中央空调水系统故障诊断分析办法探讨范文

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摘要：本文通过实际案例介绍对中央空调水系统的调试诊断，探讨利用空调冷源操作监测系统直接观察分析、利用温差压差分析流量渗漏和利用超声波流量计等多种技术手段来分析阀门渗漏的问题，为实际工程中类似问题提供分析解决办法。

关键词：中央空调；水系统；系统诊断；超声波流量计

0引言

水、乙二醇等液体作为冷水机组的换热介质，其流量的大小很大程度上反映系统运行是否正常，不合适的流量会导致蒸发器结冰、冷凝压力大和压缩机“跳机”等故障，同时伴有供冷供热不足和系统能耗大等现象产生，如采用冰蓄冷和水蓄冷等技术，还可能出现蓄冰能力达不到设计要求等情况发生。整个水系统的水流量大小主要取决于循环水泵的选型，此方面研究已经较多，故本文主要针对已经选型完成的水泵，整个系统水流量偏小的诊断分析办法。

1研究对象和背景介绍

本文以武汉某办公楼为研究对象，该办公楼于2014年初建成交付，分为裙楼和主楼两个供冷区域，已经历过两个供冷季，在夏季采用3台冷水机组和冰蓄冷系统结合的供冷方式，同时，在制冷机房设置空调冷源操作监测系统对整个制冷系统进行操作和监测，其中包括冷却塔、循环水泵和各电动阀启停控制，供回水温度、办公楼流量和办公楼的空调能耗显示。虽然在整个夏季未出现供冷不足的情况，但是在运行过程中仍有如下问题产生：1）在2014年供冷季时蓄冰试运行，仅蓄到10%不到的冰，完全无法满足供冷使用，也起不到利用夜间谷时电价的作用；在2015年第一轮系统调试后进行夜间7小时蓄冰，也仅只蓄到不足50%的冰，且3台冷水机组从蓄冰2小时后就开始迅速卸载，之后基本维持一台冷水机组的荷载；2）裙楼在未开启空调机工作的情况下，在空调冷源操作监测系统上仍显示有40~80m3/h的流量；3）在单独供冷模式下，蓄冰槽进出水温差达到10℃以上；4）在天气不太热的情况下开启2台冷水机组，板换供水温度仅能达到10℃。根据上述问题，反映出该办公楼制冷系统的制冷能力较弱或阀门有泄露情况。由于该办公楼采用的是全新螺杆式冷水机组，且运行时间较短，设计时又充分考虑负荷情况，虽不能完全排除其影响，但基本可确定主要是电动阀产生泄露才引起的上述问题。本文主要介绍通过对该办公楼制冷系统的调试，总结出一些阀门泄露的诊断分析办法。

2诊断分析过程

2.1便携式超声波流量计的工作原理

便携式超声波流量计主要利用超声波可以液体为介质传播的原理，结合时间差进行测量。一般一个便携式超声波流量计包含两个可双向对发的超声波振子和接收器，将两个振子顺着管壁进行贴合，它们发射的超声波信号将沿着顺流和逆流的方向互相传播，通过对两束超声波的传播时间记录，利用两者时间差和超声波的传播速度则可算出液体介质速度，再加上对管径的测量，则得出瞬时流量。

2.2利用冷源控制系统的初步诊断

由于所研究办公楼有着完备的空调冷源操作监测系统，其监测的水流量为整个系统问题的初步诊断提供有力帮助。根据对监测数据的分析，最先发现当开启一台额定流量为270m3/h冷冻水循环泵时，主楼流量多半在250m3/h左右，裙楼流量在30~50m3/h左右，随着天气温度的升温，当开2台冷冻水循环泵时，主楼流量处于390m3/h左右，而裙楼流量也达到将近90m3/h左右，由于裙楼仅为1~4层的供冷，其中2~4层处于装修施工阶段，并未开启空调，故裙楼现阶段主要负荷来自于一层门厅，经计算，一层所使用的立式空气处理机组额定流量约为15m3/h，远小于监测到的90m3/h，因此怀疑是否2~4层也开启空调。最后调查发现，2~4层并未开启空调，当关闭2~4层空气处理机组手阀时，空调冷源操作监测系统上裙楼流量降为19m3/h左右。因此，基本可判定2~4层空气处理机组电动阀工作异常。

2.3冰蓄冷系统电动阀诊断

第1节中发现的“在单独供冷模式下，蓄冰槽进出水温差达到10℃以上”问题是本次调试中发现的第二个问题。由于冰蓄冷系统未纳入空调冷源操作监测系统监测范围，所以对于之前出现的冰蓄冷失败问题我们主要通过手动记录冰蓄冷系统的相关参数进行分析。在单独供冷模式下，由于载冷介质乙二醇不经过蓄冰槽，直接和板式换热器进行换热，所以蓄冰槽进出水流量应为零，显然，因为没有和蓄冰槽内介质进行换热，故进出水温差也应为零，但通过记录蓄冰槽进出水温度发现，其温差竟然达到10℃，同时，也发现水压表也有一定读数，所以基本可以判定在单独供冷模式下，有一定量乙二醇泄露流进蓄冰槽内，也就是V2调节阀可能未关严，此阀门问题在下文会继续交代。

2.4水系统电动阀诊断

对于上述问题，多半把矛头直指乙二醇环路中的电动阀的泄露上，为解决此问题，本次调试利用JGTUC-2000S型便携式超声波流量计对V1~V7电动阀所在管段逐一进行流量测试，最终再根据测试数据对各电动阀进行诊断分析。

2.4.1测试流程

由于该办公楼采用的是冷水机组和冰蓄冷系统结合的供冷方式，所以和传统供冷方式不同的是该系统有5种运行模式，分别是：主机单独供冷、主机蓄冰、主机蓄冰同时供冷、融冰供冷和联合供冷。为更好的反映所有电动阀的启停闭合情况，因此对所有5个运行模式均进行测试，同时，考虑到拆装流量计和移动设备的复杂性，故没有分别按5个运行模式逐一对V1~V7电动阀相应管段进行测试，而是以V1~V7电动阀相应管段为测试主体，逐一改变5个不同运行模式，这样不但节省拆装转移设备的时间，也跳出常规思维，更容易找出问题根源。具体测试流程如下：1）开启1~2#蓄冰槽和1#制冷机的手阀，同时将乙二醇环路其他部分（包括乙二醇初级循环泵B-1、蓄冰时供冷泵B-2和板换）手阀开启；2）对V1~V7阀门对应管段保温层进行切割，做好测量准备；3）对使用仪器进行校核，在开启水泵之前利用流量计进行测试，如测量数据为0，暂可判定仪器正常；4）按照规定正常启动“主机单独供冷”模式（冷水机组、冷却泵、冷却塔和冷冻泵可不开启），开启1#乙二醇初级泵B-1，待系统稳定5分钟后，测量V1阀门管段的流量情况并做好记录，然后依次调节为“融冰供冷”、“联合供冷”、“主机蓄冰”和“主机蓄冰同时供冷”（此模式需开启1#蓄冰时供冷泵B-2，切换模式则关闭此泵，下同），并测量流量；5）参考上述方法，依次对V2~V7阀门对应管段进行测量记录。6）5种运行模式对应的泵和电动阀的动作情况见表1。

2.4.2测试结果

按照上述测试流程，最终记录测试结果见表2。根据2表测试结果，得出以下结论：1）所有运行模式，总流量均在180~210m3/h，远低于水泵250m3/h的额定流量，这也导致制冷系统制冷效果差和无法蓄冰现象的产生。2）V1和V2调节阀有6%~8%的泄漏率，整体动作正常，泄漏率高于设计规定的2%；3）V7关断阀在每个运行模式下均有8~10m3/h的泄露；4）在“主机蓄冰同时供冷”运行模式下，V5和V6调节阀均测出70m3/h的流量，但实际情况为V5关闭，V6开启（预测情况为V5开启和V6关闭）。

2.5循环泵止回阀诊断

经过上述诊断方法，在调试过程中基本发现大部分电动阀动作不到位或异常问题，而总流量始终小于循环泵额定流量的问题经推断应为循环泵止回阀泄露导致，当仅开启部分循环泵时，可能在各循环泵间形成小的环流，从而影响整体流量，为验证该想法，因此制定一套测试方法。

2.5.1测试流程

该测试仅需开启不同数量的乙二醇循环泵，查看不同测点间的流量即可做出准确判定。

2.5.2测试结果

按照上述测试流程，最终记录测试结果见表3。根据表3测试数据，可得出如下结论：1）根据3#测点数据可知，在其未开启时仍有一定流量，显然说明止回阀有一定泄露，导致其他泵出水流量有部分分流进来。同样，这种情况也会出现在其他3台乙二醇循环泵上，这也是总流量比额定流量要小的原因之一；2）根据1#测点数据可知，总流量并未随着开启的乙二醇循环泵的台数增加而线性增加，除开实测管段较短，且有弯段，给超声波流量计带来的一定误差，这数据也表示4台乙二醇循环泵回流现象明显。

3总结

在实际应用过程中，往往由于施工疏忽与不到位和部分部件的质量问题，阀门的阀位于反馈信号不一致、电动阀杆不能达到很好的自锁性能和电动阀门控制触点对应不准确的情况时有发生，从而导致关闭的阀门有渗漏现象，这在一定程度上影响了制冷系统的系统效率，所以对中央空调水系统进行必要的诊断调试很有必要，不但能有效提高整个系统的综合效率，降低空调系统的运行能耗，也能使整个空调系统处于最优运行方式，给人带来更好的舒适感。这次工作所取得的结论如下：1）电动调节阀、止回阀会产生泄漏，泄漏量可能超过10%；2）阀门的泄漏对系统的运行产生明显的影响，降低制冷（热）能力，增加能耗；3）越是复杂的系统，如冰蓄冷系统，阀门泄漏对系统运行的影响越大；4）在制冷系统运行前进行调试很有必要，很大程度上能减少对后期运行效果的影响。

参考文献

[1]姬鹏先，黄勇军，张亚东.手持式超声波流量计在中央空调水系统中的应用[J].制冷与空调，2006(1):69–70

[2]关野.电动阀门常见的问题及产生原因[J].科技与企业，2013(23):397

作者：杨雷；吴银光 单位：中南建筑设计院股份有限公司