虹橋機場冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的水力平衡實驗

1、虹橋機場冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的水力平衡實驗摘要:針對能源中心現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施，采用電流監(jiān)測的手段對冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的流量平衡進行定性驗證，最終計劃通過設(shè)計實驗的方式實際掌握能源中心冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在不同運行工況下的水力情況，并針對每一種不同運行工況，得出不同的調(diào)整方式，使能源中心冷卻水循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到平衡運行狀態(tài)。關(guān)鍵詞:冷卻水水力情況運行平衡上海虹橋國際機場西區(qū)能源中心位于虹橋機場T2航站樓北側(cè),是能源的消耗大戶”主要負(fù)責(zé)為虹橋機場西航站樓、航站樓北側(cè)預(yù)留指廊和南北兩個酒店集中供冷供熱。1冷卻水系統(tǒng)的水力設(shè)計旨在對整個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行分析，確保進入每臺冷水機組的冷卻水循環(huán)量，能夠有效的支持制冷過程的進行

2、。然而，冷卻水系統(tǒng)一般是開式系統(tǒng)，相對比較簡單，因而經(jīng)常不被設(shè)計人員所重視。尤其是在設(shè)計階段，往往僅針對能夠滿足冷水機組的循環(huán)水量對水流進行干預(yù)，導(dǎo)致在多臺冷卻塔并聯(lián)運行的時候，水流在冷卻塔端的分配的情況不如冷水機組側(cè)平衡，可能會導(dǎo)致有些冷卻塔的進水量過多，有些則不足，影響冷卻水系統(tǒng)的整體運行效果。1解決方案初步擬定項目小組擬利用流體力學(xué)理論2知識分析能源中心冷卻水系統(tǒng)水力情況，通過對不同管徑管道、不同管路構(gòu)件的技術(shù)參數(shù)進行全面了解,掌握管網(wǎng)沿程阻力和局部阻力損失，從而得出整個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水力情況。3并依此做出人工調(diào)整，按照運行需求改變管路特性。2實際存在問題理論計算需要系統(tǒng)各水泵均在其額定

3、工作點運行、系統(tǒng)各支路過濾器和冷水機組等設(shè)備阻塞情況在允許范圍內(nèi)相同、系統(tǒng)水流情況已知等嚴(yán)格的固定計算條件，實際運行情況與之存在較大的偏差。2.1冷卻水泵實際工作曲線不明確由于能源中心冷卻水循環(huán)系統(tǒng)缺乏相應(yīng)的流量監(jiān)測裝置，因此，不能對每臺水泵是否處于額定工作點做出準(zhǔn)確的判斷。表1為能源中心冷卻水泵8月運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計記錄表，通過壓力監(jiān)測裝置和電流監(jiān)測裝置，我們對監(jiān)測到的水泵揚程和運行電流數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計（如表1）。水泵電機功率定義式：式中U為水泵供電電壓、I為水泵運行電流、cos為電機功率因數(shù)，單位均為國際單位制。水泵軸功率定義式式中p為水密度,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Q為水泵流量、H為水泵揚程、n為水

4、泵效率，單位均為國際單位制。水泵電機功率與軸功率關(guān)系式中n為電機效率。由(9)、(10)、(11)三式可知,式中a為一固定值可知水泵流量與運行電流和水泵揚程的比值成正比，根據(jù)表1數(shù)值，可見8臺水泵的供水流量還是存在時較大的差距。水泵供水流量尚為未知量，各支路的運行流量也成為了不能確定的變量，進入各冷水機組的冷卻水循環(huán)量平衡情況即不明了，更無法對冷卻塔側(cè)的冷卻水循環(huán)量進行平衡干預(yù)。2.2冷卻水循環(huán)干管水流情況不明確能源中心冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷水機組進入冷卻塔系統(tǒng)的干管由兩路并聯(lián)管路組成，由于各冷水機組距離并聯(lián)干管的距離不等，因此,當(dāng)位于中間位置的冷水機組開啟時，會向兩路并聯(lián)管路中的哪一管路流動與否

5、可能會因為開機順序的不同和水流的隨機擾動等不確定因素發(fā)生變化，不能滿足固定計算條件的要求。3實驗方案極其優(yōu)化綜合考慮理論計算受實際隨機影響所造成的不確定性，考慮研制一套綜合實驗方案，通過加裝流量計實測運行水流量的方法確定整個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的實際運行情況。實驗采用窮舉法的指導(dǎo)思想，對能源中心冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的8套制冷分系統(tǒng)進行18套系統(tǒng)聯(lián)合運行的全組和，分別對各種相應(yīng)組合情況下的分系統(tǒng)運行流量進行實測統(tǒng)計，掌握整體運行情況。即通過對能源中心冷卻水循環(huán)系統(tǒng)所有分套系統(tǒng)的聯(lián)合運行情況做出羅列，并測試不同組合情況下的流量分配情況，共有255種組合情況。然而由于該指導(dǎo)思想下的實驗方案需要進行的組合眾多，對

6、人力資源的耗費較大，因此，可以考慮對某些組合進行篩選優(yōu)化。上述組合是對能源中心整個冷卻水系統(tǒng)所能構(gòu)成的分系統(tǒng)的全部羅列，在實際運行過程當(dāng)中，不會出現(xiàn)1個分系統(tǒng)單獨運行和兩個分系統(tǒng)聯(lián)合運行的情況，因此，對這兩種情況的模擬實驗也沒有實際的使用意義，可以剔除。3個分系統(tǒng)聯(lián)合運行的情況極少發(fā)生，如有需要可用來輔助除上述兩種組合情況外的其它五種組合情況的流量分析；如通過分析其它五種組合已足夠掌握冷卻水系統(tǒng)的水力情況，則此種組合情況可以忽略。以運行四個分系統(tǒng)的組合情況為例。啟動所有運行四個分系統(tǒng)的組合情況進行實驗，待系統(tǒng)運行平穩(wěn)后，通過安裝在各分系統(tǒng)支管和系統(tǒng)干管的流量計，掌握各分系統(tǒng)的自身流量情況以及分

7、系統(tǒng)間的相互影響。通過所有組合情況下的運行情況的模擬實驗，對分系統(tǒng)間的影響程度較大的運行方案進行分析，確認(rèn)是否由實驗本身造成；如不是，分析可否降低影響程度，如不可，則在今后的運行當(dāng)中避免出現(xiàn)該種運行情況。通過實驗的開展和驗證，可以對分系統(tǒng)間影響程度較小的運行方案通過調(diào)節(jié)管路構(gòu)件（如冷卻泵出口閥門、冷卻塔入口閥門等）的方式進行微調(diào)，使每種組合情況下的流量達(dá)到平衡。最終可將調(diào)整的數(shù)值（如閥門開度等）與每個運行組合的關(guān)聯(lián)記錄，在實際的運行過程中，通過編寫調(diào)節(jié)數(shù)值進入各分系統(tǒng)的自動運行程序，使各分系統(tǒng)水流量能夠在所有運行組合情況下都能達(dá)到平衡。4結(jié)語利用理論知識指導(dǎo)實踐操作是進行一切科學(xué)研究的重要組成部分，然而由于各種客觀條件的限制或純理論與現(xiàn)實情況的差距，我們不能僅僅通過理論分析對一個事物做出全面的判斷。對于本次研究，在不能完全掌握系統(tǒng)管路各構(gòu)件阻力系數(shù)的情況下，為驗證我們原有系統(tǒng)流量不平衡的判斷，我們通過監(jiān)測運行電流值定性的驗證了我們的結(jié)論。并設(shè)計實驗方案決定從模擬運行、實際測量的角度再對我們的結(jié)論進行定量的研究，并依此研究結(jié)果人工干預(yù)，使系統(tǒng)的運行實現(xiàn)我們預(yù)定目標(biāo)。由于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)超聲波流量計的采購周期較長，在設(shè)備到位后我們會根據(jù)設(shè)計方案進行實驗，并由此得出可行的運行模式。進而將實驗成果以運行程序的方式制出并加入到冷凍系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中參與實際運行，在實際