广州地铁集团有限公司
摘要：本文主要对地铁车站中央空调冷却水系统（包含冷水机组冷凝器、冷却塔、水泵、管路、阀门）运行现状进行分析，探讨冷水机组排气压力较高的原因，提出解决方案。
关键词：中央空调、冷却水系统、排气压力
一、背景概述
地铁车站中央空调一般采用水冷式冷水机组进行供冷，冷水机组排气压力高故障在所有故障类型中占比较大，故障处理方式较多时候仅限于复位冷机后启动，但机组仍处于排气压力高状态下运行，不仅影响机组本身使用寿命，也影响系统制冷效果，进而影响车站环境温度，需彻查分析引起机组排气压力高的原因并采取有效措施降低机组故障率。
二、冷却水系统运行现状及机组排气压力较高原因分析
根据日常机组报警信息及检查情况，引起冷水机组报排气压力高故障原因主要是冷却水系统导致。现结合某地铁冷却水系统现状进行具体分析如下：
（一）冷却水流量不足
引起冷却水流量不足的因素主要是管路阀门开度不够、冷却水泵Y格堵塞、水泵设计流量偏小。
1.管路阀门开度不够
水系统管路主要由电动蝶阀和手动蝶阀组成，检修维护过程中可能未将手动蝶阀开启到位，电动蝶阀因长期动作，存在实际阀片未开到位现象，均会导致水路不畅通，流经冷水机组的流量达不到机组需求。
2.冷却水泵Y型过滤器堵塞
经现场调研，大部分地铁车站冷却塔所处位置主要在马路边或施工场地旁，所处环境易出现扬尘现象，冷却塔较易吸入大量沙尘混入冷却水中，沉积在冷却水泵Y型过滤器处，造成Y型过滤器堵塞，最终致使流经冷水机组的冷却水流量不足。
3.水泵设计流量偏小
以某车站为试点，采用便携式超声波流量计验证水泵流量是否满足冷水机组设计要求。
冷却水泵及冷水机组设计参数
冷却水泵设计流量冷却水泵设计扬程冷水机组冷却水设计流量
130m3/h28M115m3/h
现场测得运行一台冷却水泵情况下水流量121.67m3/h，与水泵设计流量相差不大，且满足冷水机组冷却水设计流量，故可排除冷却水泵设计流量偏小问题。
4.冷水机组进水口处堵塞
冷水机组冷凝器进水口因无检修口，拆除较为困难，每次通炮时可能会出现将水垢等杂物从另外一端捅至进水口处，导致长期积累于此，阻塞冷却水流向冷凝器。以某车站为试点，拆除冷水机组冷凝器进水口管路，发现内部确实集聚有少量杂物。
（二）冷却塔散热效果差
引起冷却塔散热效果差的因素主要有以下几点：填料损坏或结垢严重、风扇转速不够及冷却塔进风量不足。
1.填料损坏或结垢严重
检查排气压力高站点冷却塔填料均存在损坏及结垢现象。水垢、污垢及生物粘泥在填料表面使得换热截面积和流量变小，从而使换热效率进一步降低。
采取加清洗药剂及使用高压水枪清洗填料，但效果不佳，填料内部表面依然存在少量污垢无法清除。
2.风扇转速不够
普查以上各车站冷却塔风扇额定电流为11.2A，转速1455r/min，现场测得各站电机运行电流及冷却塔进风侧风速详见下表。
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各站冷却塔实际运行电流及进风侧风速
项目A站点B站点C站点D站点E站点
运行电流（A）5.86.16.26.16.4
进风侧风速（m/s）2.52.83.133.2
由图表可看出以上站点冷却塔运行电流远低于风扇额定电流，转速相应不能达到设计要求，存在一定提升空间。
（三）冷凝器换热效果差
1.铜管结垢
水垢、污垢及生物粘泥在换热设备表面易造成污垢热阻，以碳酸盐垢为例进行对比：换热器的换热管一般是紫铜管，铜的导热系数383.8W/m.K，而碳酸盐垢的导热系数为0.46W/m.k，只有铜的0.12%左右，大大降低了换热设备的换热效率，从而使系统排气压力过高。
2016年及2017年分别对以上各站冷水机组进行了酸洗通炮工作，期间机组仅运行了一个空调季节，2017年非空季节通炮前检查铜管已有明细结垢现象。
三、解决及预防措施
（一）冷冻水流量不足问题
1.确保管路阀门开启到位
建议对手动阀门进行挂牌，标记清楚启闭状态，巡视检修完务必恢复原来状态；空调季节机组运行期间巡视人员使用六角匙对电动蝶阀开到位情况进行确认。
2.定期清洗冷却水泵Y型过滤器
可通过观察冷却水泵前后压力表读数是否正常（进水压力读数0.1Mpa，出水压力读数0.4MPa）、压力表有无剧烈震动、Y型过滤器处有无异响初步判断Y型过滤器是否存在堵塞情况。建议空调季节每两周清洗一次Y型过滤器。
3.定期清理冷水机组进水口
建议在酸洗通炮时打开冷机冷凝器进水口并清理此处垃圾。
（二）冷却塔散热效果差
1.更换损坏或结垢严重的填料
通过拆除个别站结垢填料，采用有机酸并配合高压枪进行清洗，发现污垢依然无法彻底清除干净，且填料存在老化已损坏现象。
建议冷却塔填料每4-6年或视老化结垢情况定期更换，保证冷却水足够的有效冷却面积及换热效率，从而降低冷却水温度，给冷水机组提供更好的换热介质来降低排气压力，减少机组故障频率。
2017年对A车站、B车站冷却塔填料进行了更换。以A车站为例，更换前后冷却水出水温度由40.2度降为35.6度，排气压力由904KPa降为780KPa。
2.提高冷却塔风扇转速
在额定范围内（电机运行电流不超额定电流的前提下）适当调整冷却塔风扇转速来提高风量。
传动比=电机主动轮转速/风扇从动轮转速=风扇侧皮带轮直径/电机皮带轮直径，即：i=n1/n2=d2/d1=Q1/Q2。故在电机转速一定的情况下，可通过增大d1（即电机皮带轮直径）尺寸来提高n2（风扇从动轮转速），从而使风量增大。
以A车站为试点，通过加大电机侧皮带轮尺寸，增大冷却塔风扇转速，从而提高整体冷却塔进风量，提高散热效果，降低排气压力。以A车站为例，冷却塔电机额定电流为11.2A，改造前电机运行电流为5.8A，进风侧风速为2.5m/s；改造后电机运行电流为7.6A，进风侧风速为4.6m/s，风速提高了将近一倍，随之冷却塔散热效果也相应提高，即冷却塔排气压力及冷却水出水温度相应降低（冷却水出水温度由41度降为39.2度，排气压力由964KPa降为836KPa）
（三）冷凝器换热效果差
1.定期酸洗通炮冷水机组换热器铜管
建议视冷水机组换热温差高低（正常换热温差为2-4℃）及时添加有机酸对冷凝器铜管进行酸洗后采用人工通炮方式清洗铜管，提高冷凝器换热效率。作业过程中需安排我方人员时刻关注铜管内壁污垢情况，做到既不损伤铜管、污垢也能清除干净的效果。
四、采取整治措施后效果分析
以试点方式对A车站、B车站进行更换冷却塔填料、增大电机侧皮带轮尺寸、酸洗通炮换热器并校验水流量满足冷水机组设计要求后，冷水机组排气压力故障率明显降低，机组制冷效果也有进一步改善。
注：数据来源于自动化监控记录，取2015-2017年4-6月份每月平均值。
图1排气压力高故障环比趋势图
图2冷机制冷效果环比趋势图
五、小结
综上所述，对冷却水系统采取以上整治措施后，不只降低了冷水机组故障率，还在一定程度上提高了制冷效果。
论文作者:王博立
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/20
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