中央空调水系统常见问题及应对措施.doc

1、中央空调水系统常见问题及应对措施摘要： 介绍了离心水泵在中央空调系统应用中的常见故障，并就这些问题提出了解决方案。 关键词： 中央空调系统水泵水锤 逆止阀 ABSTRACT Presents some troubles occurred in the operation courseof Suzhou International Science Park central air-conditioning system. Some practical solution is proposed .KEY WORDScentral air-conditioning system, pump , wa

2、ter hammer , check valve. 中图分类号：TB657.2 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 在公共和民用建筑物中，中央空调的能耗约占建筑总能耗的 40以上，而空调水泵的耗电量占空调系统耗电量的 20-25左右。所以，确保中央空调系统的水系统能够正常工作对整个中央空调系统的运行起到至关重要的作用。 1、水泵单台运行时超设计流量运行问题 中央空调系统安装完毕后，一般会进行单机试运行。在水系统补水完成后水泵单体调试过程中，水泵最容易出现电机过载问题。如果调试过程中不特别关注，很容易造成拖动电机过载而引起热继电器动作，造成不必要的时间浪费；更有甚者如果电动机过载保护失效，容易

3、造成电动机损毁等不必要的损失。 1.1 原因分析 以下以两台同型号冷却水泵并联运行为例进行分析。中央空调的水系统一般用同型号水泵进行并联运行，单台泵的特性线如图中或，曲线为两台水泵并联时的运行曲线。在电动机的选择时，应按照并联时各台泵的最大输出流量来决定电动机的功率，即每台泵的流量按QC=1/2QM 来选取。两台冷冻机运行时需要两台冷却泵并联运行，两台水泵的总流量需要能够满足两台冷冻机的运行需求。两台水泵的并联总流量是 QM=2QC, QC 需要满足单台冷冻机的冷却需求。而单台水泵运行时，按照管道特性与单台水泵的特性的交点，单台水泵的实际工况点为 B,水泵流量为从特性线图可以看出 QBQC ，

4、 从而极易造成水泵的流量超过设计流量，从而使拖动电机超载。如果单台冷冻机运行，投入冷却泵为一台时，水泵超设计流量运行不但容易造成拖动电机的过载、耗功增加，无论从节能还是运行安全角度考虑都会对系统构成威胁。 1.2 解决对策 （1）出口阀端节流：用调整泵的出口管路上的节流部件的方法来调节泵的流量的方法称为出口端节流调节。其实质是通过改变出口管路上的流动损失，从而改变管路特性线的办法来改变水泵的实际工作点。 实际工程调试中通常使用出口阀门进行节流调节，将管路特性线从调整到，从而使单台泵运行时的工况点从 A 移到 B。实际达到的效果是将单台泵运行时的实际流量从 QB 调整到 QA 从而达到防止电机过

5、载的问题。 （2）出口三功能阀 出口三功能阀是国外一些先进的泵厂家配置的出口组合装置。该装置兼具有出口隔绝阀、出口流量调节、出口逆止阀的功能。 在笔者使用的 ITT 水泵即配套了这种出口三功能阀。在调试时可以根据单台泵的设计流量进行，用三功能阀上的整定螺钉很方便地进行整定，从而很方便地进行流量调整。 实际上以上两种方法均属于出口端节流调节，可以很好地解决单台水泵运行时的超设计流量且拖动电机过载的问题。但是大家都知道，节流过程会造成附加的节流损失。 2 起停泵的水流冲击问题 国际科技园科技三期项目的冷冻机配置为 3 台 600RT 麦克维尔离心式冷冻机组。冷冻泵为 4 台并联配置，3 用 1 备

6、。2012 年 7 月 25 日当时运行两台冷冻机组，冷冻泵运行 2 台，冷冻机组停止运行后，在停冷冻泵时，两台冷冻泵的停泵间隔很短。经查系统的过程记录得知两台水泵的停止时间间隔只有 1 秒，由于停泵瞬间造成较大的水利冲击从而造成冷冻水系统靠近冷冻机侧的冷冻水金属波纹管外衬钢丝断裂，波纹变形失效。 2.1 原因分析 现场配置的冷冻水泵为德国威乐公司的 NP150/315-45/4 型离心泵。当水泵突然停止后，水流会经历减速、停止、倒流、停止等四种状态。假定在阀门关闭的瞬间，紧挨阀门那层的流体被迫立即停止下来，这种停滞必定伴随这层流体压力的升高，一旦紧挨阀门的第一层流体停止下来，随后必定有第二、

7、第三各层流体的停滞，流体的这种停滞和与之伴生的压力突跃会以某一速度向上游传播。阀门之前（水流的上游）某一点的压力变化情况如上图的曲线 a 即水锤压力暂态线所示。 【1】 停泵水锤及其防护 在水泵出口安装普通止回阀的情况下，水锤升压是很大的，最高水头几乎可以达到正常工作水头的 200%。水泵停止时伴随着逆止阀的关闭，水系统中由于水流的惯性在逆止阀前会产生停泵水锤，即水系统的压力较正常压力的异常升高。这种异常升高的压力会造成水系统的薄弱环节出现破坏或失效。本次冷冻水系统的波纹管软连接出现失效即是两台水泵在很短间隔内停止，使得停泵水锤作用放大从而造成本次事故。 2.2 解决对策 （1）安装具有缓闭功

8、能的逆止阀：用调整泵的出口管路上的节流部件的方法来调节泵的流量的方法称为出。 （2）通过对软启动器来防止水泵突然停止而造成的水系统冲击：一般超过 11KW 的电动机都配有软启动器。软启动器的设置初衷一般是为了防止电动机的启动电流过大而产生对电力系统的冲击而安装。以笔者所使用的 45KW 的丹弗斯 MACD201 系列软启动器为例，软启动器不但对启动的初始转矩、启动时间进行设定。同时还能够对电动机的停止时间（ramp down）时间从 0-20 秒内进行设定。如果设定停止时间选长一些会对管阀水锤现象有明显改善。 （3）如果变频器控制的冷冻泵可以考虑用变频器的停止时间进行设定。 （4）运行操作方式

9、的改进。在中央空调的操作规程中，一般冷冻机的供应商一般会对冷冻机停止后多长时间停止冷冻泵有提出要求。但是对于各台冷冻泵之间的停泵间隔时间没有明确规定。如果从防止管阀水锤的角度来考虑，应适当控制水泵的停泵间隔切记时间间隔不要太短。 3 水泵及拖动电机的轴承问题 2012 年 8 月，在国际科技园的设备例行检查中，发现冷却水系统的2#泵拖动电机靠近联轴器侧的轴承温度达到 76。为确保设备正常运行，我们对水泵的轴对中进行了检查未发现异常。最终将该轴承的轴承端盖进行了解体检查，发现油脂加注过多。 3.1 原因分析 中央空调系统的水泵及拖动电机轴承，一般采用深沟球轴承。造成轴承的温度异常产检原因以下几种

10、： （1）轴承装配异常。如果轴承装配方式不正确，轴承处于异常工作状态。 （2）水泵与电机的轴对中出现异常。水泵与电机安装完成应对轴对中的情况进行复核，并对电机和水泵的地脚螺栓进行锁紧。但是由于转动机械运转时设备长期处于旋转及振动状态螺栓很容易出现松动现象，造成对中异常从而引起设备振动、轴承的温度异常升高。 （3）轴承未按期进行加油或油脂的污染。 3.2 解决对策 如果运行中发现轴承运行温度异常升高，应该引起足够重视。除安装过程中确保轴承正常安装外，应定期对水泵及电机的对中在保养中进行检查同时要对电机、水泵的地脚螺栓定期紧固。 另外，电机的轴承加油脂除了需要定期加注，油脂加注过多也会造成轴承温度

11、升高。 4、结束语 通过苏州科技园科技新中央空调向他们设备的调试及运行几年的工作中，得到以下几点经验： 1）中央空调系统的水泵容量一般较大，在这些大的空调水系统的启停过程中容易产生系统冲击，除了从系统的角度进行改善外，运行管理也非常重要。比如冷冻水泵的停泵间隔问题，一般冷冻机的运行规程或作业指导书中很少提及，但是，通过科技园的停泵关阀水锤事故我们觉得应该对停泵的时间间隔做出明确，保守起见建议最好间隔 3 分钟以上。 2）另外，在苏州国际科技园科技新天地项目中，曾经出现冷却水泵的衬塑由于在衬塑施工中，水管的基底除锈不彻底，造成衬塑脱落问题。脱落后的衬塑卷曲在水管中，严重影响了水管的通流能力。表面

12、上很容易认为水泵的进口滤网堵塞、水泵或电机的故障。最终通过用摄像机放入冷却水立管中进行全面检查才发现故障的最终根源。 3）在主要设备进场验收时，应该认真与设备表进行核对。在科技新天地项目中使用的ITT 水泵的拖动电机为电机，调试过程中发现电动机铭牌标称电源频率为60hz 的现象。表现为电动机的运行电流超过电动机额定电流。在设备进场验收过程中，特别对于进口的电气设备，设备供电电源应引起特别注意。 参考文献 1郭立君泵与风机水利电力出版社 1986 2王学芳,叶宏开,汤荣铭，何枫工业管道中的水锤科学出版社 1995 3金锥,姜乃昌,汪兴华，关兴旺停泵水锤及其防护中国建筑工业出版社 2007 4王学芳, 叶宏开 汤荣铭，何枫工业管道中的水锤科学出版社 1995