更換冷水機組靶式水流開關問題技術探討

　　前言

　　大中型中央空調主機制冷量較大多采用螺桿式壓縮機或離心式壓縮機，這兩種壓縮機的維護修理費用非常高，壓縮機的價格占整臺主機價格的一半以上，在整個中央空調系統中保證壓縮機的可靠工作顯的尤為重要。冷水機組的冷凝器和蒸發器都是以水作為二次換熱的介質，合適的水流量是主機可靠工作的必要保證，不適當的水流量可能導致冷水主機蒸發器結冰、冷凝壓力高、壓縮機“跳機”等故障，因此合適的水流檢測方法以及檢測部件是保證機組只有在系統水流量大于允許的最小水流量下工作，避免空調主機發生故障。鑒于水流檢測的重要性，考慮到用戶以后的維護成本，許多項目招標已經開始要求水流開關的型式為壓差式。

　　目前國內有超過2萬臺以上的大中型冷水機組在使用，其中水流保護絕大部分使用靶式流量開關，每年需檢查更換，在山東經濟學院的2臺冷水機組的保養中利用壓差式流量開關取代原來的靶式流量開關，得到了很好的效果。

　　1、冷水機組水流量檢測的重要性

　　1.1空調系統水流量檢測的必要性

　　制冷系統的正常運行，水流減少到對制冷系統不利時壓縮機停止運行。

　　蒸發器和冷凝器的可靠換熱，流動的水帶走冷量和熱量。

　　水泵運行情況的檢測，水泵正常運行是空調系統可靠工作的前提條件。

　　當無水流或水流少時，對于蒸發器來說，蒸發器負荷減少，蒸發溫度降低，如果壓縮機持續運行將導致蒸發器結冰，如果蒸發器防凍不能及時保護，蒸發器將及有可能脹裂，導致制冷系統的水側和冷媒側串通，壓縮機要付出昂貴的大修費用。另外如果水系統的水流量長期過低，將導致回氣壓力長期過低，壓縮機排出的潤滑油不能順利回到壓縮機可能導致壓縮機故障。

　　當無水流或水流少時，對于冷凝器來說，冷凝器負荷減少，冷凝溫度和壓力上升，造成冷凝器出口的冷媒經過膨脹閥時的流量大幅減少，制冷量下降，如果壓縮機持續在高冷媒壓力下運行將發生“跳機”故障。

　　水流檢測是判定水泵運轉后是否有合適的水流量經過蒸發器，只有有適當的水流量經過蒸發器時才允許壓縮機啟動，整個制冷系統才有可能正常運行。

　　2、冷水機組靶式流量開關的常見問題

　　在空調系統的水流量檢測上目前主要有兩種低成本的檢測形式，一種是靶式流量開關，另一種是壓差式流量開關。

　　在過去我們的故障中，有相當一部分與靶式流量開關不能正常工作有關，據我們觀察，常見的有以下幾種情況：

　　由于靶式水流開關的靶流片在正常使用時長期受水流壓迫處于彎曲變形狀態，易疲勞破壞，我們規定冷水機組維修保養靶流片使用2年必須更換，它是作為易損品及它的狀況被列在維護保養記錄中，但有些用戶為了省錢認為它還未壞就不必更換。結果在運行過程中它出現故障。

　　安裝在垂直管道中的靶式流量開關在開機和關機的過程中沖擊較大，靶流片的壽命不超過一年就出現斷裂或靶流開關內部水電隔離的波紋管斷裂，而導致水從靶流開關流出。由于安裝靶式流量開關要求前后必須有一定的直管，如果安裝在有直角彎頭上升的水管附近，仍然有上面情況發生

　　另外當水系統混有空氣時，水中的空氣沖擊靶流片造成流速下降，靶流片瞬間復位發給機組錯誤流量信息，導致冷水機組因此而報警停機。

　　通常靶式流量開關安裝在一個1”螺紋套管內,螺紋套管焊接在主管路上，由于螺紋套管下部生銹造成靶流片卡在套管內不動也不鮮見。

　　另外我們還發現許多工程安裝人員不能正確的安裝靶式流量開關也是主機發生故障的隱患，由于靶式流量開關的靶流片的安裝有一定的難度，通常安裝有三種狀況：一是不動作，二是卡在管子上部不能回復，三是正常。通常不動作是因為靶流片安裝的深度不夠，需要重新旋入或更換靶流片，許多安裝工人遇到這種情況如不能很快解決往往短接水流開關或者調整動作調整螺絲從而使冷水機組失去水流保護。如果是卡在管子里不能回復往往是主水管上開的焊接螺紋套管的孔太小的緣故第一次動作時被卡在管子上部，這是安裝商不能發現的，這種情況流量開關也失去了作用。即使有經驗的安裝人員安裝靶式流量開關一次不成功率也超過60%。

　　3、壓差式流量開關的應用

　　ACOL壓差式水流開關是根據HVAC設備的阻力和流量的曲線設計的，我們知道HVAC設備的換熱器、水過濾器、水泵及閥門等裝置都有其阻力與流量的性能曲線，通過檢測其兩端的進出水壓差，并與該裝置的預先設定值進行比較，準確控制流量。壓差式與靶式流量開關相比它是一種精確的流量控制方式，它具有準確的流量控制值。從壓差開關連接兩根銅管至換熱器的進出口測量其進出口的壓差，即反映出流量。安裝極其簡單，避免了靶式水流開關的安裝不準確導致機組故障的隱患。

　　鑒于靶式流量開關出現的眾多問題，我們早在2002年就開始對冷水機組原有靶式流量開關進行使用壓差式流量開關的替換，并調整了用戶的水流量，收到了非常明顯的經濟效益.更換步驟如下,我們將原來的靶式流量開關取出并堵頭封住，在換熱器的進出口接壓力表的位置接上三通接頭，多出的測壓口提供給壓差式流量開關，從換熱器的進出口上增加的測壓口分別接到壓差開關的“High”和“Low”壓接口即可。出于對用戶的全面負責，我們利用超聲波流量計對流量保護值進行了測定，調整壓差式流量開關的設定值使其復位值為額定流量的70％，即當水通過換熱器的流量達不到70％時，水流開關不會復位，避免了水泵性能下降或故障，現場閥門開度不夠或末端盤管關閉而壓差旁通不正常時的水流量下降，而導致主機發生故障的隱患。當空調主機正在運行時突然水流量下降到額定流量的60％時，壓差式水流開關即馬上保護。壓差式流量開關精確水流保護的功能是靶式流量開關無法比擬的。

　　對于冷凝器來講，適當的冷卻水流量可以保證空調主機的制冷系統工作在較好的狀態，保證機組的工作效率，當水流量過小不僅冷凝壓力升高，制冷量下降，嚴重時可能導致壓縮機發生故障。如果空調機組沒有得到合適的冷卻水流量，壓縮機不工作，這可以充分保護壓縮機避免發生故障。復位流量可以檢測水系統的流量是否達到設計要求，正確的設定壓差開關復位流量可以保證通過換熱器所需的水流量，通常復位流量在60～80％額定流量。

　　我們還根據ACOL公司建議還選擇可調雙設定點壓差開關，其中一個還可用于換熱器結垢清洗狀態指示，原因是由于換熱器結垢造成其進出口壓降增加，只要設定適當的壓差值并選擇本地指示就可以看到當換熱器結垢到一定程度時指示燈就點亮，提醒用戶及時清洗換熱器，避免由于傳熱效果下降造成的能源浪費及對主機可靠工作的影響。

　　我們在冷凍水和冷卻水關鍵的水過濾器的進出口還設置了壓差式流量開關檢測過濾器的狀態，當過濾器堵塞時壓差式流量開關發出報警信號，提醒用戶清洗過濾器，這個功能對節約能源和主機穩定運行都是非常有用的。

　　另外我們還在冷卻水泵和冷凍水泵的進出口安裝壓差式流量開關檢測水泵的狀態，當水泵兩端存在一定的壓降時即說明水泵在工作，非常直觀的了解水泵的狀態。

　　最后我們對冷凍水壓差旁通系統作了改進，利用壓差式流量開關能提供2個SPDT開關，作為壓差控制器取代傳統的美國江森P74JA壓差控制器，因為兩個SPDT開關可以組成壓差值的上下限控制，即超過設定的上限壓差值逐漸開啟電動旁通閥門，低于設定的下限壓差值逐漸關閉旁通閥，壓差值在上下限之間旁通閥不動作，這是典型的浮點控制（即三位控制），且浮動帶可以自由調整，大大減少了電動旁通閥的動作時間。而P74JA是二位控制旁通閥，電動旁通閥要不停地動作來調整壓差值，壓差值極不穩定且旁通閥容易發生故障。

　　4、結論

　　從用壓差式流量開關代替靶式流量開關的用戶使用情況和使用前后我們報修的數量上看，大大超出了我們的預想，不僅減少了因靶流開關帶來的問題還解決了其它水流量方面對主機帶來的影響，用戶十分滿意，對于維護保養單位來講減少了緊急維修次數，也即減少了維護保養成本。從我們使用2年多的情況看，壓差式水流開關在中大型冷水機組取代靶式流量開關是減少空調水系統不當造成的主機故障的一個好方法。