手持式超声波流量计在中央空调水系统调试和维修中的应用

随风71

手持式超声波流量计在中央空调水系统调试和维修中的应用  

济南三阖赛维斯设备有限公司      徐光南?  
上海安巢在线控制技术有限公司    张亚东?  

摘要  针对目前户式及中大型冷水机组的种种故障与机组的安装和调试的水流量不符合有关，阐述测量机组的水流量的必要性，介绍使用手持式超声波流量计测量机组水流量的方法及如何使用超声波流量计进行水力平衡。建议空调冷水机组生产厂将冷水机组现场水流量的测量记录在机组调试单内。  
关键词  冷水机组的水流量现场测量的必要性   手持式超声波流量计的应用  冷水机组调试  

0前言  
目前冷水型中央空调在整个中央空调市场上所占的份额比较大，冷水机组的冷凝器和蒸发器的其中一个或两个都是以水作为二次换热的介质，合适的水流量是主机可靠工作的必要保证，不适当的水流量可能导致冷水主机蒸发器结冰、冷凝压力高、能耗大、压缩机“跳机”等故障，这些故障的维护修理费用非常高。鉴于冷水机组水流检测的重要性，冷水机组采用合适的水流检测方法以及检测部件是保证机组只有在系统水流量大于允许的最小水流量下工作，避免空调主机发生故障，目前逐渐使用免维护的压差式流量开关代替经常疲劳破坏的靶式流量开关，大大降低用户以后的维护成本。  
在整个中央空调系统的安装调试过程中，对于整个水系统的水力平衡及冷水机组通过的水流量和水泵流量的测量显得非常重要，有条件的项目还直接在管路上安装流量计，可随时了解系统水流量的状况，但仅用于现场移动测量水流量的测量方法目前最好的是超声波流量计，它不需对管路做任何变动直接将传感器放在水管外测量流量，过去进口的此类流量计均在10万元以上，ACOL公司的价格要低的多，价格相对较低的流量仪表才有可能让空调厂家的技术服务人员和从事中央空调安装和维修保养的单位使用此流量计解决中央空调现场水流量的问题，主机生产厂家才可能要求现场调试人员将主机水流量写入调试单内，大幅度减少现场安装带来的问题，使主机的故障率大幅下降。  
1 中央空调系统水流量现场测量的重要性  
制冷系统的正常运行的需要，水流量少时对于蒸发器来说，蒸发器负荷减少，蒸发温度降低，如果压缩机持续运行将导致蒸发器结冰，如果蒸发器防冻不能及时保护，  
?    蒸发器将及有可能胀裂，导致制冷系统的水侧和冷媒侧串通，压缩机要付出昂贵的大修费用。另外如果水系统的水流量长期过低，将导致回气压力长期过低，压缩机排出的润滑油不能顺利回到压缩机可能导致压缩机故障。水流量少时，对于冷凝器来说，冷凝器负荷减少，冷凝温度和压力上升，造成冷凝器出口的冷媒经过膨胀阀时的流量大幅减少，制冷量下降，如果压缩机持续在高冷媒压力下运行将发生“跳机”故障。  
?    蒸发器和冷凝器的可靠换热的需要，流动的水带走冷量和热量，水流量少时能耗上升，制冷量下降。  
?    水泵流量的测量，可以了解水泵是否工作在允许的扬程和流量范围内，以免水泵经常性发生故障。  
?    水系统水力平衡的需要，对于整个空调系统的设计流量与实际流量不相符时，不能体现设计师的设计意图，并使整个空调系统舒适度和运行经济性下降，因此需要现场测量关键部分的水流量与设计流量比较调整相关部件符合设计流量。  
?    空调系统节能的需要，如果系统水流量远大于或小于机组运行需要的流量，水泵和冷水机组的能耗都会比较大，目前的中央空调节能改造其中最重要的是控制水流量适当。  
2 手持式超声波流量计的应用  
2.1 超声波流量计的工作原理  
超声波流量计是利用超声波技术，采用时差原理测量。在管道外壁，有两个双向对发的超声波振子和接收器。两个振子分别沿顺流和逆流的方向发射超声波信号，通过检测双向传输的时间差而求得流体流速，再输入管径即可得到流量。超声波仪表没有任何运动部件，是一种运行可靠的静态仪表，它以高达1％的精度、较大的动态测量范围以及长达20年的长期稳定性等特点，成为当今管外流量测量仪表的佼佼者。  
    2.2 手持式超声波流量计的应用  
手持式超声波流量计是方便携带进行现场移动测量液体流量的仪表，目前广泛应用在石油、化工、食品和水工业中腐蚀性、洁净或普通液体的非接触性测量。ACOL推出的低价格的手持式超声波流量计使其广泛应用在中央空调领域的水流量测量成为可能。目前已成为合资品牌的中央空调调试维修中心的必备仪表。  
2.2.1 在水冷和冷水机组调试时的应用  
冷水机组的安装状况往往是决定冷水机组能否正常工作的主要因素。在过去冷水机组安装调试人员由于没有流量测量仪表而无法知道通过冷水机组实际的水流量，结果造成冷水机组有可能长期工作在小流量状态，换热器和压缩机存在严重故障隐患，如果冷水机组长期工作在大流量状态，水泵工作超出它的允许运行状态点，除水泵耗功增加外极易造成水泵故障。通过现场测量流量极易发现安装和设计水管路上存在的缺陷，然后再对安装单位书面提出修改极具说服力又体现专业水平，在冷水机组调试时测量水流量并记录在厂家的安装调试单上将成为日后维修参考的重要资料，又可以大幅度减少由于安装原因导致的故障的产生。  
对于水源热泵和水冷柜机的冷却水系统调试时必须测量到每台机组的冷却水流量，如果不能满足机组工作需要的冷却水流量，机组将无法正常工作。  
对于多机组并联的情况，可以通过测量每台机组通过的流量进行平衡，使每台通过的流量均能达到机组要求的流量。  
2.2.2 在水泵调试时的应用  
中央空调系统中水泵工作正常与否是中央空调能否正常运行的前提，任何水泵都有其运行曲线，在运行曲线上都有其运行工作的区域，如果一旦超过允许运行的区域将可能导致水泵运行  
效率下降甚至发生机械磨损加剧和电气故障，使水泵工作寿命大大缩短。在利用超声波流量计测量流量时只需在水泵泵出管或吸入管的外侧敷上超声波传感器（具有磁性，可直接吸附在管路外侧）即可。具体操作方法参考ACOL手持式超声波流量计的操作说明书。  
2.2.3 在水力平衡调试时的应用  
中央空调系统中水力平衡非常关键，尤其在大的空调水系统，往往为了平衡水系统经常在干管上设立自动平衡阀和压差控制阀等水力自控阀门，这些阀门本身是可以调节的，因此需要对管路流量进行测量然后再调节水力自控阀门使其工作在满足设计要求的工况下。对于空调箱及风机盘管等水力平衡也可通过调节其前面的阀门满足设计流量。  
2.2.4 在中央空调节能改造时的应用  
中央空调系统中水泵的能耗占有相当大的比重，目前有许多使用大温差小流量减少水泵的能耗，但都需得到准确的系统水流量，通过减少无效果的多余流量可以大幅度降低能耗。  
2.2.5 在冷水机组维修保养时的应用  
在机组维修保养中如果坚持使用手持式超声波流量计对主机和水泵等关键部件进行水流量测量了解其工作性能，并与以前的测试记录进行比较分析，可以发现目前机组可能存在的隐患，然后再制定保养措施消除隐患。通过流量测量我们公司每年可多接主机保养单30多个，价值40多万元。  
在遇到冷媒高压和低压异常的情况下使用手持式超声波流量计测量水流量就可排除水流量对于我们分析和判断故障非常有帮助。  
3  结论  
手持式超声波流量计是目前中央空调水系统流量测量的理想仪表，为中央空调厂家对现场安装的水冷和冷水机组进行水流量测量成为可能，将现场测量的流量数据记录在安装调试单便于厂家了解现场安装的情况，大幅度减少现场安装不当造成的主机故障，在主机的维修保养中使用它除增加保养客户外还有利于判断机组故障。  

   
图1：使用手持式超声波流量计现场测量水管流量  

参考文献  
［1］ 张亚东《中央空调水流量保护的精确控制》暖通制冷设备 2004年6月。  
［2］ 上海安巢在线控制技术有限公司《手持式超声波流量计》样本。  
［3］ 上海安巢在线控制技术有限公司《压差式水流开关》安装说明书。