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暖通丨工程丨空调冷却水回水溢流的解决方法

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暖通丨工程丨空调冷却水回水溢流的解决方法

空调系统的概述

飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统,冷水机组装机容量4800冷顿。按照原设计图纸,冷却塔的出水管接到冷却水回水总管上,冷却水自流至冷却水泵,并且使总管坡向水泵,使水泵的叶轮浸在水中,以保证冷却水泵的正常起动、运行(图1、图2)。该设计保证了水泵入口前有一定的水压,能防止水泵叶轮气蚀。但缺点也非常明显,首先是水泵入口前的软接头、阀门、过滤器等占用了大量的空间,造成机房面积要增大,空间利用率低;其次,“Y”过滤器的过滤网更换困难。来源:暖通南社,版权归原作者所有

系统分析及对策

为了保证制冷机房内有足够的检查、维修通道,建设单位要求在空调机房的内部,将空调回水总管贴机房顶部安装,过滤器、阀门、软接头等安装在冷却水泵入口的垂直段(图3)。这样的管路设计,由于冷却水的回水总管返上去达到了2.5m,再由支管接到各台水泵入口,以下两个问题需要解决,才能保证系统的正常运行:

问题一:冷却水泵启动吸水困难及停泵冷却塔溢流问题。

由于冷却水回水管路向上2.5米,为冷却水回水管的最高点,返上去的管路比冷却塔的集水盘边沿还高,因此水泵停止时,回流的冷却水必然造成集水盘溢流,造成下一次水泵无法起动。因此必须设法保证停泵后该管段与其它管路充满水。

经过研究,提出三种解决方法。方法一是在冷却塔的每个出水口安装电动阀门,保证水泵在停泵前先关阀门,在水泵起动后打开电动阀门;方法二是在回水总管上安装电动阀门,在冷却水泵启动以后打开电动阀门,管路正常,在关闭水泵前先关闭电动阀门,防止高位管道的冷却水回流,在冷却塔集水盘处溢出;方案三在冷却水回水总管装止回阀,止回阀在水泵起动形成负压作用下打开,管路正常,在冷却水泵停止后止回阀快速关闭,防止高位管道的冷却水回流。三种方案综合性能对比如下:

经过对比分析,我们认为方案三在冷却水回水总管上加装止回阀的方案比较好,具有成本低,性能可靠的优点。

由于本冷却水系统所选择的止回阀,主要依靠水泵启动后所产生的负压作用使止回阀打开,在水泵停止后,止回阀快速关闭,防止冷却水回流,而且密封性能要好,防止高位冷却水总管的水向下渗漏,因此选择的止回阀必须有关闭时间最短、密封性能最好、打开阻力小的特点。

我们查阅了有关厂家的止回阀参数,决定选择对夹式止回阀,直径DN600,工作压力1.0MPa。对夹式止回阀的阀瓣关闭的行程短,只有公称通径的1/4,减少了阀瓣的关闭时间;启停泵时管路系统的水压,自动将阀门的关闭过程分为快关与缓闭两阶段,前期以阻隔大量水流的止回为主,后期以卸除水锤峰压衰减振荡为主。

问题二:冷却水总管积气问题。

由于总管在最高位置处于负压状态,因此水中析放出来的气体必然在管内越积越多,气体得不到有效排放,通过的水流量减少,会造成起动和运行产生问题。

解决总管积气问题,根本的解决办法在于增大管内压力,并及时排气。因此我们在冷却水回水总管上安装了自动排气阀,并在总管上接管到天面水箱中(图4)。在所有水泵停泵时,止回阀关闭,假如机房内冷却水总管由于止回阀泄漏造成不满,由高位水箱补充水,将管内气体通过放气阀排放,保证管内灌满水;另外,通过该水箱补水,起到水泵前定压的作用。

效果验证

我们在飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统上采用了以上的设计方式,经过两年多来的实际运行,效果良好,没有发生过水泵起动困难问题;通过对水泵叶轮的检查,没有发现气蚀现象。

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