)它可以避免水泵氣蝕引起的假流量（實際流速很大，但水中混有空氣而實際流量并不大），因而可廣泛應用在使用釬焊板式換熱器、套管式換熱器和殼管式換熱器的模塊式風冷熱泵機組水流量控制并兼有部分防凍保護的功能。

3壓差式水流量開關(guān)在模塊機組中應用

3.1水流量保護和堵塞指示

對于模塊機使用的釬焊板式換熱器、套管式換熱器或殼管式換熱器其壓差與流量的曲線可能不盡相同，如果每個模塊機使用一個固定設定點壓差開

關(guān)，可以在工廠進行測試確保配置的壓差開關(guān)的保護流量值合適。建議斷開流量大于額定流量的50％，復位流量建議小于額定流量的80％。

如果模塊機組只有主模塊接收水流信號，可以采用可調(diào)雙設定點壓差開關(guān)。根據(jù)模塊機組的進出水管的壓降與流量曲線調(diào)整壓差設定值，另外一個設定點可以用作換熱器堵塞或結(jié)垢指示，具體安裝位置參考上圖。

3.2壓差旁通控制

在模塊機組的水系統(tǒng)中，通常模塊機組側(cè)水系統(tǒng)采用定水量系統(tǒng)可以保證模塊機組運行的穩(wěn)定，末端側(cè)水系統(tǒng)采用變水量系統(tǒng)可以減少水泵能耗及實現(xiàn)末端之間的冷量轉(zhuǎn)移，對于末端的控溫和減少設備的初投資及降低運行費用非常有利。

為了滿足模塊機組側(cè)的定水量控制和末端側(cè)的變水量控制，通常采用壓差旁通控制方法，即末端側(cè)水流量發(fā)生變化（即負荷發(fā)生變化，因末端的容量與實際負荷一致）引起主管路的壓差也隨著發(fā)生變化。根據(jù)水泵的性能曲線，如果保證主水管供回水壓差不變，也就保證了水泵的流量，同樣進入到機組的水流量也不發(fā)生變化。

Delta-PFS?雙設定點壓差開關(guān)可應用于變水量系統(tǒng)控制供回水管之間的壓差，即當供回水壓差超過壓差開關(guān)高限設定點時，壓差開關(guān)的高限輸出的NO與C端閉合，使浮點控制的電動旁通閥門執(zhí)行開啟動作，減少供回水管之間的壓差；當供回水管之間壓差低于壓差開關(guān)的低限設定點時，壓差開關(guān)低限輸出的NO與C端閉合，使浮點控制的電動旁通閥執(zhí)行關(guān)閉動作。當供回水管之間的壓差介于壓差開關(guān)高限和低限設定點之間時，浮點控制的電動旁通閥不動作，維持恒定的流量從而保持了壓差的恒定。雙設定點壓差開關(guān)可以是一個浮點壓差旁通控制器，通過調(diào)整壓差開關(guān)的高低限設定點，可以調(diào)整浮動帶，大大優(yōu)于以往的壓差控制器的開關(guān)量控制方法。

4結(jié)束語

在模塊機組上每個模塊上使用壓差開關(guān)或主模塊使用壓差開關(guān)，都得到了很好的效果，尤其在模塊增減時造成的主水管的流速變化及水管路有少量空氣時，壓差開關(guān)工作非常穩(wěn)定，不會出現(xiàn)類似靶流開關(guān)的漂浮情況，經(jīng)反復的測試動作和復位流量均有明確的流量值，具有比靶流更優(yōu)異的性能。