引言

空調系統管路錯綜復雜，循環冷卻水管理系統以整體的形式安裝在一個經防腐處理的金屬機箱內，直接固定于系統的機房就進測量、便于觀察的墻壁上，水路，電路經過防水接頭連接分別進入干箱和濕箱。因為水體具有很大的比熱物理特性，是良好的冷媒，因此，空調的循環冷卻水系統多是利用自來水作為冷卻的載體，迅速帶走制冷機組壓縮機轉移的熱量。本文著重探討一下空調冷卻水系統的設計問題。

　　1.空調冷卻水系統的設計原則

　　1.1靈活性

　　冷卻系統設計應具有的特點是減少或避免與安裝新設備有關的系統停運。這些特點應適用于集中站房內的冷卻系統和建筑物內的冷水管路構架，其中一些特點包括為以后的設備，如水冷式機架、集中式空調器、計算機房空調器與集中站房設備等安裝時需預留管道閥門和管蓋。集中站房應考慮在負荷增加時能添加冷水機組、水泵與冷卻塔。全面的靈活性時常會受到集中站房內管道分布系統的限制。當數據中心在線后，從避免運行中斷和實施費用的角度看，一般禁止用改變管道尺寸的方法去求得容量增加。

　　1.2可擴展性

　　冷卻系統需要有擴展能力，以適應負荷增加。建筑物內的管路系統設計，應能支持建筑物內的冷負荷密度。還需考慮水泵的能耗、系統的靈活性和冷水儲存，以確定總投資。機房應有足夠的空間供未來的冷水機組、水泵和冷卻塔之用。機房內冷水和冷卻水系統的分、集水器的大小，從運行的天起到容量增加，以及達到未來的規劃容量，應都能很好地適應其變化。

　　1.3便捷性

冷卻水系統設計應安裝方便，位置可見、易近。設計者應提供維護與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設備所需的通道。在集中機房內，可設置升降機、吊車、起重機等，用于搬動重的設備和部件。冷水管與冷卻水管的走向應避免與冷卻系統的設備搬動發生沖突；像水泵、冷水機這類機械設備的布置，應方便*更換；切斷閥門的位置也必須能在更換時不便服務中斷。因此，它們的布置與整個管路系統的集成是非常重要的。

　　2. .空調冷卻水系統的設計

　　2.1水冷卻

　　水冷卻的方法采用一套復雜的外置冷卻系統，通過機架內一個閉合回路水冷系統對電子元件進行冷卻，供水和排水管道布滿整個數據中心。這種緊湊型的系統能夠減少空氣流過的路徑，從而減少了風扇的能耗。這種緊湊型散熱方法大程度上降低甚至是*消除了冷熱空氣的混合，解決當前數據中心大幅增長的能耗成本的問題。

　　2.2安裝傳感器

　　在回水母管循環水泵的前方，設置一個引流口，通過一個針形調節閥引出一個很小的水樣，濾除較大的顆粒膠體或雜質進入測量裝置，有效延長傳感器的維護周期，流經電導池測量裝置之后另一端與大氣開放進入積水槽，這個測量旁流流量僅有100-300mL/min，這個水量與冷卻塔蒸發和風吹損失水量相比顯得微不足道。冷卻水管理系統的整體機箱盡可能與取樣點的距離就近安裝，水樣進入流通測量裝置后，可以再通過流通裝置上的兩調節閥進行微調，使出水到集水槽末端口的流量控制在200-400mL/min之間，又因為流通裝置的出水口與大氣相通，傳感器不承受壓力會使得傳感器的運行更加平穩、使用壽命明顯延長很久。因為循環水水質的老化是一個緩慢的進程，不存在測量數據滯后的問題，測量裝置和儀表直接安裝在一個壁掛的箱體內，由于就近測量減少了很多干擾的可能，檢查維護顯然十分方便。加強循環冷卻水的運行管理是空調實現節能減排，延長設備使用壽命的重要環節，而通過電導率的變化控制循環冷卻水濃縮倍數，實現有科學依據的排污、換水又是節省水力資源的優先手段，可以有效的避免過量的排污造成水源的浪費，加大廢水處理的投入，減少藥劑的浪費，實現、低耗、節能運行。

　　2.3設置排污管

　　排污管采用插入母管的形式安裝，已獲得大的固定強度，靠近母管的附近設置一個高壓截止閥，供檢修時關閉水源。排污管路一般在工程施工的過程已經預留，電導率濃縮倍數超標排污是由循環冷卻水管理系統來自動驅動完成的，當達到預先設置的濃縮倍數的上*系統自動啟動排污。在遭遇低氣壓引起的循環水溫度很難降下來的工況下，循環冷卻水管理系統的溫度傳感器檢測到持續超溫之后自動啟動超溫緊急換水程序，這項功能系統內部自動組態指向排污，啟動同一個電磁閥實現緊急排污。由于靜態水壓取決于建筑物的高度，循環水的壓力可能會很高，必須選擇先導型電磁閥，并充分的考慮電磁閥的耐受壓力等級。如果空調具有利用谷電制冰水功能，當出現持續超溫狀況時，還能自動啟動冰水熱交換功能的循環，以快的速度平抑熱負荷過載。

　　2.4測量取樣管

　　取樣管采用1/2無縫鋼管焊接，母管里面的開口迎向水流，避免沿管壁形成的雜質進入取樣管線，增加內部過濾器的負荷。針形閥上方一定要設置截止閥以便于維修。

　　2.5信號傳輸設計

　　循環冷卻水系統具有流量統計功能，在排污口和補水口安裝兩臺電磁流量計，將信號傳遞給管理系統，因為電磁流量計具有瞬時流量和累積流量顯示與記錄的功能，可以獲得整整一個運行季節的排污量統計，補水量統計，蒸發損失量統計，能夠提供一個運行季節的經濟數據的分析數據，對于提升運行經濟性管理至關重要。為補充緩釋阻垢藥劑的補充與投加提供了數據支持，管理系統的內部可以自動依據每噸水量需要補充的藥劑數量，或者通過藥劑的濃度比例自動算的補充藥劑數量，換算成計量泵的動作時間或脈沖數量，這一功能*實現了藥劑投加的量化管理，及節省藥劑成本，又能有效的避免藥劑的不足引發的運行隱形事故，有效地延長設備的使用年限。系統在設計安裝排污電磁流量計或補水電磁流量計時充分的考慮到系統的壓力不確定性，安裝距離的不確定性，而選擇電磁流量計做配套，使用遠傳信號做信息傳輸。

　　2.6整體化機箱

循環冷卻水管理系統采用集成的模式，將電化學專業測量、人機界面、熱工測量，組態控制、專業軟件，通信軟件，取樣流通等技術全部整合成為一個整體的弱電系統，形成一個系統化的整機，系統具有很好的兼容性和穩定性，客戶能夠通過一站式采購得到成套管理系統，并且有制造商提供技術支持和商業培訓，在產品升級換代時可以得到相應的升級。循環冷卻水管理系統分為干箱和濕箱兩個部分，干箱內部是電子系統，濕箱內部是取樣流通、過濾裝置。所有的測量都在濕箱完成，僅需將水樣的管路進行連接就可以了；干箱內部集合了全部測量和控制系統。

綜上所述, 要保證電磁流量計的零點穩定性, 好采用低頻矩形波勵磁;為了能較準確地測量液固兩相導電性流體和低導電率流體的流量, 又必須采用較高頻率的矩形波勵磁。采用圖1所示的雙頻矩形波勵磁的方法是佳方案。

　　3.2.3　雙頻矩形波勵磁工作及抗干擾原理

　　在電磁流量計測量管內形成含有兩個頻率分量的電磁場:高頻勵磁分量不受液體干擾的影響, 而低頻勵磁分量則有著*的零點穩定性, 根據高、低頻定時檢測到的各分量信號經過計算, 便可得到流量信號。

　　雙頻矩形波勵磁測量原理如圖1所示,

一個由高低頻分量迭加而成的電磁場通過勵磁線圈被施加到被測液體中, 勵磁波形是在一個低頻矩形波上迭加一個高于市電頻率的矩形波而得到的波形。在產生的電動勢中, 低頻分量通過一個大時間常數的積分電路獲得一個零點穩定性好的平穩流量信號。而由漿液或低電導率流體產生的低頻噪聲可被不受噪聲影響的高頻采樣電路所抑制, 有著同樣時間常數的流量信號經過一個差分電路以確定流速信號的變化, 把這兩種不同頻率采樣所得的信號結合起來可獲得一個穩定流速信號, 該信號不受噪聲干擾, 且有較高的零點穩定性。

　　3.3　電源干擾噪聲特點及電磁流量計抗干擾技術

基本信號關系

　　　電磁流量計一般都采用工頻交流電源供電, 其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給電磁流量計帶來電源性干擾噪聲。對電源電壓的幅值變化, 因采用多級集成穩壓, 一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。當電源電壓的頻率波動時, 雖然其波動范圍有限, 但對電磁流量計測量精度影響較大。為了解決工頻干擾問題, 實現對流體流速感應電勢eab信號的準確測量, 需利用以下基本關系:①勵磁周期為工頻周期的整數倍, 即勵磁頻率為50/nHz(n為偶數);②正負勵磁下的同相位采樣。圖2是對應低頻矩形波勵磁形式下的典型電勢信號形式, 按上述關系在一個勵磁周期下, 若假設t1 和t2 點為工頻干擾的等效干擾點, 且采樣寬度T=T1 =T2 , 則eab的基本算式[ 3] 為:

　　μ0 (t2)=1

　　2T ∫t1

　　+T1 t1

　　e(t1 )dt-∫t2

　　+T2 t2

　　e(t2 )dt=eab (4)

　　式(4)從理論上說明電磁流量計的工頻干擾有可克服的途徑, 即同步采樣技術, 其方法是以同相位(t1=t2 )、同寬度采樣(T1 =T2 =T)為前提的, 采樣頻率要選為工頻周期的整數倍。這樣即使混有干擾信號, 因其采樣時間為完整的工頻周期, 其平均值也為零, 干擾電壓不起作用。

　　4　電磁流量計選型

　　4.1　電磁流量計選型的一般原則[ 4]

　　(1)被測介質是否為導電液體或漿液, 由此決定是否選用電磁流量計;

　　(2)被測介質的電導率決定電磁流量計的類型———是高電導率還是低電導率;

　　(3)工藝要求的大、小和常用流量工藝管道的公稱通徑, 決定介質的流速是否處在較經濟的流速點上, 管道是否需要變徑, 后確定流量計的口徑;

　　(4)以工藝管道的布置情況, 來確定采用一體型還是分體型流量計, 以及流量計的防護等級等

　　(5)根據被測介質是否易結晶、結疤來選擇電極型式;

　　(6)根據被測介質的腐蝕性來選擇電極材料;

　　(7)被測介質的腐蝕性、磨損性及溫度來決定采用何種襯里材料;

　　(8)被測介質的高工作壓力決定流量計的公稱壓力;

　　(9)工藝管道的絕緣性決定接地環的型式。

　　4.2　根據電磁流量計勵磁方式的的特點選型

　　(1)直流勵磁型

　　這種電磁流量計數量很少, 只用于測量液態金屬流量, 如常溫下的汞和高溫下的液態鈉、鉀等。

　　(2)交流工頻勵磁型

　　較早期的電磁流量計用50 Hz工頻市電勵磁,由于易受電磁干擾和零點漂移等原因, 現已逐漸被低頻矩形勵磁所代替。但在測量泥漿、礦漿等液固兩相流時, 低頻矩形波勵磁方式不能克服固體擦過電極表面產生的尖峰噪聲, 而工頻交流勵磁的儀表則不存在這一缺點, 所以國內外尚有一些電磁流量計仍采用交流工頻勵磁方式。

　　(3)低頻矩形波勵磁型

　　由于低頻矩形波勵磁方式功耗小, 零點穩定性好, 所以它是目前電磁流量計的主要勵磁方式。其波形有“正-負”二值和“正-零-負-零”三值兩種。有的電磁流量計勵磁頻率可以由用戶設定, 一般小口徑儀表用較高頻率, 大口徑儀表用較低頻率。

　　(4)雙頻勵磁型勵磁電流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波, 主要為克服二值矩形波勵磁存在的漿液噪聲和流動噪聲, 提高儀表的穩定性和響應特性, 因此廣泛用于制漿造紙及污水處理等行業。

　　　結束語

　　　　通過上面分析可知, 電磁流量計具有測量精度高、速度快、使用方便, 測量范圍廣、口徑寬等諸多優點, 但同時也存在著測量輸出信號易受工頻電磁干擾, 流體電化學噪聲及電源頻率變化影響的缺點。不同勵磁方式的電磁流量計具有不同的抗干擾技術和應用范圍。正確了解各種勵磁技術的特點和不同電磁流量計的技術原理是正確使用電磁流量計的前提。