淺論地鐵空調(diào)小系統(tǒng)故障與處理

孟令超

摘? 要：本文介紹了南京地鐵珠江路站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備冷水機(jī)組頻繁故障，經(jīng)過分析總結(jié)，排除了冷水機(jī)組蒸發(fā)器溫度設(shè)定值過低、水路不通暢等機(jī)組自身原因，而真正原因是站內(nèi)一小系統(tǒng)（K4系統(tǒng)）設(shè)計(jì)不合理所致，致使通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的熱負(fù)荷過大，引起冷水機(jī)組過載故障報(bào)警。后經(jīng)過對(duì)該小系統(tǒng)的改造，恢復(fù)了機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也節(jié)約了能源。

關(guān)鍵詞：南京地鐵;通風(fēng)空調(diào);控制;節(jié)約;改造

前言

南京地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是采用的山東煙臺(tái)的頓漢布什的水冷式螺桿冷水機(jī)組，冷水機(jī)組壓縮機(jī)內(nèi)制冷劑是R22，冷卻劑是水，冷水機(jī)組先將蒸發(fā)器內(nèi)的水冷卻到設(shè)定值，再用水泵將低溫的冷凍水輸送到各個(gè)空調(diào)機(jī)組中，利用低溫的冷凍水來冷卻空氣，再利用風(fēng)機(jī)將低溫的空氣沿著管路輸送到各自的空間，達(dá)到調(diào)節(jié)控制溫濕度及人體舒適度的目的。

一、故障現(xiàn)象

南京地鐵車內(nèi)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括水循環(huán)系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)兩方面，自2005年投入試運(yùn)行，至今已經(jīng)歷了三個(gè)通風(fēng)空調(diào)季節(jié)。在設(shè)備運(yùn)行這三年期間，車站的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備都是能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，保障了車站內(nèi)的恒定的溫度、濕度、舒適度，給乘客帶來提供一個(gè)舒適的乘車環(huán)境，也保障車站內(nèi)的工作人員及設(shè)備正常工作。但是在日常巡檢和保養(yǎng)過程中，也發(fā)現(xiàn)有個(gè)別幾個(gè)車站的通風(fēng)系統(tǒng)存在著些問題，如風(fēng)量控制不當(dāng)，新風(fēng)量供給不足，回風(fēng)量過大以及熱負(fù)荷過大等問題，甚至是故障報(bào)警。

通風(fēng)空調(diào)小系統(tǒng)供冷送風(fēng)不勻的現(xiàn)象普遍存在，部分站甚至出現(xiàn)了因系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的故障，其中以珠江路情況尤為嚴(yán)重。在2007年通風(fēng)空調(diào)季節(jié)，特別是在溫度最高的8月9月份，小系統(tǒng)冷水機(jī)組LS-5頻繁啟動(dòng)，不能正常平穩(wěn)工作，甚至出現(xiàn)過一天曾因熱負(fù)載過大導(dǎo)致電流過載出現(xiàn)了8次故障報(bào)警。

二、故障原因

1.是蒸發(fā)溫度設(shè)置值太低

機(jī)組上的計(jì)算機(jī)是通過給壓縮機(jī)上的加載及卸載電磁閥送脈沖信號(hào)，把蒸發(fā)器內(nèi)的冷凍水溫度限制在一個(gè)很窄的死區(qū)范圍內(nèi)。加載及卸載電磁閥確定壓縮機(jī)中潤(rùn)滑閥的位置，從而控制了其容量的大小。是由計(jì)算機(jī)來確定一個(gè)期望的符合值，并根據(jù)目標(biāo)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷的差異改變脈沖持續(xù)時(shí)間。為了防止出現(xiàn)明顯的溫度波動(dòng)，目標(biāo)負(fù)荷可以根據(jù)接近期望的溫度的速度而變化。電流限制優(yōu)先于溫度控制功能。

當(dāng)機(jī)組已經(jīng)達(dá)到空間的溫度時(shí)，壓縮機(jī)本可以平穩(wěn)工作，但是由于壓縮機(jī)的蒸發(fā)溫度本身設(shè)置為7℃，值太低，機(jī)組自身的計(jì)算機(jī)認(rèn)定的蒸發(fā)溫度還沒有到達(dá)設(shè)定值，所以壓縮機(jī)還在往設(shè)定的目標(biāo)溫度繼續(xù)工作，這樣就超出了壓縮機(jī)及計(jì)算機(jī)自身的工作負(fù)荷，導(dǎo)致壓縮機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)以及故障報(bào)警。

于是將冷水機(jī)組控制面板上的蒸發(fā)溫度設(shè)定值從7℃上調(diào)至10℃。當(dāng)時(shí)初見效果，負(fù)荷暫時(shí)小了不少，從未調(diào)節(jié)前的98%下降到85%，但這只是在上午室內(nèi)外溫度不是很高的情況下的效果。到了溫度升高的下午，負(fù)荷又上升到了96%。壓縮機(jī)仍然處在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工作中，還是經(jīng)常報(bào)警，也就是說機(jī)組經(jīng)不起高溫的考驗(yàn)。

2.是水路系統(tǒng)不通暢

再考慮到問題是不是出現(xiàn)在水系統(tǒng)上，理論上如果水流量沒有達(dá)到機(jī)組所需要的流量，機(jī)組所產(chǎn)生的熱量沒有辦法利用水量來冷卻。也就是說當(dāng)機(jī)組的溫度已經(jīng)達(dá)到所設(shè)定的溫度，將水的溫度也降至低溫度，但是水流量不足，沒有充分發(fā)揮冷卻介質(zhì)的作用，導(dǎo)致出風(fēng)口處的空氣沒有被冷卻就進(jìn)入了房間內(nèi)，也沒有將房間內(nèi)溫度降下來，熱負(fù)荷又回到空調(diào)機(jī)組內(nèi)，空調(diào)內(nèi)的溫度也就回到了機(jī)組內(nèi)，成了熱負(fù)荷。這樣的帶熱負(fù)荷循環(huán)就使得壓縮機(jī)長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，計(jì)算機(jī)一直沒有達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，就不會(huì)發(fā)出卸載指令，使壓縮機(jī)組長(zhǎng)期處于超負(fù)荷工作狀態(tài)而報(bào)警。

經(jīng)仔細(xì)檢查水路系統(tǒng)沒有水閥關(guān)閉，水路也很通暢。所以經(jīng)分析不是水路不暢這個(gè)原因。

3.是風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理

經(jīng)過仔細(xì)檢查，反復(fù)分析，在空調(diào)季節(jié)里，該站小系統(tǒng)中的送風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)盤管K-3、K-4沒有象常規(guī)設(shè)計(jì)那樣將溫度較低的回風(fēng)返回到組合空調(diào)柜的混合室內(nèi)，而是全部排放到排風(fēng)井，這樣導(dǎo)致大量的能量浪費(fèi)。并且，新風(fēng)系統(tǒng)沒有設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，在室外溫度高達(dá)34℃以上時(shí)仍然將高溫的全新風(fēng)吸入組合空調(diào)柜內(nèi)（等同于全新風(fēng)運(yùn)行模式）。其結(jié)果是組合空調(diào)柜負(fù)荷過重，直接導(dǎo)致冷水機(jī)組LS-5長(zhǎng)時(shí)間滿載甚至超載運(yùn)行，因而使得冷水機(jī)組頻繁出現(xiàn)電流過載故障。

現(xiàn)需在K-4的新風(fēng)口處加裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥;在排風(fēng)口處也加裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥;在排風(fēng)機(jī)P-3和自動(dòng)排煙防火閥ZP-5后面的排風(fēng)管與K-4的混合室之間連接一段回風(fēng)管路，并在靠近混合室的回風(fēng)管處加裝一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。在通風(fēng)空調(diào)季節(jié)，將新風(fēng)口和排風(fēng)口處的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)小至約15%～25%（即按最小新風(fēng)模式運(yùn)行），減少高溫新風(fēng)的吸入及低溫回風(fēng)的排放，靠近混合室的回風(fēng)管處的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥要全部打開，讓回風(fēng)管內(nèi)低溫回風(fēng)回流到混合室，因而降低組合空調(diào)柜及冷水機(jī)組的熱負(fù)荷，從而保證設(shè)備正常運(yùn)行。非空調(diào)季節(jié)時(shí)，新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口處的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥全開，關(guān)閉靠近混合室的回風(fēng)管處的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，即可實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)模式運(yùn)行。

三、故障處理結(jié)果

此改造工程完工后，能部分降低組合空調(diào)柜K-4及冷水機(jī)組LS-5的負(fù)荷，使冷水機(jī)組正常運(yùn)行，避免頻繁出現(xiàn)電流過載故障。一俟改造，節(jié)能效果顯著。改造前LS-5基本上處于滿負(fù)荷甚至過載運(yùn)行狀態(tài)，但改造過后，該冷水機(jī)組根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化，基本上以50%～60%的負(fù)荷運(yùn)行。珠江路站冷水機(jī)組LS-5的型號(hào)WCFX12B，運(yùn)行功率為78kW?？照{(diào)季節(jié)該機(jī)組24h運(yùn)行，每年的空調(diào)季節(jié)從5月初至10月底，運(yùn)行時(shí)間達(dá)180天。

1.改造后節(jié)能和節(jié)省費(fèi)用情況概算如下

1.1? 滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的耗能

78 kW × 24h × 184天 = 344448 kWh

1.2? 滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的費(fèi)用

344448 × 0.55 = 189446.4元（以每kWh0.55元計(jì)算）

1.3? 改造后按60%的負(fù)荷運(yùn)行耗能

344448 × 60% = 206669 kW h

1.4? 改造后按60%的負(fù)荷運(yùn)行的費(fèi)用

206669 × 0.55 =113667.8元

1.5? 改造后每年節(jié)能

344448 – 206669 = 137779 kWh

1.6? 改造后每年節(jié)省費(fèi)用

189446.4 - 113667.8 = 75778.6元

以上概算得知，改造后節(jié)能，節(jié)省費(fèi)用情況十分顯著，更重要的是，改造后冷水機(jī)組能夠無故障的長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行，使機(jī)組的使用壽命得到保證。這樣大大的節(jié)約了電能的消耗，也節(jié)約了用電費(fèi)用，節(jié)約了南京地鐵的運(yùn)營(yíng)成本。

四、結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)該系統(tǒng)的改造，車站內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了空間的舒適度以及溫濕度的質(zhì)量，也減小了能量的消耗，資源的浪費(fèi)，尤其是電能的消耗，節(jié)約了用電費(fèi)用，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本。