1.二次加热的蒸汽加热器工作异常的故障分析

二次加热器在空调系统中用于调节系统的送风温度,对于保证空调房间温度的相对恒定起重要作用。用于二次加热的蒸汽加热器,由于在空调系统的运行中不能正常工作,造成空调房间温度失调,其原因如下：

(1)供冷管路上的有关阀门未打开,造成送风温度过低

空调系统中配置的空气加热器原理如图8-11所示。在空调运行中如果从控制仪表的阀位指示中可看到加热电动双通阀3处于最大开度,但送风温度仍偏低,满足不了空调房间内温度要求的需要。

图8-11 空调系统中配置的空气加热器原理图

1～9—阀门

由图8-11可以看到,在系统的正常运行中,处于供冷管路和回水管路中的阀门1、2、4、6、8处于开启状态,阀门5、7、9应处于关闭状态。

如果系统在运行中,调节阀3打开后加热器不工作(即送风温度仍低于设定值),此时如果供汽正常,则供汽和回水管路中必然有某个(或几个)阀门未打开,使蒸汽不能进入加热器内和空气进行热交换。此时应对管路系统中的有关阀门的开、闭状态进行检查。

检查的办法为：可以从前向后逐个检查,即从阀门1开始。因为在供汽正常的条件下,阀门1之前的供冷管路必然发烫(由于热传导阀门1本身也会发烫),此时可检查阀门1之后的管路是否也发烫,如果发烫则注明阀门1是开启的,否则阀门是关闭的,此时则需打开阀门1。按照此方法依次向后检查,直至确认阀门2、4、6、8是开启的,则加热器即可投入工作。

(2)回水管路中的疏水器堵塞或损坏,造成加热器无法工作

如图8-11所示的蒸汽加热系统图,在供汽、回水管路中各阀门处于正常的启、闭状态且供汽也正常时,如果加热器不能正常工作,则应对回水管路中的疏水器进行检查。检查方法为：打开阀门9,此时应有凝结水排出,或打开阀门7、8,则阀门7、8以后的管路应发烫,加热器的出风温度提高,关阀门9或7后,加热器的出风温度又回落,此时则证明回水管路中的疏水器已被污物所堵塞或疏水器已破损,必须进行修理。在对疏水器进行修理时,如果空调系统的运行不能停止,可关闭阀门6和8,打开阀门7使系统继续运行,对疏水器进行必要的修理或更换；如果空调系统的运行可以短时间停止,则只要关闭加热器入口处的电动双通调节阀,打开排水阀9,加热器内积存的凝结水排除后,即可进行检查或更换。

(3)凝结水的倒灌

如果空调系统的蒸汽加热器是采用真空回水方式时,当加热器的供汽量减少,加热器容易减少真空度。当真空度高于回水系统的真空时,回水管路中的凝结水就有可能产生倒灌而又回到加热器内占据了加热器内腔的空间,使加热器产生上下温差过大,而使加热器的出风温度达不到设定值,影响系统的运行。其处理办法为：在如图8-11所示的加热系统中,在阀门7之前或之后增设一个回水阀即可。

(4)供蒸汽管的末端立管与接在空调器内的蒸汽加热器相连

尽管蒸汽压力、该系统各部分均处于正常状态,但加热器的出风温度仍达不到设定值。

产生此种情况的原因是：蒸汽干管中沿途产生的凝结水全部进入蒸汽加热器中,虽然加热器出口处设有疏水器,但由于凝结水的排放量增大(此时凝结水排放量为蒸汽干管中所产生的凝结水与加热空气所需蒸汽的凝结水之和),而疏水器的排水量偏小,因此来不及排放加热器中的全部凝结水,而使留在加热器中的凝结水占据了加热器内的一部分空间,使加热蒸汽无法按要求量进入加热器,从而使加热器的出风温度无法达到设定值,如图8-12a所示。

图8-12 蒸汽管末端与加热器的连接

此时可知加热器凝结水出口管上增加一个手动排水阀进行定期排放,如图8-12b所示。或者在蒸汽管末端的立管下部增加一套疏水装置,如图8-12c所示,即可解决此问题。

应注意,加热器出口至疏水器管道与加热器出口同径。

(5)蒸汽加热器表面温度不均匀,使出风温度达不到设定值

1)蒸汽加热器在运行中上部温度高于下部温度,造成加热器表面温度不均匀,而使出风温度无法保证达到设定值。

产生此种现象的原因基本上为蒸汽加热器出口管路上所设疏水器太小,使进入加热器的蒸汽凝结水不能及时排出,而积存于加热器内下半部分,从而使该加热器表面温度不均匀而使温度达不到设定值。

2)多组蒸汽加热器共用一个疏水器,使上部加热器积存的凝结水较少,而下部加热器积存的凝结水较多,从而造成几个加热器表面温度不均匀,使空气处理后达不到设定值,如图8-13a所示。

要解决此类问题,可改变几组加热器的连接方法,如图8-13b、c所示。

图8-13 多组蒸汽加热器的接管示意

(6)供汽压力太低,供汽管路阻力太大

用于蒸汽加热器的蒸汽压力一般是根据加热负荷、供汽管路的阻力来决定的。但在空调系统的运行中,某些时候可能会由于供汽压力太低,或供汽管路中的减压阀故障而使供汽加热器的蒸汽压力太低,因而进入加热器内的蒸汽量太少,从而满足不了加热负荷的需要,使加热器的出风温度达不到设定值。

(7)在加热器供汽管上的供汽调节阀处于关闭状态,但加热器的出风温度却很高

蒸汽加热器系统如图8-11所示,在此条件下加热系统出风温度过高可能有如下两种原因：

1)空调系统在运行中,如果由于加热系统中的旁通阀5处于开启状态,尽管加热调节阀3处于关闭状态,但加热蒸汽由旁通路径旁通阀5进入加热器,造成加热调节的失调。因此,在空调系统的运行中,出现加热器出风温度过高时,首先应检查加热系统中的旁通阀是否处于关闭状态,如果处于开启状态,则应立即将其关闭。

2)由于加热系统中的加热调节阀使用时间较长,阀芯与阀座的磨损使接触面不严密而产生阀门的内漏,导致加热器出风温度超出设定值。

加热系统在正常运行中,加热调节阀始终处于调节状态中,随着各种条件的改变,阀门的开度在调节器的作用下不断变化。由于供汽管道中的铁锈渣、块及其他颗粒状的污物在蒸汽压力的作用下,随着蒸汽以较大的速度运动。在经过调节阀的阀芯和阀座时产生较大的冲刷作用,比较大的坚硬大颗粒状污物将会使阀芯或阀座在冲击作用下产生沟槽,另有一些黏性颗粒状物质还会黏附在阀芯或阀座的密封面上,从而使调节阀在全闭时,阀芯与阀座的密封面之间,产生泄漏而使加热系统失调,从而无法保证系统的正常调节。

阀门的内漏从外部不易直接发现,因此加热系统中的调节阀如果从阀位显示上表示处于全闭状态,而经过空气加热器后的空气温度仍有经济升高的趋势时,则应怀疑系统中调节阀内有内漏现象,此时应进行及时处理。

2.空调房间内温度不均衡，从而使空调房间温度过低的故障分析

1)如某电视广播室面积为400m,层高约10m集中空调送风方式,采用双层百叶风口上送上回风的气流组织形式,如图8-14a所示。夏季系统送冷风是空调区尚可满足室内的温度、湿度要求。但在冬季系统中,房间上部温度高达28～32℃,而空调区(距地面2m以内)却在18℃以下而无法使用。

造成此种情况的原因为：由于冬季形成侧送贴附气流形式,而使热气流无法直接到达空调区,形成室内沿垂直方向的温度梯度过大,热风送不下去所致。

图8-14 侧送温度梯度过大时的处理

图8-15 散流器顶部送风

此时只需将百叶风口改成圆筒形向下送风,如图8-14b所示。热风依靠送风口处的送风速度形成向下的射流,即可使热风到达空调区,同时夏季送冷风时也有较好的效果,温度场也较均匀。

2)某展览馆采用顶部散流器送风、集中回风的空调方式。在冬季运行时,顶棚下温度可达20～24℃,而在人流区(即空调区)内的温度却只有12～13℃。其主要原因是采用了顶部散流器平送,在送风口处形成分层,热风在上,冷却在下,如图8-15a所示。

遇到这种情况,可在散流器的外圈加上一圈2～3cm的小边,以阻止冬季送风时的贴附,迫使气流向下即可解决问题,如图8-15b所示。如果平送是冷却的出风口角度可调,则可对散流器的叶片角度进行调整也可解决问题。(www.daowen.com)

图8-16 顶送下侧回风、走廊集中回风

3.配送紊乱引起的温度异常的故障分析

如图8-16所示,为顶部上送风、侧下部回风、走廊集中回风且回风口位于走廊端部的空调系统。此种气流组织方式在运行中,如果由于管理不善,在走廊的两端外门经常处于开启状态时,使空调房间内的回风无法回至空气处理室,相反高于(或低于)房间温度的大量室外新风却直接经回风口通过风管进入空气处理室,从而增加了处理空气时的冷(热)量的消耗,使回风室空调系统基本上变成了直流式空调系统,造成了空调系统运行中夏季室内温度过高和冬季室内温度过低的现象。

解决此类问题的方法比较容易,主要是应对空调房间内的工作人员加强教育,要求他们在进、出空调房间时要随手关好走廊两端的门,使系统按原设定值进行回风,即可保证空气的处理效果,满足空调房间内的温度达到设定值的要求。

4.洁净室内的温度等温升高异常的故障分析

某净化空调系统,保证洁净度为100级的净化房间,该净化房间的换气次数为480次/h,在某次的运行中发现室内的温度每小时升高0.5℃,其对空调系统的冷(热)源供应正常。该空调系统的原理如图8-17所示。

空调系统处于循环风机单独运行状态时,由于循环空气不经过任何热、湿处理,尽管供冷、供热等都处于正常状态,空调的运转过程中,循环空气并不产生热湿交换过程。相反,循环风在不断的循环中,循环风机在运转中一部分机械能转换成热能进入循环气流中,同时加之空气在循环风管中的摩擦和风管处高温空气的热传递所产生的风管温升,因而使循环空气在大约每60min内升高0.5℃,也就是空调房间内的空气温度每60min要升高0.5℃。

因此也可以说,在大型、多系统、集中控制的空调工程的运行中,加强运行中的巡视检查是及时发现问题、及时采取措施,保证空调正常工作的重要手段。

图8-17 某净化空调系统原理图

5.空调房间内工艺变更后温度异常的故障分析

由于空调房间内的生产工艺、使用性质、设备的布置台数、工作人员多少发生变化,但空调系统的送风量和送风参数却未能及时随着调整改变,从而导致空调房间内的温、湿度失调是常有的事。

目前,在国内相当多的单位,空调系统的运行管理属于动力部门的管理范围,而空调房间的使用属于基建部门管理。在某些时候,基建部门由于其需要,对空调房间内的装修过程、运转设备、发热设备、工作人员的多少等进行调整,可能增加,也可能减少,因而原来的定风量空调系统将无法适应房间内装修条件的改变,也就是说无法满足装修条件变更后所要求的室内温度和湿度。

出现此情况时,可采取如下3种措施：

1)改变空调房间的送风量。如果空调房间内的装修条件改变后,运转设备及工作人员的多少有较大的变化时,可在保持原送风参数不变的条件下,改变该空调房间的送风量来满足室内要求的温、湿度。

2)改变空调房间的送风温度。这是由于空调房间内的装修条件改变后,在不太可能采用改变空调房间的送风量来满足室内要求的温、湿度参数时,可在保持空调房间送风量不变的前提下,改变送风量参数来满足空调房间的要求。

3)在上述的两种方法中,无论是加大空调系统的送风量,还是加大空调系统的送风温差,都要增加空调系统中对空气进行热湿处理的耗能量。

如果空气处理设备的处理能力不能满足变更后对空气热湿处理的要求,简易的办法是采取“保证重点,照顾一般”,即在一个空调系统承担多个房间的空调任务时,对空调系统的送风重新进行平衡和调整,适当加大重点房间的送风量,以保证该房间内所要求的温度和相对湿度,而对一般的房间(即房间内温、湿度值的波动范围较大者)适当降低送风量,尽量在房间要求的湿、温度上下运行。

6.中央空调的泄漏量过大引起空调房间内的温度和相对湿度异常的故障分析

如图8-18所示的空气处理系统,在空气处理室经长期使用后的维护修理中,如果未能对换热器冷、热媒引入、引出管处的壁板上的洞口进行及时的修补和密封,对空调器检查门处的密封条老化变形甚至脱落未及时进行处理时,都会造成空调系统运行中的大量漏风。

图8-18 空气处理器的漏风点

由于送风管路的破损面产生漏风,又会减少系统的送风量。以上几种情况都将难以使空调房间内的温、湿度达到设定值,从而无法满足空调区的要求。由于空调器内换热器后的漏风而造成空调房间内状态点的偏移,如图8-19所示。

图8-19 由于空调器内换热器后的漏风而造成室内状态点的偏移

a)夏 b)冬

7.由于空调房间内温、湿度敏感元件安装位置不当而造成室内(或空调区)的温、湿度异常的故障分析

在有些空调系统中,由于作为房间内的温、湿度检测、控制的敏感元件的安装位置不适当,或由于作为空调房间内温、湿度检测点的空气参数值与房间内空调区(或工作面)之间存在差值,从而造成空调房间内控制参数的失调之事时有发生。

众所周知,空调房间内的温、湿度一般是指房间内空调区域的温、湿度值。因此,控制系统中的温、湿度敏感元件只有正确地安装于空调区之内时,温、湿度才可能是空调房间内的真实温、湿度。如果作为控制系统中的温、湿度敏感元件安装于房间内空调区外时,控制系统中的空调房间温、湿度显示仪表中的显示值则为房间内空调区之外的温、湿度值。如果控制系统中的温、湿度检测点的实际温、湿度值高于房间内空调区的实际温、湿度值,则会造成控制系统中的温、湿度控制,显示仪表所反映的温、湿度则永远高于空调房间内空调区的温、湿度值,反之,控制、显示仪表所反映的温、湿度则永远低于空调区内的实际温、湿度值,也就是说空调房间内空调区的温度与敏感元件所检测到的温度之间的差也不会消失,这样造成空调区温(湿)度值的失控也将一直存在。

所以,遇到此情况时,可将控制系统中的敏感元件移至最能代表空调房间(或空调区)温、湿度点即可解决。

8.空调系统中热交换器性能下降导致空调房间内温、湿度异常的故障分析

空调系统中的水冷式表面冷却器在使用一段时间后,其肋片管的内部都会不同程度地结一层水垢。对于开式供水系统,由于水质的污染、尘埃、砂粒、微生物以及输送管道内由于腐蚀而产生的锈渣,中间水池中的泥浆等污物、杂物都将随水流进入换热器的肋片管内产生沉降而使散热管堵塞,使冷(热)介质无法通过,从而造成散热面积减少。同时在系统运行中,由于空气中灰尘的扩散、沉降而使换热器的肋片管外表面积灰逐渐增多,甚至堵塞肋片之间的通道,这样不但减少了换热器的换热面积,而且也降低了换热器的传热系数。因此,空气通过换热器后就很难达到设定的运行参数,也就无法满足空调房间内的温、湿度参数要求。

因此,要定期对换热器的外表面积灰和污物进行吹除和清洗,以提高其传热系数是很有必要的。

9.供冷(热)水主管的末端由于形成气塞而使换热器工作异常的故障分析

如果8-20所示,空调状态中换热器处于供水干管的末端,由于供水、回水干管在敷设时均有一定的坡度,也就是说在供水干管的末端和回水干管的始端有可能处于水系统的最高点。在间断运行的系统中,或系统停运后,再次供水时,如果不及时对供水干管的末端和回水干管的始端进行排气,就容易造成两端部的气塞现象(即在管路的端部充满空气,从而阻止了水向端部的流动),使冷(热)水介质无法通过管路进入换热器内与空气进行热交换,以达到处理空气的目的。

图8-20 处于供冷(热)水主管末端的空气换热器

因此,应经常通过排气阀进行排气,以防止气塞的产生,或者将排气管道上的手动排气阀更换为自动排气阀,以便随时进行排气,保证系统的正常运行。

10.水冷式表面冷却器进出管连接不当导致空气处理效果下降的故障分析

换热器(如空调系统中的水冷式表面冷却器、热水空气加热器等)的换热量Q取决于冷却器的换热面积S、供热系数K和内外冷、热流体的平均温差(即对数平均温差)Δt_m。

在空调系统中所配置的换热器的型号、规格确定后,通过换热器的空气质量流速v_P以及换热器内的冷(热)水流速v一定。因此,有S、K为定值,此时换热器的换热量则取决于对数平均温差的大小,在相同条件下,即换热器的换热面积、传热系数相同,且内外介质具有相同的初温度时,换热器内冷(热)水流动的方向与通过换热器外部的空气流动方向相同(即为顺流)时,如图8-21a所示,比换热器内冷(热)水流动的方向与通过换热器外部空气流动方向相反(即为逆流)时,如图8-21b所示。具有较低的传热平均温差,即Δt_m顺＜Δt_m逆。也就是说,在相同条件下,换热器采用逆流方式比采用顺流方式具有更好的换热效果。同时,采用顺流方式时,冷流体的出口温度必须低于热流体的出口温度,而采用逆流方式时,冷流体的出口温度有可能接近热流体的出口温度。因此,对于水冷式表面冷却器在运行中,当供冷温度一定时,逆流方式比顺流方式换热量大,同时逆流方式还可以得到比顺流方式更低的空气出口温度。所以,在空调系统中所使用的水冷式表面冷却器与制冷剂水的连接一般应采用逆流方式,采用顺流式是不合理的。

图8-21 水冷式表面冷却器进、出水管接法示意图

a)顺流式 b)逆流式