局部空間受限狀態(tài)下流量開(kāi)關(guān)安裝方式探討

林克思 張世杰

摘 要：介紹了靶式流量開(kāi)關(guān)的工作原理及其在中央空調(diào)水系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用，針對(duì)地鐵地下站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備房局部空間受限狀態(tài)下流量開(kāi)關(guān)的安裝情況，提出了靶式流量開(kāi)關(guān)安裝方式的改進(jìn)方案，有效保證了空調(diào)機(jī)組的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：流量開(kāi)關(guān);空調(diào)系統(tǒng);空間受限;安裝方式

0 引言

地鐵地下站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備通常選用螺桿式水冷機(jī)組，該類(lèi)空調(diào)設(shè)備以水作為二次換熱介質(zhì)，合適的水流量保證了空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，提升了地鐵站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性;不恰當(dāng)?shù)乃髁靠赡茉斐裳h(huán)水泵運(yùn)行異常，冷水機(jī)組蒸發(fā)器結(jié)冰，機(jī)組頻繁啟停嚴(yán)重導(dǎo)致壓縮機(jī)“咬缸”等故障，增加了地鐵運(yùn)營(yíng)的故障率和事故風(fēng)險(xiǎn)。因此，科學(xué)選擇有效的水流檢測(cè)方法及合適的檢測(cè)部件，保證空調(diào)機(jī)組在系統(tǒng)水流量大于允許的最小水流量條件下平穩(wěn)工作，避免空調(diào)設(shè)備發(fā)生異常故障顯得尤為重要。

1 流量開(kāi)關(guān)的檢測(cè)必要性

水流量正常是空調(diào)制冷系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要保障，如果發(fā)生流量較小、水系統(tǒng)斷流或無(wú)水流情況時(shí)，空調(diào)機(jī)組會(huì)因自我檢測(cè)保護(hù)功能而強(qiáng)制停止運(yùn)行。在以水作為介質(zhì)的空調(diào)系統(tǒng)中，水的作用是通過(guò)熱交換帶走冷量或熱量，正常的水流量可以使換熱器有效換熱。其次水泵正常工作是空調(diào)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要條件，水泵安全運(yùn)行也需要合適的水流量。

若冷凍水循環(huán)系統(tǒng)無(wú)水流或水流較小時(shí)，極有可能造成蒸發(fā)器負(fù)荷減小，蒸發(fā)溫度降低，當(dāng)機(jī)組處于這種狀態(tài)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)保護(hù)檢測(cè)元件容易老化、不靈敏，連續(xù)運(yùn)行則會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑冷量無(wú)法帶走（堆積）而結(jié)冰，若機(jī)組沒(méi)有及時(shí)做防凍保護(hù)，可能會(huì)造成蒸發(fā)器（銅管）凍管、脹裂、爆管，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)的水側(cè)和冷媒側(cè)串通（冷媒與水直接混合），引起整個(gè)空調(diào)機(jī)組報(bào)廢。其次，如果水系統(tǒng)的水流量長(zhǎng)期較小，蒸發(fā)器中制冷劑冷量無(wú)法正常交換，導(dǎo)致機(jī)組吸氣壓力過(guò)低，機(jī)組持續(xù)在此工況下運(yùn)行，則將引起壓縮機(jī)因?yàn)榛赜屠щy，電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障而損壞。若冷卻水系統(tǒng)無(wú)水流或水流較小時(shí)，空調(diào)機(jī)組排氣壓力增大、冷凝溫度升高，導(dǎo)致冷凝器中通過(guò)膨脹閥的制冷劑流量大幅減少，換熱能效降低，影響制冷效果，機(jī)組持續(xù)工作將會(huì)發(fā)生排氣壓力過(guò)高、壓縮機(jī)過(guò)電流等故障。

2 靶式流量開(kāi)關(guān)的原理結(jié)構(gòu)

靶式流量開(kāi)關(guān)即將靶流片安裝在水系統(tǒng)管道中，通過(guò)靶流片直接接觸流體來(lái)檢測(cè)水流的元件。當(dāng)管路中水量不足或沒(méi)有水時(shí)，靶流片處于自然狀態(tài);當(dāng)水流流速達(dá)到合適值時(shí)，靶流片則會(huì)因受到?jīng)_擊力推動(dòng)而動(dòng)作，流量越大沖擊力越大，靶流片帶動(dòng)水流開(kāi)關(guān)內(nèi)的機(jī)械裝置觸發(fā)頂部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)。當(dāng)流量達(dá)到一定值時(shí)，水流推動(dòng)靶流片，靶流片通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)控制裝置的微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，流量開(kāi)關(guān)將水的流量信號(hào)轉(zhuǎn)化為靶流片的位移信號(hào)，輸出控制信號(hào)給相關(guān)設(shè)備采集。

靶式流量開(kāi)關(guān)是一種能夠當(dāng)發(fā)生斷水或水流量較小時(shí)的雙位控制器，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉而廣泛應(yīng)用于液體的流量控制，尤其是制冷空調(diào)的水系統(tǒng)，管道安裝過(guò)程中可通過(guò)調(diào)整靶流片的數(shù)量及修整靶流片長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同管徑及流速的需求。相比較其他形式的流量開(kāi)關(guān)（節(jié)流式、壓差式），靶式流量開(kāi)關(guān)在運(yùn)用過(guò)程中施工安裝難度小、拆卸維修方便、局部阻力損失少、不易堆積臟污物形成堵塞，更適合冷水機(jī)組的冷媒水?dāng)嗔鞅Ｗo(hù)。

3 靶式流量開(kāi)關(guān)的安裝問(wèn)題

水系統(tǒng)中水流檢測(cè)開(kāi)關(guān)可選擇的種類(lèi)形式較多，靶式流量開(kāi)關(guān)是比較常見(jiàn)的一種。根據(jù)靶式流量開(kāi)關(guān)的工作原理可知，安裝靶式流量開(kāi)關(guān)具有一定的規(guī)范要求，需在長(zhǎng)度大于等于5倍管徑水平直管段上安裝，由于靶式流量開(kāi)關(guān)靶流片的安裝經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致故障發(fā)生，通常有以下兩種故障狀況：一是靶流片不動(dòng)作;二是靶流片卡在管子上部不能自動(dòng)復(fù)位。靶流片不動(dòng)作的原因是因?yàn)榘辛髌惭b深度不夠，需要更換靶流片長(zhǎng)度。若靶流片卡死在管中不動(dòng)作一般是頂部靶流片太寬，安裝口管徑較小的原因，這種情況下流量開(kāi)關(guān)也失去了作用。若安裝間隙小，靶流片可能當(dāng)時(shí)可以工作，但由于生銹或結(jié)垢等造成管徑變小，繼而造成靶片卡死在管中。而大多數(shù)地鐵站由于地下站設(shè)備房空間受限，無(wú)法安裝在長(zhǎng)度足夠的水平管路上，只能安裝在前后存在彎管或管線長(zhǎng)度不足的水平管路上，當(dāng)彎頭過(guò)于接近安裝位置時(shí)，因水流可能存在回流、旋流等因素導(dǎo)致沖擊靶流片來(lái)回動(dòng)作，靶流片使用不超過(guò)半年（嚴(yán)重的不超過(guò)一個(gè)月）就會(huì)出現(xiàn)斷裂或靶流開(kāi)關(guān)內(nèi)部用于水電隔離的波紋管斷裂漏水等現(xiàn)象。

4 南京地鐵寧和線流量開(kāi)關(guān)安裝方式的改進(jìn)和實(shí)測(cè)對(duì)比

南京地鐵寧和線地下車(chē)站由于土建結(jié)構(gòu)施工機(jī)房環(huán)境限制，存在設(shè)備安裝與維修空間不足的問(wèn)題。以永初路站為例，該站的冷水機(jī)房由于現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組安裝局部空間和定位條件限制，導(dǎo)致冷凍水管和冷卻水管管路布置不合理，機(jī)組進(jìn)出水管水平長(zhǎng)度只有1.5 m左右，但已有3處轉(zhuǎn)彎，水平安裝的管路上只能裝下軟接、溫度計(jì)和流量開(kāi)關(guān)，如圖1所示。

永初路站冷凍水系統(tǒng)的流量開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)在彎管較多且長(zhǎng)度較短的水平管路上。另外，由于流量開(kāi)關(guān)的安裝口采用的是機(jī)械絲扣三通卡箍，機(jī)械絲扣三通卡箍?jī)?nèi)壁有一圈凸槽，如圖2所示。靶流片在安裝時(shí)因?yàn)榕c卡箍口管徑間隙太小，所以需要修剪靶流片的寬度。這也導(dǎo)致靶流片的強(qiáng)度減小，更容易斷裂損壞。同時(shí)，因?yàn)榱髁块_(kāi)關(guān)只能安裝在前后右轉(zhuǎn)彎的水平出水管路，在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)由于安裝在距轉(zhuǎn)彎較近且彎管較多處，靶流片會(huì)出現(xiàn)來(lái)回頻繁動(dòng)作的現(xiàn)象，導(dǎo)致微動(dòng)開(kāi)關(guān)擺動(dòng)，雖然間隔很短不會(huì)影響流量開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)輸出，但是會(huì)造成靶流片耗損嚴(yán)重，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生斷裂，殘留在系統(tǒng)中的靶流片存在一定的隱患。

針對(duì)目前的情況改裝水管路，需要重新規(guī)劃?rùn)C(jī)組的定位及水管路的布置，這種方案會(huì)消耗大量的人力物力，并且現(xiàn)在線路已投入運(yùn)營(yíng)，需要改裝的車(chē)站也較多，所以該方案實(shí)際執(zhí)行有困難。經(jīng)過(guò)技術(shù)組商議，嘗試采用靶式流量開(kāi)關(guān)立管安裝的方法，雖然在垂直管路上安裝雖有一定弊端，但經(jīng)過(guò)一個(gè)制冷周期的實(shí)驗(yàn)改造測(cè)試，垂直安裝能保證機(jī)組正常運(yùn)行，且相較之前的安裝方式能減少靶流片的損耗，保證在一個(gè)空調(diào)季中不出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，在非空調(diào)季中檢查更換新配件，從而解決靶流片因斷裂進(jìn)入系統(tǒng)中這一隱患，其不失為一種更實(shí)際的改造措施。

按照流量開(kāi)關(guān)安裝在垂直管路上的要求，為消除重力的影響，只能安裝在水流向上的管路上，剛好符合流量開(kāi)關(guān)安裝在冷水機(jī)組出水管路上的要求。若考慮重力影響，靶流片會(huì)稍向下彎曲，意味著需要更大的水流沖擊靶片帶動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)反饋機(jī)組水流量達(dá)到開(kāi)機(jī)要求，開(kāi)機(jī)要求更苛刻，可以讓機(jī)組運(yùn)行更安全、更可靠，如圖3所示。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)核定，以簡(jiǎn)易、便捷、安全的施工工藝為原則，盡量以最低的成本與簡(jiǎn)易的方法完成改造，具體的改造過(guò)程為：關(guān)閉管路前后端水閥，放空管路中的水，將機(jī)組原來(lái)水平管路的開(kāi)口用堵頭封住，在垂直管路中間處開(kāi)孔，其中一個(gè)水管路用流量開(kāi)關(guān)專(zhuān)用配套內(nèi)絲底座焊接，如圖4所示，此節(jié)管路需要拆卸下來(lái)。因?yàn)槟壳傲髁块_(kāi)關(guān)安裝在機(jī)械三通卡箍上，靶流片被減小寬度，影響其強(qiáng)度，為了保證變量，另外一個(gè)機(jī)組的水管路也采用機(jī)械三通卡箍安裝。這種安裝方式可以不用拆卸該節(jié)管路，只需保證機(jī)組和水泵停機(jī)且管路中無(wú)水就可實(shí)施，在機(jī)械三通卡箍上安裝的流量開(kāi)關(guān)靶流片需要修剪寬度，才能保證不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。安裝完畢后，需確保管路中空氣排放徹底，當(dāng)空氣沖擊靶流片，瞬間的復(fù)位會(huì)使流量開(kāi)關(guān)發(fā)出錯(cuò)誤信息。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）安裝施工靶式流量開(kāi)關(guān)，需要使用專(zhuān)用內(nèi)絲底座焊接安裝，不建議使用機(jī)械絲扣三通卡箍安裝。靶式流量開(kāi)關(guān)需要安裝在中央空調(diào)水系統(tǒng)出水管線上，在水系統(tǒng)斷流或流量不足情況下保護(hù)機(jī)組，如果把靶式流量開(kāi)關(guān)安裝在中央空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)水管線上，有可能會(huì)因靶流片破碎、斷裂進(jìn)入蒸發(fā)器管路，或者蒸發(fā)器端蓋密封墊老化、放水螺栓脫落漏水，引起水流量不足等，導(dǎo)致靶式流量開(kāi)關(guān)起不到保護(hù)作用，所以不建議將流量開(kāi)關(guān)安裝在進(jìn)水管線上。

（2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝改造和測(cè)試實(shí)驗(yàn)，從實(shí)際使用情況來(lái)看，論證了局部空間受限的情況下，流量開(kāi)關(guān)只能安裝在轉(zhuǎn)彎較多的水平管時(shí)，選擇安裝在垂直管路上的流量開(kāi)關(guān)靶流片完全可以滿(mǎn)足在一個(gè)空調(diào)季周期內(nèi)（5月—10月）不破損、不斷裂的使用需求，解決了冷水機(jī)組的施工遺留問(wèn)題和靶流片斷裂在系統(tǒng)中的隱患。該改造方案實(shí)施簡(jiǎn)單，不僅節(jié)約了改造成本、人力成本，同時(shí)有效保證了機(jī)組的正常運(yùn)行。

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收稿日期：2019-12-17

作者簡(jiǎn)介：林克思（1985—），男，江蘇南京人，工程師，技師，研究方向：工程施工技術(shù)、供熱通風(fēng)與空調(diào)。