林克思 張世杰

摘 要：介紹了靶式流量開關(guān)的工作原理及其在中央空調(diào)水系統(tǒng)中的實踐應(yīng)用，針對地鐵地下站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備房局部空間受限狀態(tài)下流量開關(guān)的安裝情況，提出了靶式流量開關(guān)安裝方式的改進方案，有效保證了空調(diào)機組的正常運行。

關(guān)鍵詞：流量開關(guān);空調(diào)系統(tǒng);空間受限;安裝方式

0 引言

地鐵地下站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備通常選用螺桿式水冷機組，該類空調(diào)設(shè)備以水作為二次換熱介質(zhì)，合適的水流量保證了空調(diào)制冷系統(tǒng)的運行可靠性，提升了地鐵站機電設(shè)備運行的安全性;不恰當(dāng)?shù)乃髁靠赡茉斐裳h(huán)水泵運行異常，冷水機組蒸發(fā)器結(jié)冰，機組頻繁啟停嚴重導(dǎo)致壓縮機“咬缸”等故障，增加了地鐵運營的故障率和事故風(fēng)險。因此，科學(xué)選擇有效的水流檢測方法及合適的檢測部件，保證空調(diào)機組在系統(tǒng)水流量大于允許的最小水流量條件下平穩(wěn)工作，避免空調(diào)設(shè)備發(fā)生異常故障顯得尤為重要。

1 流量開關(guān)的檢測必要性

水流量正常是空調(diào)制冷系統(tǒng)安全運行的必要保障，如果發(fā)生流量較小、水系統(tǒng)斷流或無水流情況時，空調(diào)機組會因自我檢測保護功能而強制停止運行。在以水作為介質(zhì)的空調(diào)系統(tǒng)中，水的作用是通過熱交換帶走冷量或熱量，正常的水流量可以使換熱器有效換熱。其次水泵正常工作是空調(diào)系統(tǒng)可靠運行的重要條件，水泵安全運行也需要合適的水流量。

若冷凍水循環(huán)系統(tǒng)無水流或水流較小時，極有可能造成蒸發(fā)器負荷減小，蒸發(fā)溫度降低，當(dāng)機組處于這種狀態(tài)長期運行時，壓縮機保護檢測元件容易老化、不靈敏，連續(xù)運行則會導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑冷量無法帶走（堆積）而結(jié)冰，若機組沒有及時做防凍保護，可能會造成蒸發(fā)器（銅管）凍管、脹裂、爆管，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)的水側(cè)和冷媒側(cè)串通（冷媒與水直接混合），引起整個空調(diào)機組報廢。其次，如果水系統(tǒng)的水流量長期較小，蒸發(fā)器中制冷劑冷量無法正常交換，導(dǎo)致機組吸氣壓力過低，機組持續(xù)在此工況下運行，則將引起壓縮機因為回油困難，電機潤滑系統(tǒng)故障而損壞。若冷卻水系統(tǒng)無水流或水流較小時，空調(diào)機組排氣壓力增大、冷凝溫度升高，導(dǎo)致冷凝器中通過膨脹閥的制冷劑流量大幅減少，換熱能效降低，影響制冷效果，機組持續(xù)工作將會發(fā)生排氣壓力過高、壓縮機過電流等故障。

2 靶式流量開關(guān)的原理結(jié)構(gòu)

靶式流量開關(guān)即將靶流片安裝在水系統(tǒng)管道中，通過靶流片直接接觸流體來檢測水流的元件。當(dāng)管路中水量不足或沒有水時，靶流片處于自然狀態(tài);當(dāng)水流流速達到合適值時，靶流片則會因受到?jīng)_擊力推動而動作，流量越大沖擊力越大，靶流片帶動水流開關(guān)內(nèi)的機械裝置觸發(fā)頂部的微動開關(guān)。當(dāng)流量達到一定值時，水流推動靶流片，靶流片通過傳動機構(gòu)推動控制裝置的微動開關(guān)動作，流量開關(guān)將水的流量信號轉(zhuǎn)化為靶流片的位移信號，輸出控制信號給相關(guān)設(shè)備采集。

靶式流量開關(guān)是一種能夠當(dāng)發(fā)生斷水或水流量較小時的雙位控制器，其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉而廣泛應(yīng)用于液體的流量控制，尤其是制冷空調(diào)的水系統(tǒng)，管道安裝過程中可通過調(diào)整靶流片的數(shù)量及修整靶流片長度，以適應(yīng)不同管徑及流速的需求。相比較其他形式的流量開關(guān)（節(jié)流式、壓差式），靶式流量開關(guān)在運用過程中施工安裝難度小、拆卸維修方便、局部阻力損失少、不易堆積臟污物形成堵塞，更適合冷水機組的冷媒水?dāng)嗔鞅Ｗo。

3 靶式流量開關(guān)的安裝問題

水系統(tǒng)中水流檢測開關(guān)可選擇的種類形式較多，靶式流量開關(guān)是比較常見的一種。根據(jù)靶式流量開關(guān)的工作原理可知，安裝靶式流量開關(guān)具有一定的規(guī)范要求，需在長度大于等于5倍管徑水平直管段上安裝，由于靶式流量開關(guān)靶流片的安裝經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤導(dǎo)致故障發(fā)生，通常有以下兩種故障狀況：一是靶流片不動作;二是靶流片卡在管子上部不能自動復(fù)位。靶流片不動作的原因是因為靶流片安裝深度不夠，需要更換靶流片長度。若靶流片卡死在管中不動作一般是頂部靶流片太寬，安裝口管徑較小的原因，這種情況下流量開關(guān)也失去了作用。若安裝間隙小，靶流片可能當(dāng)時可以工作，但由于生銹或結(jié)垢等造成管徑變小，繼而造成靶片卡死在管中。而大多數(shù)地鐵站由于地下站設(shè)備房空間受限，無法安裝在長度足夠的水平管路上，只能安裝在前后存在彎管或管線長度不足的水平管路上，當(dāng)彎頭過于接近安裝位置時，因水流可能存在回流、旋流等因素導(dǎo)致沖擊靶流片來回動作，靶流片使用不超過半年（嚴重的不超過一個月）就會出現(xiàn)斷裂或靶流開關(guān)內(nèi)部用于水電隔離的波紋管斷裂漏水等現(xiàn)象。

4 南京地鐵寧和線流量開關(guān)安裝方式的改進和實測對比

南京地鐵寧和線地下車站由于土建結(jié)構(gòu)施工機房環(huán)境限制，存在設(shè)備安裝與維修空間不足的問題。以永初路站為例，該站的冷水機房由于現(xiàn)場機組安裝局部空間和定位條件限制，導(dǎo)致冷凍水管和冷卻水管管路布置不合理，機組進出水管水平長度只有1.5 m左右，但已有3處轉(zhuǎn)彎，水平安裝的管路上只能裝下軟接、溫度計和流量開關(guān)，如圖1所示。

永初路站冷凍水系統(tǒng)的流量開關(guān)設(shè)計在彎管較多且長度較短的水平管路上。另外，由于流量開關(guān)的安裝口采用的是機械絲扣三通卡箍，機械絲扣三通卡箍內(nèi)壁有一圈凸槽，如圖2所示。靶流片在安裝時因為與卡箍口管徑間隙太小，所以需要修剪靶流片的寬度。這也導(dǎo)致靶流片的強度減小，更容易斷裂損壞。同時，因為流量開關(guān)只能安裝在前后右轉(zhuǎn)彎的水平出水管路，在實際使用中發(fā)現(xiàn)由于安裝在距轉(zhuǎn)彎較近且彎管較多處，靶流片會出現(xiàn)來回頻繁動作的現(xiàn)象，導(dǎo)致微動開關(guān)擺動，雖然間隔很短不會影響流量開關(guān)反饋信號輸出，但是會造成靶流片耗損嚴重，在短時間內(nèi)就會發(fā)生斷裂，殘留在系統(tǒng)中的靶流片存在一定的隱患。

針對目前的情況改裝水管路，需要重新規(guī)劃機組的定位及水管路的布置，這種方案會消耗大量的人力物力，并且現(xiàn)在線路已投入運營，需要改裝的車站也較多，所以該方案實際執(zhí)行有困難。經(jīng)過技術(shù)組商議，嘗試采用靶式流量開關(guān)立管安裝的方法，雖然在垂直管路上安裝雖有一定弊端，但經(jīng)過一個制冷周期的實驗改造測試，垂直安裝能保證機組正常運行，且相較之前的安裝方式能減少靶流片的損耗，保證在一個空調(diào)季中不出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，在非空調(diào)季中檢查更換新配件，從而解決靶流片因斷裂進入系統(tǒng)中這一隱患，其不失為一種更實際的改造措施。

按照流量開關(guān)安裝在垂直管路上的要求，為消除重力的影響，只能安裝在水流向上的管路上，剛好符合流量開關(guān)安裝在冷水機組出水管路上的要求。若考慮重力影響，靶流片會稍向下彎曲，意味著需要更大的水流沖擊靶片帶動微動開關(guān)反饋機組水流量達到開機要求，開機要求更苛刻，可以讓機組運行更安全、更可靠，如圖3所示。經(jīng)過現(xiàn)場核定，以簡易、便捷、安全的施工工藝為原則，盡量以最低的成本與簡易的方法完成改造，具體的改造過程為：關(guān)閉管路前后端水閥，放空管路中的水，將機組原來水平管路的開口用堵頭封住，在垂直管路中間處開孔，其中一個水管路用流量開關(guān)專用配套內(nèi)絲底座焊接，如圖4所示，此節(jié)管路需要拆卸下來。因為目前流量開關(guān)安裝在機械三通卡箍上，靶流片被減小寬度，影響其強度，為了保證變量，另外一個機組的水管路也采用機械三通卡箍安裝。這種安裝方式可以不用拆卸該節(jié)管路，只需保證機組和水泵停機且管路中無水就可實施，在機械三通卡箍上安裝的流量開關(guān)靶流片需要修剪寬度，才能保證不會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。安裝完畢后，需確保管路中空氣排放徹底，當(dāng)空氣沖擊靶流片，瞬間的復(fù)位會使流量開關(guān)發(fā)出錯誤信息。

5 結(jié)語

（1）安裝施工靶式流量開關(guān)，需要使用專用內(nèi)絲底座焊接安裝，不建議使用機械絲扣三通卡箍安裝。靶式流量開關(guān)需要安裝在中央空調(diào)水系統(tǒng)出水管線上，在水系統(tǒng)斷流或流量不足情況下保護機組，如果把靶式流量開關(guān)安裝在中央空調(diào)水系統(tǒng)進水管線上，有可能會因靶流片破碎、斷裂進入蒸發(fā)器管路，或者蒸發(fā)器端蓋密封墊老化、放水螺栓脫落漏水，引起水流量不足等，導(dǎo)致靶式流量開關(guān)起不到保護作用，所以不建議將流量開關(guān)安裝在進水管線上。

（2）通過現(xiàn)場安裝改造和測試實驗，從實際使用情況來看，論證了局部空間受限的情況下，流量開關(guān)只能安裝在轉(zhuǎn)彎較多的水平管時，選擇安裝在垂直管路上的流量開關(guān)靶流片完全可以滿足在一個空調(diào)季周期內(nèi)（5月—10月）不破損、不斷裂的使用需求，解決了冷水機組的施工遺留問題和靶流片斷裂在系統(tǒng)中的隱患。該改造方案實施簡單，不僅節(jié)約了改造成本、人力成本，同時有效保證了機組的正常運行。

[參考文獻]

[1] 呂錦.關(guān)于壓差式流量開關(guān)在地鐵冷水系統(tǒng)改造及應(yīng)用的探討[J].科技與企業(yè)，2015（17）：168-169.

[2] 畢明華.靶式流量開關(guān)在空壓機斷水保護中的應(yīng)用[J].煤礦機械，2008，29（6）：168-170.

收稿日期：2019-12-17

作者簡介：林克思（1985—），男，江蘇南京人，工程師，技師，研究方向：工程施工技術(shù)、供熱通風(fēng)與空調(diào)。