制冷設(shè)備在綜合能源系統(tǒng)中的故障應(yīng)對(duì)策略研究

王科寧 張慶超 張惠蓮 高翔

摘要：制冷系統(tǒng)本身有一個(gè)數(shù)字鍵控系統(tǒng)和一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)制冷系統(tǒng)中各設(shè)備出現(xiàn)故障，如壓縮機(jī)短路或節(jié)流閥堵塞時(shí)，系統(tǒng)本身會(huì)檢測(cè)到故障，并根據(jù)返回的流量、溫度、壓力等參數(shù)的變化進(jìn)行報(bào)警，并根據(jù)參數(shù)進(jìn)行自優(yōu)化控制，等待人工處理和修復(fù)。在包括制冷設(shè)備在內(nèi)的常規(guī)能源系統(tǒng)中，當(dāng)制冷設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，通常會(huì)開(kāi)啟容量較小的制冷設(shè)備或備用設(shè)備，以保證能源供應(yīng)。目前，故障診斷與處理的研究相對(duì)成熟。本文主要分析了綜合能源系統(tǒng)中制冷設(shè)備的故障響應(yīng)策略。

關(guān)鍵詞：綜合能源系統(tǒng);多能轉(zhuǎn)供;混合動(dòng)態(tài)仿真;制冷設(shè)備故障

引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，未來(lái)的能源將逐漸從單一的能源供應(yīng)體系向綜合能源體系轉(zhuǎn)變。綜合能源系統(tǒng)包含多種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，可以填補(bǔ)制冷設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)的冷卻不足。目前，對(duì)綜合能源系統(tǒng)的研究大多集中在系統(tǒng)的規(guī)劃、控制和評(píng)價(jià)指標(biāo)上。故障條件下綜合能源系統(tǒng)的能源優(yōu)化研究很少。這是因?yàn)榫C合能源系統(tǒng)包含各種其他形式的能源系統(tǒng)，它們的故障處理方法是不同的。此外，間歇性能源、儲(chǔ)能設(shè)備、復(fù)雜非線性設(shè)備模型、子系統(tǒng)時(shí)空尺度、設(shè)備和負(fù)荷特性等問(wèn)題使得綜合能源系統(tǒng)模型極其復(fù)雜。由于模型的復(fù)雜性，大多數(shù)綜合能源系統(tǒng)的仿真將非線性模型簡(jiǎn)化為線性模型，忽略了時(shí)間尺度等一些耦合細(xì)節(jié)，采用能源中樞模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)算法仿真。然而，穩(wěn)態(tài)算法仿真不能準(zhǔn)確描述系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，因此仿真結(jié)果的指導(dǎo)意義有限。

1、故障數(shù)據(jù)獲取

制冷設(shè)備在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)深入分析制冷系統(tǒng)的工作原理后，可能會(huì)產(chǎn)生更多類型的缺陷，為隨機(jī)故障組合研究選擇了6種較為典型的簡(jiǎn)單故障類型，形成同時(shí)故障，選擇的6種典型故障類型如下：①壓縮機(jī)排氣閥板損壞，出現(xiàn)這些故障時(shí)，實(shí)際排氣量 ②制冷劑不足，一般有制冷劑短缺的兩個(gè)原因，一是出廠前制冷劑填充不正確，二是閥門(mén)或焊縫脫落導(dǎo)致制冷劑泄漏;③循環(huán)水泵不轉(zhuǎn)動(dòng)，這種故障可能導(dǎo)致壓縮機(jī)進(jìn)排氣溫度迅速升高，同時(shí)冷凝器的冷卻效果會(huì)急劇降低;④冷卻水流量太小，冷卻塔水量過(guò)大或冷卻塔內(nèi)部布置不當(dāng)，冷卻水流量可能太小。⑤膨脹閥打開(kāi)時(shí)，制冷設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)流通的制冷劑很少;⑥過(guò)濾器堵塞，過(guò)濾網(wǎng)用于過(guò)濾灰塵和金屬碎片等。使用壽命太長(zhǎng)，無(wú)法鎖定。實(shí)驗(yàn)對(duì)象是制冷量55千瓦的制冷機(jī)組，介紹了基于原設(shè)備的制冷設(shè)備故障模擬和參數(shù)測(cè)試組件，通過(guò)測(cè)試收集故障數(shù)據(jù)。各缺陷的實(shí)現(xiàn)方法如下：①壓縮機(jī)進(jìn)氣排氣閥片損壞，在壓縮機(jī)進(jìn)氣道和排氣閥之間建立側(cè)通道，安裝針閥或計(jì)量閥作為流量調(diào)節(jié)裝置②制冷劑不足，應(yīng)先清空系統(tǒng)，然后通過(guò)逐步添加對(duì)不同程度制冷劑進(jìn)行故障模擬;③循環(huán)水泵不轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過(guò)斷開(kāi)水泵控制電路模擬循環(huán)水泵故障;④冷卻水流量太小，可通過(guò)降低冷卻水阻隔閥的分流流量或開(kāi)度來(lái)改變冷卻水流量;⑤膨脹閥打開(kāi)時(shí)，在電磁閥和蒸發(fā)器之間放置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)模擬膨脹閥;⑥濾清器堵塞，可模擬濾清器堵塞造成的故障，用厚紙堵塞濾清器表面的一定比例進(jìn)入中間組織孔。

2、制冷設(shè)備故障介紹

2.1系統(tǒng)故障

中央空調(diào)系統(tǒng)主要以壓縮機(jī)為主要工作部件。在操作過(guò)程中，系統(tǒng)依靠壓縮機(jī)的工作狀態(tài)來(lái)執(zhí)行冷卻功能。系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，制冷劑不能在系統(tǒng)中循環(huán)，導(dǎo)致節(jié)水過(guò)程、蒸發(fā)過(guò)程等停滯不前，并且不能改變制冷劑的狀態(tài)，因此該系統(tǒng)失去了相應(yīng)的效率。此時(shí)，可使用壓力裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，測(cè)量封閉容器在異常狀態(tài)下的高壓值和低壓值，即封閉容器中的高壓值低于系統(tǒng)正常運(yùn)行期間的壓力。在測(cè)量低壓值時(shí)，低壓區(qū)將逐漸變成真空，因?yàn)橹评鋭┎荒苄纬裳h(huán)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是膨脹閥或封閉閥體形成堵塞區(qū)，堵塞液體。為了進(jìn)一步確認(rèn)堵塞部分，可以吹閥門(mén)體部分，如果氣體不能通過(guò)閥門(mén)體進(jìn)入，則表示系統(tǒng)堵塞。此時(shí)，工作人員需要更換存儲(chǔ)模塊，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。導(dǎo)致系統(tǒng)故障的原因還包括制冷代理問(wèn)題。當(dāng)制冷劑泄漏或不足時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中蒸發(fā)現(xiàn)象沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)生條件，因此液體不能轉(zhuǎn)化為氣體，系統(tǒng)不能吹相應(yīng)的冷空氣。為此，工作人員必須測(cè)試該系統(tǒng)，并檢查是否存在泄漏點(diǎn)。如果有泄漏點(diǎn)，則必須及時(shí)修理，并在將系統(tǒng)注入冷卻系統(tǒng)之前進(jìn)行真空處理。如果系統(tǒng)中沒(méi)有露點(diǎn)，則需要對(duì)注入制冷劑后設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行穩(wěn)定分析，以確保系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行。

2.2制冷故障

冷卻能力的故障主要是由于未能滿足實(shí)際使用需求，即實(shí)際冷卻溫度無(wú)法達(dá)到工作人員設(shè)定的目標(biāo)。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，包括冷卻不足、過(guò)度冷卻和散熱器遭到破壞。當(dāng)冷卻質(zhì)量不足時(shí)，密閉容器中氣體-液體的轉(zhuǎn)換速率降低，在恒壓狀態(tài)下，低壓值將低于預(yù)設(shè)參數(shù)值，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的水流噪聲將增加。當(dāng)制冷質(zhì)量太大時(shí)，系統(tǒng)中的循環(huán)壓力會(huì)增大。冷凝裝置在恒壓條件下不能將大量液體轉(zhuǎn)化為氣體，會(huì)引起溢出現(xiàn)象，使氣體液體與循環(huán)系統(tǒng)共存，從而降低散熱效果，導(dǎo)致冷卻質(zhì)量下降。當(dāng)散熱器損壞時(shí)，例如風(fēng)扇表面臟，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不足時(shí)，實(shí)際散熱效果會(huì)降低，使冷卻系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，技術(shù)人員應(yīng)定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，使用壓力檢測(cè)裝置測(cè)量系統(tǒng)，以獲得液體含量的價(jià)值。如果液體含量不足，技術(shù)人員必須及時(shí)注入液體。如果液體含量很高，就要取出來(lái)檢測(cè)散熱器時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)定期檢測(cè)散熱器的清潔度，測(cè)量風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并采取相應(yīng)措施解決該問(wèn)題，以確保冷卻系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3、空調(diào)制冷不足故障檢修實(shí)例分析

3.1冷凝裝置故障

中央空調(diào)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、負(fù)荷高，系統(tǒng)內(nèi)部部件自然磨損會(huì)降低冷卻效果，實(shí)際檢測(cè)后，空調(diào)冷卻器達(dá)到負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的臨界點(diǎn)，系統(tǒng)供熱和制冷轉(zhuǎn)換單元之間效率低下空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)比正常運(yùn)行參數(shù)少35%。在這種情況下，冷凝裝置中的傳動(dòng)裝置通常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，例如雜質(zhì)沉積、碎石等。在傳輸管里。如果技術(shù)人員在施工過(guò)程中無(wú)法清潔空調(diào)管道，則在運(yùn)行管道內(nèi)的雜質(zhì)將隨空氣回流進(jìn)入系統(tǒng)，此時(shí)，在水、碎石、雜質(zhì)等的推動(dòng)下。會(huì)進(jìn)入冷凝器內(nèi)，從而導(dǎo)致冷凝器有些堵塞。如果工作人員不及時(shí)進(jìn)行清潔，該系統(tǒng)將被堵塞，無(wú)法被有效的供暖和制冷系統(tǒng)所取代，從而降低了系統(tǒng)的效率。對(duì)于這種缺陷，技術(shù)人員應(yīng)使用專用工具清潔冷凝裝置中的管，同時(shí)應(yīng)確保工具的鋼特性低于管，以防止管損壞。去除管內(nèi)雜質(zhì)后，應(yīng)使用高壓滅火器對(duì)管內(nèi)進(jìn)行二次清洗，清除管內(nèi)殘留的雜質(zhì)。

3.2制冷劑泄漏

在空調(diào)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下，制冷效果顯著降低。在設(shè)備維修過(guò)程中，工作人員發(fā)現(xiàn)貯器中制冷劑的液面高度低于基準(zhǔn)值。在對(duì)蒸發(fā)裝置進(jìn)行詳細(xì)檢查后，發(fā)現(xiàn)該裝置含有泄漏點(diǎn)。出現(xiàn)這種情況的原因是，當(dāng)設(shè)備在通電過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)周期與螺栓部件的固有周期相匹配，且螺栓在共振影響下發(fā)生位移時(shí)，會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象。對(duì)于這種現(xiàn)象，必須加強(qiáng)螺栓，例如，將螺栓表面繞著粗材料帶扭轉(zhuǎn)，以增加螺栓直徑，并在粗材料帶的彈性作用下，增加螺紋與螺栓本體的一致性。在固結(jié)結(jié)束時(shí)，應(yīng)在維護(hù)鏈上施用肥皂水，以檢查其密封性。

結(jié)束語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的應(yīng)用為大樓的運(yùn)作提供了基本保護(hù)，但如果長(zhǎng)期運(yùn)行和負(fù)荷很大，系統(tǒng)的各個(gè)組成部分將面臨嚴(yán)重的破壞問(wèn)題，從而增加空調(diào)制冷系統(tǒng)失靈的可能性為確保系統(tǒng)運(yùn)行的完整性，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)定期檢測(cè)和維護(hù)系統(tǒng)，并逐步檢查部件，以確保設(shè)備在一定周期內(nèi)的運(yùn)行符合參數(shù)要求，從而確保系統(tǒng)本身的運(yùn)行。

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