数据中心空调BA控制方案的探讨.pdf
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文章编号:
1009-6825(2014)19-0133-02数据中心空调BA控制方案的探讨收稿日期:
2014-04-21作者简介:
朱家桢(1960-),男,工程师朱家桢(东莞市依仕实业投资有限公司,广东东莞523000)摘要:
对BA系统的定义、功能、特点等作了介绍,探讨了数据中心空调BA的控制方案,着重对加减冷组的自控程序和变频泵组的自控程序进行了参数选取分析,促使数据中心BA系统设计更为合理、调试更为简便、运行更为经济。
关键词:
BA系统,自控程序,运行,流量中图分类号:
TU831文献标识码:
A当前市场上运行的数据中心,其空调系统的运维已越来越离不开对BA系统的依赖。
BA系统设计方案和施工质量的好坏直接关系到整个空调系统的全年运行是否安全、可靠和节能。
随着人们对节能环保意识和对系统自动化、智能化要求的不断提高,BA系统在整个工程中的地位也将越来越多的得到认同和重视。
所谓BA系统就是对空调系统(也可以是其他专业的系统)所有电动设备进行点对点手动、一键启停半自动和智能全自动操控,并对系统的运行状态进行实时全面监控,集监视与操控为一体的智能化自动控制系统。
然而,目前我国的设计单位在数据中心的设计内容中通常并不包含BA系统的设计,仅对BA櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅系统提供31对滤池的影响水螅可通过吸盘吸附在滤头上生长,虹吸滤池的反冲强度不足以将它从滤头上冲下来。
水螅主要通过出芽生殖,在适宜的温度下生长非常迅速。
它还分泌粘液,因而水螅很快会堵塞滤池,造成过滤速度下降。
水螅丝状物也给细菌、线虫等微型生物提供了场所,影响水质。
由于水螅附着在滤头上,很难脱落,降低了反冲洗效果。
32对制水的影响源水管道内壁的水螅群体及其“吸附”的软体动物,都会带来水体异臭。
大量的丝状物也增大了水头损失。
水体中的水螅个体在混凝沉淀中难以去除,进入滤池易附着生长,影响水质。
4对策41预加次氯酸钠处理源水水螅1)烧杯试验:
收集源水观察缸中的水螅个体,水螅呈自然伸展游动,部分附着于烧杯内壁上。
当加入2mg/L的次氯酸钠时,水螅体立即收缩,附着的水螅很快脱落。
2)搅拌试验。
采集含水螅体15个/升源水,预加次氯酸钠20min,再投加30kg/kt聚合氯化铝铁混凝。
混凝时快速搅拌25min(250rpm),梯度慢速搅拌9min(200rpm,5s;150rpm,5s;120rpm,5s;100rpm,5s;75rpm,8min40s)。
静置沉淀20min,观察水螅。
结果见表1。
从以上试验结果看出,只投加净水剂,不能有效去除混凝沉淀中的水螅。
预加次氯酸钠能有效去除水螅,而且对混凝沉淀略有强化作用。
次氯酸钠是强碱弱酸盐,水解后生成次氯酸和氢氧化钠。
该源水的pH值在74左右,少量的次氯酸钠的加入增加了源水的碱度,使聚合氯化铝铁能在比较理想的pH值下水解,形成高聚合物,从而达到理想的混凝效果。
3)因而可以在源水中预加次氯酸钠,使水螅体收缩,最终使其失去活性,从而抑制水螅在管道内壁附着生长,在混凝沉淀中有效去除水螅个体,杜绝水螅进入滤池。
表1预加次氯酸钠处理源水水螅试验次氯酸钠预加量/kgkt101234水螅正常沉淀2个沉淀10个水面1个全部沉淀全部沉淀浑浊度/NTU232018171842滤头清洗方法通常先用20%的盐酸浸泡20min,再用10%的次氯酸钠溶液清洗,即可去掉附着的水螅体和固着物2。
在清洗中发现上述方法繁琐费时。
经试验,直接用浓盐酸涮洗,然后用清水冲洗,更快捷有效。
操作中应注意人身保护,浓盐酸涮洗控制在几秒钟。
相对上一方法,滤头清洗得更干净快捷,也没有对滤头造成损害。
5结语水螅常在春夏季节的清洁水体中出现,给给水生产带来不利影响,易造成滤池堵塞。
当水螅出现时,在源水中预加次氯酸钠,使水螅个体失去活性,从而在混凝沉淀中去除,避免进入滤池。
清洗堵塞后的滤头时,采取浓盐酸快速涮洗,再用清水冲洗,清洗得干净快捷,也没有对滤头造成损害。
参考文献:
1陈世骧中国动物志M北京:
科学出版社,20022李庆云,徐廷国虹吸滤池滤头的水螅堵塞及防治措施J中国给水排水,2005,9(21):
95-96Oninfluenceofpolypinwater-supplyproductionandstrategiesCHENGQuan(WaterQualityDetectionCenter,HefeiWater-supplyGroupCo,Ltd,Hefei230011,China)Abstract:
Thepaperintroducesthepolyp,thebrownfilaments,gatheringtheinnerwallsandfilterheadsofsomewaterresourcepipelines,ana-lyzesthereasonsfortheincreasinggrowthofthepolyp,addsthesodiumhypochloritetorestrainitsgrowthandlosetheactivation,soastoelimi-natethecoagulatingsedimentationandavoidthepolypsentranceintothefilterpool,adoptstheconcentratedhydrochloricacidtocleansequick-lytoremovethepluggingmatterswashedbywaterKeywords:
polyp,filterhead,pluggingmatter,sodiumhypochlorite331第40卷第19期2014年7月山西建筑SHANXIACHITECTUEVol40No19Jul2014DOI:
10.13719/14-1279/tu.2014.19.077一些基本的控制逻辑要求,具体的设计内容往往是由BA专业施工单位来完成(即所谓包设计包施工)。
但他们对暖通专业的基本概念和控制要求了解不深,又与设计单位暖通专业设计人员缺乏细致的沟通,导致最终完成的BA系统经常会出现这样或那样的问题而无法达到预期的监控效果。
近年来,较大型的数据中心空调主制冷系统的冷站,多数是以冷水机组(简称冷机)、板式换热器、冷却水泵和冷冻一次泵一一对应组成的相对独立的制冷组(简称冷组),并将各冷组并联组成制冷主回路,同时与备用冷源蓄冷罐(简称冷罐)相连,通过冷冻二次变频泵组(简称变频泵组)为机房提供所需冷量。
而BA系统则需具备对上述各冷组实施自动轮值和故障切换的功能,并根据系统所需冷量对其进行自动加减冷组控制,在断电(冷组无法工作)时使系统自动切换至冷罐放冷模式,恢复供电时系统自动恢复至正常供冷状态,且使冷罐切换至蓄冷模式。
当季节变化时,各冷组能根据室外气候条件自动切换夏季制冷和冬季节能运行模式。
同时BA系统还能对变频泵组实施自动轮值和故障切换,且可根据机房末端系统所需冷量对该泵组进行水泵变频(即变流量)和自动加减泵控制。
本文所探讨的主要内容是指BA系统为完成上述控制所依据的控制参数的选择。
首先是加减冷组的自控程序。
目前,BA系统常根据供水温度和冷机运行电流百分比(简称冷机电流比)两个参数共同来控制加减冷组程序,即当供水温度达到设定高限值以上一定时间,同时冷机电流比达到设定高限值以上一定时间,则系统进入加冷组程序;反之,当供水温度达到设定低限值以下一定时间,同时冷机电流比达到设定低限值以下一定时间,则系统进入减冷组程序。
然而当系统投入运行时往往会出现较大的偏差。
原因是数据中心的空调系统不同于其他空调系统仅在夏季工况运行,而是全年365天不间断运行,其运行时的室外工况横跨全年四季。
因此随着室外气象条件的不断变化,冷却系统的冷却水温也在不断变化,而冷却水温的改变会导致冷机的冷效发生较大的差异,冷机在同样制冷量的情况下运行的电流比会出现较大幅度的变化,冷水机组的这一特性也就是我们通常所说降低冷却水温会提高冷机能效比的真正原因。
另外,即使在夏季工况,冷机电流比也并不完全与冷机制冷量成对应的线性正比关系,它还与冷机的其他参数有关,比如离心式冷水机组就同时与其叶阀开度有很大的关系,当冷机电流比相同而叶阀开度不同时,其制冷量是完全不同的。
以上两点就是采用冷机电流比作为加减冷组控制参数会造成较大控制偏差的根本原因。
其次是变频泵组的自控程序。
现行BA系统常以机房末端空调供回水系统的压差来控制变频泵电机运转频率,从而改变水泵流量。
即当系统末端所需冷量增加,末端电动阀开大,系统阻力减小,压差降低,则指示水泵增频,流量加大。
反之,所需冷量减少,末端电动阀关小,系统阻力增大,压差升高,则指示水泵减频,流量减少。
而加减泵程序则是根据泵频来控制,当运行泵频达到高限值一定时间后则启动加泵程序,当运行泵频达到低限值一定时间后则启动减泵程序。
上述控制方式理论上是可行的,无可厚非,但是实际运行时仍会出现较大偏差。
常出现供回水温差仅为23,与设计要求的56相差甚远,无法实现节能运行的目的。
其主要原因一方面数据中心的建设规模较大,所有管道系统均是按照满负荷状态设计和施工的,但初期投入使用的负荷较小,往往仅为设计负荷的10%30%,而交付使用的压差设定值为满载运行的设定值;另一方面末端空调设备电动阀控制精度误差过大所致。
众所周知,对于空调水系统而言,系统冷量与水流量成正比,且与系统供回水温差成正比,即三者存在以下关系:
Q=CG(thtg)
(1)其中,Q为系统冷量,kW;G为系统水流量,kg/s;tg为系统供水温度,或K;th为系统回水温度,或K;C为水比热(C=4187kJ/(kgK),为定值常数。
由上式可以看出,当得知系统水温量G和供回水温差(thtg)的确切值时,即可通过上式准确计算出系统冷量Q,当流量G为一个不变的定值时,供回水温差(thtg)值与系统冷量Q值呈线性正比关系,即此时的供回水温差的大小可以准确代表系统冷量的多少。
对冷站中相对独立的每个冷组而言,其冷冻一次泵通常都是采用定频定流量泵,各冷组中的冷冻水量都是一个相对固定的量,因此采用冷机冷冻供回水温差(或称进出水温差)来代替原设计的冷机电流比,并与冷机冷冻供水温度(或称出水温度)来控制冷组的加减,其准确性更高。
即当冷机供水温度高于设定高限值一定时间,同时其供回水温差也高于设定高限值一定时间,说明系统供冷量小于系统需冷量,则系统开启加冷组程序以增大供冷量;反之,当冷机供水温度低于设定低限值一定时间,同时其供回水温差也小于设定低限值一定时间,说明系统供冷量大于系统需冷量,则系统开启减冷组程序以减小供冷量,使系统始终保持供冷与需冷的平衡。
对变频泵组的控制,我们同样可以用机房末端空调供回水系统的温差取代压差来控制变频泵电机的运转频率,以达到控制水泵流量的目的。
根据式
(1),当机房末端空调水系统流量G相对稳定时,供回水温差(thtg)减小,说明系统所需冷量Q减小;反之说明系统所需冷量Q加大,因此我们可以根据系统供回水温差(thtg)的变化,及时调整水泵频率,改变水泵流量G。
即当供回水温差减小,系统需冷减小,则系统指示降低泵频,减小流量;反之则系统指示提高泵频,加大流量;使系统供回水温差始终稳定在设计(或设定)要求范围内。
而加减泵程序仍可根据泵频来控制,但需增加一个强制减泵程序,即当系统供水压力达到设定高限值时,无论泵频状态如何,系统均应立即减泵,直至水压降至高限值以下。
综上所述,式
(1)是暖通冷(热)水系统冷(热)量计算的基本公式,也是冷(热)水系统运行状况分析的基本依据,而供回水温差则是我们分析冷(热)水系统运行状况常用的重要参数之一。
因此,数据中心BA系统采用供回水温差作为空调系统加减冷组和二次冷冻水泵变频(变流量)的控制参数,设计更为清晰合理,调试更为直观简便,控制更为迅速精准,运行更为经济可靠。
DiscussionontheBAcontrolschemeofdatacenterairconditionerZHUJia-zhen(DongguanYishiIndustryCo,Ltd,Dongguan523000,China)Abstract:
Thispaperintroducedthedefinition,function,characteristicsofBAsystem,discussedthecontrolschemeofdatacenteraircondi-tioningBA,emphaticallymadeparametersselectionanalysisontheautomaticcontrolprogramofaddandminuscoldgroupandfrequencypumpgroup,promotedthedesignmorereasonable,debuggingmoreconvenient,operationmoreeconomyofdatacenterBAsystemKeywords:
BAsystem,automaticcontrolprogram,running,flow431第40卷第19期2014年7月山西建筑
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- 数据中心 空调 BA 控制 方案 探讨