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故障分析HAVC

空调系统调试运行过程中的常见故障分析

08044111余娜（负责编写目录、自学《第六章》收获、案例一、总结及参考文献）

08044107张泽园（负责编写案例三）

08044122解钰（负责编写案例二）

08044124袁定雄（负责搜集材料，编写案例四）

目录

自学《第六章》收获

（一）空调运行管理的意义

（二）空调系统日常运行管理概述

（三）空调系统的日常维护

（四）空调系统常见故障及处理方法

1、集中式空调系统常见故障及处理方法

2、空气处理设备常见故障及处理方法

3、风机盘管机组常见故障及处理方法

4、冷却塔常见故障及处理方法

5、空调系统风机的常见故障及处理方法

6、水泵的常见故障及处理方法

7、活塞式制冷压缩机的常见故障及处理方法

8、离心式制冷压缩机组的常见故障及处理方法

9、螺杆式制冷压缩机组的常见故障及处理方法

10、溴化锂吸收式制冷压缩机组的常见故障及处理方法

案例

案例一

（一）陈述案例

（二）分析故障

（三）解决方案

（四）个人心得

案例二

1.1冷冻机问题

1.2冷却塔问题

1.3冷冻和冷却水系统若干常见问题分析

2.1系统问题

2.2各空调机组水利不平衡问题

案例三

一、陈述案例

二、分析案例

三、解决方案

（一）供暖

（二）制冷

（三）供水系统

四、个人心得

案例四

总结

参考文献

自学《第六章》收获

（一）空调运行管理的意义

空调运行管理是指为了维护空调系统的正常运行、满足空调用户的使用要求面对空调系统进行运行调试操作和维护保养的工作。

空调系统是由很多设备组成的一个复杂的系统。

要使空调系统满足人们对热环境的需求，同时又实现使用寿命、经济、节能等技术指标，就需要对系统中各个设备的运行状态进行调试与监控，即对整个空调系统进行运行管理。

可以说，空调系统的运行管理也是实现空调设计目标的重要手段。

空调运行管理首先是保证系统运行能满足用户空气调节的需要。

（二）空调系统日常运行管理概述

空调系统的日常运行管理主要包括：

1、运行前的检查和准备工作（风机的检查和准备工作；冷水机组的检查和准备工作；冷却塔的检查和准备工作；水泵的检查和准备工作等）

2、空调系统的启动和停机操作（空调系统的启动程序和方法，以及启动过程中机组正常工作的标志；体积的程序和方法，，包括短期停用和长期停用的停机操作方法，长期停机的保养方法；事故紧急停机处理程序和方法，以及事故紧急停机的善后处理工作等）

3、安全运行管理与维护（空调运行的值班制度；空调运行的交接班制度；人员培训制度等）

4、停机后的维修与保养（按期对设备进行大、中、小修的计划、内容、周期等）

由于各个空调系统的用途、规模和技术性能并不一样，运行

管理制度的内容不一定完全相同。

我们要根据空调系统的特点和

本单位的管理能力，制定出合适的空调系统运行管理制度，以保

证空调系统运行的效果、安全和节能。

（三）空调系统的日常维护

为了减少空调系统运行的故障，满足使用要求，并实现使用寿命、经济节能等技术指标，就要做好日常的维护工作。

日常维护的目的是使系统设备处于良好的技术状态。

保证系统设备处于良好技术状态的基本要求是：

操作维护人员应对空调系统设备的结构功能、技术指标、使用方法及维护保养等方面的只是进行全面地学习和实际操作技能的训练，经过技术考核合格后，持证上岗。

上岗后要认真做到“三好”、“四会”。

“三好”一是“管好”，就是对所管理的设备负责，应保证设备主体及其随机附件、仪器仪表、防护装置和技术档案等完好齐备；二是“用好”，就是严格执行操作规程，不让设备超负荷和“带病”运行；三是“修好”，就是应定期维护保养，使设备的外观和传动部分保持良好状态。

一般要求操作维护人员具备排除简单故障和小修的能力，并能配合修理人员做好设备的中、大修工作。

“四会”即会使用，会保养，会检查，会排除简单的运行故障

（四）空调系统常见故障及处理方法

1、集中式空调系统常见故障及处理方法

空调系统是否出现故障，主要看其运行参数是否合乎要求。

（见125页表6-2）

2、空气处理设备常见故障及处理方法

空气处理设备的故障主要指对空气进行热、湿和净化处理的

设备所发生的故障。

（见127页表6-3）

3、风机盘管机组常见故障及处理方法

（见129页表6-4）

4、冷却塔常见故障及处理方法

（见131页表6-5）

5、空调系统风机的常见故障及处理方法

（见131页表6-6）

6、水泵的常见故障及处理方法

（见133页表6-7）

7、活塞式制冷压缩机的常见故障及处理方法

（见133页表6-8）

8、离心式制冷压缩机组的常见故障及处理方法

（见136页表6-9~~6-15）

9、螺杆式制冷压缩机组的常见故障及处理方法

（见144页表6-16）

10、溴化锂吸收式制冷压缩机组的常见故障及处理方法

（见148页表6-17~~6-19）

案例

案例一

摘要：

针对某大型制冷机组由于油冷却器被腐蚀造成制冷系统泄漏,并有大量水分窜入制冷系统造成的机组故障进行分析,对所作的处理措施进行总结,以供行业同仁在处理类似问题时参考。

（一）陈述案例

某低温盐水双螺杆制冷机组制冷量为930kW,制冷剂采用R22,充注量为1050kg左右,压缩机润滑油选用Frick#2A,充注量大约为900kg,至今已投入使用4年多。

此机组根据公司生产工艺要求,长期处于满负荷运行状态。

后来由于生产需要此机组作为辅机调节冷量,开停机较为频繁。

在一次机组开机后,压缩机显示吸气压力低,报警停机,再次开启,相同状况报警停机。

（二）分析故障

机组停机后,根据故障报警停机瞬时记录,吸气压力为90kPa,排气压力为1250kPa,润滑油温度为50􀀁。

除吸气压力外,其余参数基本正常,外部通过视镜观察,油分离器油位低于正常值,冷凝器中液位明显高于正常液位,初步分析为供液系统故障引起,原因如下:

1）供液电磁阀故障,造成不过液;

2）供液过滤器堵,造成不过液,使制冷剂留在冷凝器中;

3）膨胀阀故障,造成不过液。

对上述原因逐一排查:

1）对供液电磁阀进行检查,测量电压等数值,无异常;

2）对供液过滤器进行检查,打开供液过滤器端盖,滤网无脏堵,发现有少量水滴流出。

根据供液过滤器有水滴流出现象,判断应是系统内进水,造成膨胀阀“冰堵”,引起吸气压力低,跳车。

由于蒸发器的工作压力为0.12MPa（绝压）,蒸发器温度大约在-38°C,当混有水分的制冷剂通过膨胀阀时,会迅速结冰,堵塞制冷剂通路。

此机组采用4台外平衡式膨胀阀并联向蒸发器供液,如图1所示。

如果机组故障停机是由膨胀阀“冰堵”引起的,那说明在机组制冷系统中存在大量水分。

于是考虑由于机组换热器腐蚀渗漏使水分进入系统的可能性较大,制冷系统与外界相关的换热器有3个,分别是蒸发器、冷凝器和油冷却器。

具体工况如图2所示。

油冷却器两侧换热温差大,且根据以往观察油冷却器腐蚀较严重,渗漏的可能性相对较大。

因此,对油冷却器进行拆检,关闭冷却水,拆开水侧封头,发现有换热管泄漏现象。

至此,故障原因查明,油冷却器换热管长期腐蚀导致泄漏,开机时,由于排气压力高于冷却水压力,润滑油和制冷剂的混合物串入循环水系统跑掉,不易被发现。

在该机组停机阶段,由于系统均压,冷却水系统压力（0.45MPa）高于润滑油系统压力（0.3MPa）,大量水分进入润滑油内,水分随油进入油分离器,在机组运行过程中,油分离器中的油水混合气体随制冷剂高压气体一起进入冷凝器,被冷凝成液态水,水以液滴状混于制冷剂液体中,带有水分的制冷剂在膨胀阀部位急剧降温产生“冰堵”,阻碍制冷剂进入蒸发器,导致压缩机启动后短时间内因吸气压力低而停机。

（三）解决方案

1）系统漏点消除

首先切断油冷却器进出口阀门与其他系统隔离,最大限度保证制冷剂不再外漏,然后刷洗、清理油冷却器换热管的冷却水侧的换热管,利用检漏仪和肥皂水反复检测。

查找漏点时一定要细致,对渗漏的换热管标注清楚。

针对不同的漏点采取相应的处理措施,如果漏点为换热器端盖胀口部位且可见,则采用补焊。

补焊前一定要处理干净其中的润滑油及制冷剂,用氮气处理后方可进行操作;如果漏点为内部换热管且不可见,则须将整根换热管管口两端用铁销销死并补焊。

处理前,要将换热管用氮气或干燥的不凝性气体将换热管内残留的铁锈、油污、杂质等吹除干净,以免再次污染系统。

处理完成后,要打压,进行检漏,直至确认漏点消除。

2）制冷剂的干燥处理

该机组的制冷剂采用R22,不燃烧,也不爆炸,但遇火会产生剧毒物质。

R22对水分的溶解度极小,与水几乎完全相互不溶解。

水分还能使R22发生水解而产生卤氢酸腐蚀金属,使制冷系统内发生“镀铜”现象,对设备的危害极大。

所以,应第一时间将带有水分的制冷剂导出系统,制冷剂在导出过程中,应考虑其中水分的清除,制作一简易过滤器置于导出制冷剂管路中用于水分清除。

简易过滤器如图3所示。

过滤器内填充变色硅胶,硅胶可很好地吸收水分且不影响制冷剂性质。

为防止硅胶吸水后破碎混入制冷剂,可用丝袜包装硅胶,不会对制冷剂造成二次污染。

采用这种方法,除水效果较明显,但须注意的是,过滤器内的变色硅胶须及时更换。

另外,制冷剂必须以液态形式缓慢通过简易过滤器,才能保证水分被液态制冷剂带出系统并充分吸收,保证制冷剂质量。

过滤后的制冷剂可回收再利用。

为保证制冷剂中无水分残留,可多次通过简易过滤装置进行处理,进一步除去制冷剂中的水分。

在处理制冷剂过程中,要注意放净液态制冷剂后,气态制冷剂不要全部放净,留有0.2MPa以上的系统压力,以便利用系统余压排除系统内的润滑油,实施润滑油除水措施。

3）润滑油除水措施

将润滑油通过机组放油口放净,利用真空滤油机反复过滤,除去润滑油中水分及杂质,取样分析合格后即可回收利用。

为保证机组正常运行,建议更换制冷机组中润滑油系统的油过滤器滤芯及制冷剂系统的干燥过滤器滤芯。

4）机组内部除水措施

漏点消除完毕,制冷剂、润滑油导出完成,回收系统内残余制冷剂气体至常压后,用外置真空泵对密闭的机组系统做干燥处理,首先打开系统所有制冷剂管路、油路阀门,关闭与大气相连阀门,使系统内部畅通,抽真空至系统真空度不再下降,停止真空泵运行,使用外接绝对压力计测量系统压力,应使系统压力保持低于7毫米汞柱。

如高于此值,则说明制冷系统中有水分残留,水分蒸发造成系统压力回升。

为将水分尽快抽出系统,可向系统中充注干燥氮气至常压,再做真空处理,以此加快系统内残余水分蒸发,并被氮气携带出系统。

如上操作反复数次,直至系统内压力达到7毫米汞柱,保压12小时系统压力如无回升,则机组内部水分清除基本合格。

经过如上措施处理后,制冷剂、润滑油和机组内部水分已清除彻底。

按正常操作规定,利用真空度对制冷机组加油,充注制冷剂至机组额定量,开启制冷机,报警消除,机组正常工作。

在充注润滑油过程中,应防止有空气带入系统中,给系统造成不利影响。

在充注制冷剂过程中,由于系统处于真空状态,应缓慢通过干燥过滤器加入气态制冷剂,冷凝器应有循环水通过,防止系统冻结,待系统压力升高至0.4MPa以上,方可加入制冷剂液体。

另外,充注制冷剂过程中应防止将空气带入系统。

（四）个人心得

1）当制冷剂中渗入水分时,应引起足够重视,清理工作一定要迅速,否则大量水分会使制冷剂发生水解而产生卤氢酸腐蚀金属,使制冷系统内发生“镀铜”现象,对设备造成极大危害。

2）上述针对制冷剂、润滑油的处理措施,适于制冷系统渗入水分较少时的情况,如出现渗漏严重状况,则须根据渗漏情况更换制冷剂、润滑油,机组内部除水措施可沿用。

3）此种处理措施虽较传统处理方法繁琐,但其充分体现了节能、环保的理念,节省维修费用,值得推广。

案例二

空调系统常见问题分析

由于空调系统规模大,设备多,工况多变,设计和运行水平有限,所以目前建筑物内的空调系统存在很多问题。

这些问题不仅使建筑物室内环境恶化,影响工作效率,同时还大量浪费能源,需要引起重视。

本文将用实际案例说明并分析空调系统常见的问题。

为了表述的方便,以下将文中要谈到的办公楼、商场、宾馆和医院分别用1#、2#、3#、4#来表示。

1.1　冷冻机

1.1.1冷机的冷凝器水侧结垢导致换热性能变差,冷机COP下降冷却水是开式系统,更容易有各种杂质进入,使冷机的冷凝器水侧结垢。

这不仅会导致冷机出力不足和COP下降,而且会影响冷机的寿命,所以应该引起运行人员的注意。

当冷机的冷凝器水侧结垢时,最容易判断的现象是冷凝器外壁温度明显比正常机组高,手触摸就能够感觉到。

同时,通过冷机的冷凝压力表可以发现,冷凝器结垢的冷机的冷凝压力明显比正常冷机高。

1.1.2冷机的冷却水量或冷冻水量不足,导致冷机效率下降

运行过程中,各台冷机水阀开度不一样,水泵的台数开启不足,或某台冷机的冷凝器堵塞等,都会导致某些冷机冷冻水量或冷却水量不足,从而影响冷机的制冷效率。

1.1.3冷冻水或冷却水经过不运行冷机的旁通问题

在各个空调系统中,冷冻水和冷却水经过不运行冷机旁通的问题很普遍。

如图1所示,2台冷机和2台水泵的冷冻水系统,只有1#冷机和与其对应的1台水泵运行,但是运行人员经常为了操作的方便,将2#冷机的冷冻水阀也开着。

这样导致#运行冷机的冷冻水量只有额定水量的近50%,对冷机的高效运行不利。

图1某冷冻水系统

如果2#冷机的冷冻水阀不开,达到同样的空调效果,1冷机的送水温度可以上升3.5℃,冷冻水量可以达到额定水量。

上述系统如果将2#冷机的冷冻水阀关闭,1#冷机的COP至少能提高10%。

另外,不运行冷机的冷却水阀不关也同样影响冷机的COP。

不运行冷机冷冻水和冷却水的旁通不仅使运行冷机的COP降低,能耗增加,同时也会使冷冻水泵和冷却水泵的运行工况点偏离额定工况点,电耗增加。

以上只是两台冷机一台运行,一台旁通（即冷冻水或冷却水近似减为额定水量的50%）的情况,如果旁通的冷机数目增加,对运行冷机的影响将还要大。

1.1.4制冷机装机容量偏大

这是一个相对较为普遍的问题,分析其原因有二:

（1）、设计人员在方案设计阶段,通常采用同类或相似建筑冷负荷的指标来估算空调负荷,而未按照该地区气候条件、建筑物结构及朝向、建筑物使用功能比例、业主要求的标准的差异等情况进行详细计算;而是盲目套用负荷指标,或者设计太保守,信大不信小,结果是安全系数太高,造成设置的冷水机组容量偏大。

（2）、有些工程拖延的时间长,后来业主为了适运行或者经常频繁启动,严重损害了主机的使用寿命,增加了能耗。

1.2　冷却塔

1.2.1冷却塔溢水问题

图2　3#商场冷却水系统

如图2是3#商场3台三洋吸收式冷机的冷却水系统图。

图2所示的3台冷却塔的3根下水管在冷却塔的塔底不连通,相互的连通点在冷冻机房内,距离冷却塔出水口近30m,3根下水管的管径也不大,所以阻力较大,而且在各冷却塔间也没有设计平衡管,在实际运行过程中发生冷却塔溢水问题。

在大多数运行工况下,3台冷机和3台冷却水泵各开1台。

现在开启1#冷机和对应的水泵,2#和3#冷机的冷却水阀关闭。

系统出现如下问题:

1#冷却塔大量地向楼顶溢水,2#和3#冷却塔不停地补水,而且大量的空气从2#和3#冷却塔进入水系统,造成冷却泵运行不稳定,噪声很大。

如图3,以1#和2#冷却塔为例进行分析,两个冷却塔内的冷却水液面高度差要满足式

（1）。

图3　连通管在冷却塔塔底时的冷却水液面

Δh=S1G21-S2G22

（1）

式中Δh为1#和2#冷却塔需要的液面高度差;S1,S2分别为1#和2#冷却塔塔底到连通点的水管阻力系数;G1,G2分别为1#和2#冷却塔下水管的水流量。

当上述系统稳定时,G1等于流经1#冷机的冷却水量,G2等于0,由于冷却塔塔底到连通点的距离较远,阻力系数S1较大,所以需要的冷却塔液面高度差Δh也比较大,如果1#冷却塔内的液面高度超过其蓄水池的深度,就会发生前面提到的系统故障。

为避免以上故障的发生,在设计冷却水管时,可以使各冷却塔的下水管在冷却塔的出水口就连通,也可以在各冷却塔的塔底加足够管径的平衡管。

1.3.　冷冻和冷却水系统若干常见问题分析

1.3.1　冷却水泵、冷冻水泵扬程选择过大

在调查中发现,设计过程中冷却水泵和冷冻水泵扬程选择过大是一个非常普遍的问题,下面仅以1#办公楼为例进行说明。

图4为1#办公楼冷冻机房内的冷却水系统简图。

图41#办公楼冷却水系统

冷机型号为190K65355的开利冷机,制冷量1250kW（355rt）,冷却水量设计为300m3/h左右。

选择的冷却水泵额定流量300m3/h,扬程55m。

从图4的测量参数可以知道,冷却水泵的扬程在20～25m左右就可以满足要求了,现在的水泵扬程过大,阀门消耗了34m,冷却水泵近70%的能量被白白消耗在了阀门上。

图5水泵运行情况

在这样的系统中,阀门消耗了大部分扬程的电耗,如图5所示,对水泵的节能不利。

但是如果完全打开水阀,减小阀门的阻力,那么水泵的运行点就会从运行工况变为工况A,效率下降,电耗增加,而且可能会比水泵电机的额定功率大得多。

这样,就很可能会将水泵的电机烧毁。

在对该系统进行测量的当月,该大楼就发生过冷却水泵电机因电流过大而被击穿的事故。

2.系统问题

负荷设计和空调系统分区等问题引发的建筑物各部分冷热不均。

商业建筑外墙多采用玻璃幕墙结构,有多个朝向,而且进深较大,这些特点使得商业建筑内各个部分由于空调系统分区不合理、负荷设计不正确等因素导致的冷热不均问题突出,要求设计人员在设计空调系统时应认真加以考虑。

如4#办公大楼包括西向、北向和东南三个朝向,外墙主要为双层单色真空玻璃幕墙,无保温和外遮阳。

图64#办公大楼

图6是大楼的标准层平面图,每层空调面积为1515m2。

每层有两个机房,图6画出了负责西南侧的机房示意图。

房间进深较大,东南房进深为9.05m,西向和北向房间进深均为11.85m。

空调系统划分为内外区,外区为条缝送风方式的定风量系统。

内区为变风量系统,不过由于变风量末端设备老化,现在风量基本已不能调节了。

从大楼实际运行情况来看,朝向对该楼室内温度影响明显。

在夏季,东南向的房间上午出现负荷最大值,西向房间下午出现负荷最大值。

在过渡季,往往是东南部房间需要供冷,而北部的房间需要供热。

同时东南部房间的内外区温度差异比较大,一般夏季外区温度要比内区温度高3～5℃。

所以在设计像4#办公大楼那样大进深、有大面积玻璃幕墙的商业建筑的空调系统时,需要对空调系统进行合理分区,判断是否需要按建筑的朝向或内外区进行分区,同时需要正确计算负荷和选择设备,以避免建筑物内部先天的冷热不均。

2.2　各空调机组水力不平衡

目前很多空调机组的水管上并没有装电动调节阀实现自控,这时不对水系统进行合理的初调节,可能会导致各空调机组水力不平衡。

图7各空调机组供回水温差

图7是3#商场某些集中式空调机组的冷冻水供回水温差情况,因为各台空调机组的用户都为商场,所以需要的送风温度基本上一样,而且各台空调机组型号相同,送风量也接近,所以各台空调机组的冷冻水供回水温差应比较接近,但实际供回水温差差别很大,反映了水系统的水力不平衡问题比较严重。

在有水量不平衡问题的系统中,可能某些水量特别小的用户的房间温湿度得不到保证,影响这些房间的室内舒适度,也可能为了满足这些流量偏小用户的温湿度要求而大大降低冷冻水的供水温度,使得冷机的制冷效率下降,影响整个空调系统的节能。

所以对系统进行初调节,保持水系统的水力平衡也是需要注意的。

案例三

既有建筑节能改造

一、陈述案例

上世纪九十年代，全国开发区建设热潮涌动，位于北京东南亦庄地区的北京经济技术开发区1992年开始建设并对外招商。

在这个国家级经济技术开发区和国家级高新技术产业园区内，兴建了多个工业园区。

这些工业园区大多建于90年代，建筑所采用的建材、机电设备等大多是高能耗产品，工业园区的办公建筑能耗高、能源利用效率低，建筑的节能改造已势在必行。

中航技北京（亦庄）工业园就是其中比较典型的一个。

二、分析案例

中航技北京工业园始建于1993年，1996年6月18日竣工。

工业园占地34000平方米，建筑面积42000平方米。

当初建设工业园时，主要是考虑从事“三来一补”项目。

因当时无具体招商项目，项目设计特别是采暖制冷系统设计都是大参数、满负荷设计，结果到实际使用时完全不一样。

如当时考虑整个园区的供热制冷，设计安装了4个冷却塔，实际只运行时只用了1个。

且1994、1995年时采购的机电电气设备等大多是高能耗产品。

经过10年的运转，与采暖和空调系统有关的一些设备老化，能耗较大，需要更换部分设备。

另外，前些年的变电站、热交换站和冷却站的管理基本上处于无序管理状态甚至是破坏性管理，所以采暖、制冷方面时常出现问题。

用户意见很大。

对于供暖系统，原供暖设计温度为95℃，回水温度70℃，实际运行从未达到那么高，最高60多度，且温差也就是1－1.5℃，达不到理想供热效果。

原有换热机组3台，均为管壳式换热机组，其中一台暖气采暖机组已经出现泄漏情况，急需更换。

另外一台空调机组所配水泵为75KW，使用时经常出现电机过热的现象，费电严重。

另外，由于全部是人工控制，晚上或休息日也几乎是照常供热，蒸汽浪费也较多。

对于制冷系统，项目原空调设计流量都很大，原有空调的冷却泵和冷冻泵的功率分别为55KW。

对于供水系统，原有供水系统有8KW一台供水泵和两台30KW消防泵，实际运行中每天30KW消防泵和8KW供水泵轮流运行至少10个小时，平均每个小时20KW左右。

三、解决方案

（一）供暖

对其中一台暖气采暖机组进行更换，另外一台空调机组所配水泵为75KW的更换为11KW。

新机组带有温控设备，水泵变频控制，自动补水，并带有温度补偿功能。

    采用KTC自动控制系统，实现远程自动控制。

室外温度高于18℃时自动停机，低于16℃时自动开启，夜间自动设定为保温运行，既可实现按需供热，也可节省大量蒸汽。

经过2006年采暖季的运行，节能效果显著：

2005－2006采暖季蒸汽耗量1043吨，每平米耗汽0.1032吨，改造后在供暖面积（10100m2）不变的情况下，2006－2007采暖季蒸汽耗量655吨，每平米耗汽0.0649吨，节汽387吨，节约了37.15%。

按照每吨蒸汽135元计算，可节省人民币52245元。

    2005年11月－2006年3月，用电量为190123度，供暖面积27000㎡，每平米耗电7.04度；2006年11月－2007年3月，用电量为63633度，供暖面积29200㎡，每平米耗电2.18度。

    上述数据表明，经过一个采暖季后，尽管供暖面积有所增加，但耗电量仅为前一采暖季的33%，节电126490度，每平米节电4.86度，节电率69%%，节能效果显著。

按照每度电谷峰平均电价0.8元计算，共节省人民币101192元。

蒸汽和用电两项共计节约153437元，基本上已收回供暖改造成本。