淺析地鐵站中央空調(diào)水系統(tǒng)自動(dòng)排氣閥的重要性

引言

自動(dòng)排氣閥被廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)和各類輸液管路中,地鐵站一般采用水冷式空調(diào),冷水機(jī)房是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的核心部位,其內(nèi)部系統(tǒng)一般可分為冷水機(jī)組主機(jī)、各種輔助設(shè)備、配套水管路、各種管道配件、電氣設(shè)備、檢控儀表。因?yàn)樵擃惪照{(diào)一般以水作為二次換熱介質(zhì),所以會(huì)配備冷凍水和冷卻水兩套水管路系統(tǒng)。水系統(tǒng)一般在非空調(diào)季會(huì)放空水,次年通水會(huì)有大量空氣進(jìn)入系統(tǒng),同時(shí)在維修水閥時(shí)放空一段管路后再次通水時(shí)也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入一部分空氣。管路內(nèi)滯留的空氣會(huì)阻礙管內(nèi)水的流動(dòng),減小過水面積,增加管道阻力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞管道,形成所謂的氣堵現(xiàn)象,會(huì)影響空調(diào)的制冷效率及運(yùn)行穩(wěn)定性。

1水系統(tǒng)管道中的氣體來源

水管路中滯留氣體的主要原因有:管道第一次敷設(shè)時(shí)通水:空調(diào)季準(zhǔn)備充水階段:設(shè)備事故或緊急搶修放空管道后再次注水:管道水的流動(dòng)、溫度變化、菌藻類物質(zhì)的產(chǎn)生:溶解于水中的氣體釋放:水系統(tǒng)負(fù)壓運(yùn)行,水泵開停機(jī):水泵吸水管及葉輪內(nèi)部產(chǎn)生氣體:管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓:排氣閥動(dòng)作注氣,異?；蚬艿烂芊獠粐?yán)析出進(jìn)氣。

2水系統(tǒng)管道中的存氣部位

地鐵站中央空調(diào)冷水機(jī)組大部分安裝在通風(fēng)空調(diào)機(jī)房,小部分在單獨(dú)的冷水機(jī)房?jī)?nèi),機(jī)組配有冷卻、冷凍水管路系統(tǒng),其中冷卻水管路系統(tǒng)是冷卻塔中高溫冷卻水與空氣、填料、電機(jī)風(fēng)葉加速進(jìn)行空氣熱交換,從而降低冷卻水水溫,降溫后的水循環(huán)回機(jī)組冷凝器,通過低溫冷卻水與冷凝器管路中的高溫制冷劑間接進(jìn)行熱交換,從而到達(dá)降溫冷卻的目的。因?yàn)槔鋮s水管路系統(tǒng)是非全封閉的開放式系統(tǒng),冷卻塔中的水與空氣直接接觸,且冷卻塔位于最高點(diǎn),所以冷卻水系統(tǒng)無需設(shè)置安裝自動(dòng)排氣閥。冷凍水管路系統(tǒng)用于連接冷水機(jī)組與各空調(diào)柜、風(fēng)機(jī)盤管、分水器與集水器等末端設(shè)備,整個(gè)管路是全封閉的,所以冷凍水系統(tǒng)必須設(shè)置安裝自動(dòng)排氣閥。地鐵站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)分為車站兩端,而機(jī)組只設(shè)置在其中一端,這就導(dǎo)致其中一端連接機(jī)組和空調(diào)柜的管路設(shè)置較長(zhǎng),所以比較容易存在空氣排除不凈的情況,且管路安裝設(shè)置在以下幾處容易存氣:

(1）水管路安裝管徑變化處,管道安裝最常用的方式是沿管道中心線連接,例如南京地鐵寧和線采用的是溝槽連接(卡箍連接）,采用這種連接方式非常容易造成管道上部的氣體在變徑處聚集,管徑由大變小時(shí)變管徑處氣體截留現(xiàn)象更甚,形成氣囊無法隨著水流帶走。在機(jī)組進(jìn)出水管路、空調(diào)表冷器進(jìn)

出管路都有變徑情況存在。

(2）水管路安裝管道坡頂處,管路的敷設(shè)并不能保證管路完全水平,難免遇到其他管線或土建結(jié)構(gòu)造成上坡管道。此時(shí)水管中氣體因浮力作用而向上坡頂處聚集,從而形成氣囊,縮減了管路過水?dāng)嗝婷娣e,使水管路中阻力增大。

(3）水管路安裝管路交叉處,管路分流或有旁通管路處,因水流量及過水?dāng)嗝婢l(fā)生較大變化,管中氣體便因水流產(chǎn)生的渦流形成氣團(tuán),氣團(tuán)有可能被截留在連接口處或被截留在交叉處。

(4）水管路安裝平坦長(zhǎng)距離處,連接機(jī)組與車站另一端的水管路較長(zhǎng)且較平坦,在平坦管路系統(tǒng)中水流緩慢,管中氣體由于浮力上升并聚集在管頂而形成氣囊,氣囊可能隨水流一起在管道中隨意流動(dòng),也可能會(huì)由于管壁摩擦力而停滯截留。

(5）水管路安裝逆坡處,管路系統(tǒng)中會(huì)因?yàn)閮煞N作用力(氣體浮力、水流沖擊力）方向相反,當(dāng)氣體在兩相反作用力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),極有可能因停滯不前而形成氣囊。

(6）水管路安裝坡度變化處,氣體常常被截留在管路凸起點(diǎn)處(管路膝部拐點(diǎn)處）,其原理類似于管道坡頂截留氣體。

(7）水管路安裝各類閥門內(nèi)部及安裝處,各類閥門結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開關(guān)形式又各有不同,當(dāng)水流連同氣體通過閥門時(shí),復(fù)雜的結(jié)構(gòu)容易截留氣體產(chǎn)生氣囊:同時(shí)管道中水流流態(tài)紊亂,溶于水中的氣體可能析出釋放,或者被截留于閥門內(nèi)部或安裝處。

3水系統(tǒng)管道存氣造成的危害

中央空調(diào)因水管路中存在空氣會(huì)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行故障,例如水系統(tǒng)內(nèi)存在空氣或者不凝結(jié)氣體造成排氣壓力過高,循環(huán)水泵異常震動(dòng),水流開關(guān)頻繁啟停。在管道輸水過程中,水中夾雜的空氣會(huì)聚集在管路高點(diǎn),氣體聚體過多后形成氣阻。水系統(tǒng)管道排氣不暢會(huì)導(dǎo)致水管路通水困難,管道通水時(shí)間過長(zhǎng)、水管中氣水相間因壓力過大出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象,水管路運(yùn)行期間爆管,水管阻力增大流量達(dá)不到設(shè)計(jì)值,水管流量自動(dòng)控制裝置失效,水管路故障增多使用壽命驟減,為了承受因含氣引起的水壓力波動(dòng)而使用高承壓值管材保證管道安全,增加工程造價(jià)等。

4自動(dòng)排氣閥的工作原理及安裝方式

地鐵使用的排氣閥是黃銅制自動(dòng)排氣閥,安裝在水系統(tǒng)管路最高處,直接與管箍和三通連接,一般垂直安裝。自動(dòng)排氣閥由黃銅材質(zhì)閥體、氣室、密封針閥、不銹鋼拉桿、塑料制浮塊、復(fù)位彈簧、放氣嘴等零部件組成。自動(dòng)排氣閥的排氣活塞由4個(gè)小孔與排氣道相通,當(dāng)水管路系統(tǒng)中未充滿水時(shí),圓柱浮筒位于閥體的底部,起到截止閥作用的閥桿通常在彈簧的作用下使排氣閥處于常閉狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中充滿水時(shí),進(jìn)入水中的氣體因?yàn)闇囟群蛪毫Φ淖兓粩嘁莩?向系統(tǒng)的最高處聚集,由于浮筒升高,允許氣體進(jìn)入排氣閥上端,排氣閥上端空間會(huì)充滿氣體,當(dāng)氣體壓力大于系統(tǒng)壓力時(shí),浮筒便會(huì)自動(dòng)下落帶動(dòng)閥桿向下運(yùn)動(dòng),排氣活塞打開使氣體自動(dòng)排除。當(dāng)氣體壓力低于系統(tǒng)壓力時(shí),浮筒上升帶動(dòng)閥桿向上運(yùn)動(dòng),排氣活塞關(guān)閉,排氣閥以此循環(huán)運(yùn)行。自動(dòng)排氣閥在空調(diào)機(jī)組水系統(tǒng)管路中的安裝使用有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng):

(1）運(yùn)用于管道排氣的自動(dòng)排氣閥應(yīng)安裝在水循環(huán)的頂端,氣體容易堆積的地方。

(2）銅制圓形氣帽為防止外界雜質(zhì)、灰塵掉入堵塞排氣孔,使用時(shí)可以適當(dāng)擰松排氣帽,有助于排氣閥自動(dòng)排氣。

(3）排氣閥不能安裝在容易凍結(jié)的地方。

(4）安裝于蒸發(fā)器的自動(dòng)排氣閥排氣方向應(yīng)垂直向上。

中央空調(diào)水系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中,會(huì)自然產(chǎn)生釋放各種氣體,如氧氣、氫氣等,這些氣體如不能及時(shí)排出會(huì)損壞水系統(tǒng),降低熱效應(yīng),產(chǎn)生諸如由氧化導(dǎo)致的腐蝕:管道帶氣運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生噪聲:蒸發(fā)器里有氣袋形成:水循環(huán)不暢通、不平衡,使某些蒸發(fā)器局部不冷:循環(huán)泵的渦空現(xiàn)象等。

5自動(dòng)排氣閥漏水原因分析

當(dāng)水管路系統(tǒng)中存在空氣時(shí),氣體逐步聚集在排氣閥上部,閥體上部氣泡堆積使浮桶隨水位下降打開排氣活塞:氣體排盡后氣壓減小,浮球也隨之上升關(guān)閉排氣活塞。若擰緊閥體側(cè)部的閥帽排氣閥停止排氣,在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)閥帽應(yīng)該處于開啟狀態(tài)。自動(dòng)排氣閥內(nèi)的浮桶多為塑料件(部分為再生塑料制成）,浮球長(zhǎng)時(shí)間浸泡容易變形,使浮球不能正常升起,導(dǎo)致排氣閥漏水:浮球杠桿多數(shù)采用普通鐵芯,杠桿和浮桶間的聯(lián)接螺栓為普通鐵螺栓,經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后鐵件產(chǎn)生銹蝕無法動(dòng)作,使排氣閥漏水。排氣閥排氣口的密封端面多為再生膠皮,易磨損老化、斷裂、變形,膠皮密封端面堵不嚴(yán)排氣口使排氣閥漏水。施工安裝沖洗不徹底,焊渣、泥沙導(dǎo)致冷凍水水質(zhì)不潔,銹蝕、腐蝕系統(tǒng)管路,污物卡到自動(dòng)排氣閥的密封端面上時(shí),使排氣閥漏水。

6地鐵站空調(diào)機(jī)組故障與自動(dòng)排氣閥的相關(guān)性分析

中央空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行過程中,釋放的氣體,如氫氣、氧氣等帶來的眾多不良影響會(huì)損壞管路系統(tǒng)及降低熱效應(yīng),這些氣體如不能及時(shí)自動(dòng)排出會(huì)產(chǎn)生很多不良后果,諸如:水泵的渦空現(xiàn)象:管道帶氣運(yùn)行時(shí)的噪聲:由氧化導(dǎo)致的腐蝕:蒸發(fā)器里氣袋的形成:水循環(huán)不暢通不平衡使蒸發(fā)器局部不冷等。因此,若地鐵的水冷式空調(diào)機(jī)組的水系統(tǒng)中存在大量空氣,不僅對(duì)冷水機(jī)組制冷有一定的影響,還會(huì)間接導(dǎo)致機(jī)組和空調(diào)柜發(fā)生故障,而且對(duì)循環(huán)水泵的運(yùn)行也不利。所以自動(dòng)排氣閥在系統(tǒng)中是關(guān)鍵的排氣部件,由此可見自動(dòng)排氣閥的重要作用。

例如:南京地鐵寧和線吳侯街站,當(dāng)水系統(tǒng)內(nèi)存在大量空氣,會(huì)導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生以下幾種故障:

(1）KT-A1空調(diào)柜,表冷器上半部分無冷源,下部分運(yùn)行正常。

(2）A端空調(diào)柜系統(tǒng)運(yùn)行正常,表冷器結(jié)露正常,冷凝水排放正常,B端空調(diào)柜系統(tǒng)運(yùn)行無冷氣,表冷器無結(jié)露現(xiàn)象,冷凝水無排放。

(3）冷凍水系統(tǒng)定壓補(bǔ)水裝置故障報(bào)警,壓力表指針抖動(dòng),補(bǔ)水泵頻繁啟停。

7結(jié)語

通過分析,我們可以看出水冷式空調(diào)機(jī)組水管路系統(tǒng)中存在異常氣體,會(huì)對(duì)水管路的輸水產(chǎn)生嚴(yán)重影響,也有可能由于氣體堆積、壓力過大致使管道爆裂,同時(shí)會(huì)直接或間接導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組及其相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障。所以需要在水管路中安裝一定數(shù)量的自動(dòng)排氣閥來保證管路中的氣體能及時(shí)徹底的排出,從而不影響空調(diào)機(jī)組的正常運(yùn)行。同時(shí)在日常工作中,我們需要注意自動(dòng)排氣閥的維護(hù)和保養(yǎng),雖然它只是一個(gè)很小的部件,但發(fā)揮著非常重要的作用。