浅析地铁站中央空调水系统自动排气阀的重要性

引言

自动排气阀被广泛应用于液压系统和各类输液管路中,地铁站一般采用水冷式空调,冷水机房是整个空调系统的核心部位,其内部系统一般可分为冷水机组主机、各种辅助设备、配套水管路、各种管道配件、电气设备、检控仪表。因为该类空调一般以水作为二次换热介质,所以会配备冷冻水和冷却水两套水管路系统。水系统一般在非空调季会放空水,次年通水会有大量空气进入系统,同时在维修水阀时放空一段管路后再次通水时也会导致系统进入一部分空气。管路内滞留的空气会阻碍管内水的流动,减小过水面积,增加管道阻力,严重时会堵塞管道,形成所谓的气堵现象,会影响空调的制冷效率及运行稳定性。

1水系统管道中的气体来源

水管路中滞留气体的主要原因有:管道第一次敷设时通水:空调季准备充水阶段:设备事故或紧急抢修放空管道后再次注水:管道水的流动、温度变化、菌藻类物质的产生:溶解于水中的气体释放:水系统负压运行,水泵开停机:水泵吸水管及叶轮内部产生气体:管道内出现负压:排气阀动作注气,异常或管道密封不严析出进气。

2水系统管道中的存气部位

地铁站中央空调冷水机组大部分安装在通风空调机房,小部分在单独的冷水机房内,机组配有冷却、冷冻水管路系统,其中冷却水管路系统是冷却塔中高温冷却水与空气、填料、电机风叶加速进行空气热交换,从而降低冷却水水温,降温后的水循环回机组冷凝器,通过低温冷却水与冷凝器管路中的高温制冷剂间接进行热交换,从而到达降温冷却的目的。因为冷却水管路系统是非全封闭的开放式系统,冷却塔中的水与空气直接接触,且冷却塔位于最高点,所以冷却水系统无需设置安装自动排气阀。冷冻水管路系统用于连接冷水机组与各空调柜、风机盘管、分水器与集水器等末端设备,整个管路是全封闭的,所以冷冻水系统必须设置安装自动排气阀。地铁站的通风空调系统分为车站两端,而机组只设置在其中一端,这就导致其中一端连接机组和空调柜的管路设置较长,所以比较容易存在空气排除不净的情况,且管路安装设置在以下几处容易存气:

(1）水管路安装管径变化处,管道安装最常用的方式是沿管道中心线连接,例如南京地铁宁和线采用的是沟槽连接(卡箍连接）,采用这种连接方式非常容易造成管道上部的气体在变径处聚集,管径由大变小时变管径处气体截留现象更甚,形成气囊无法随着水流带走。在机组进出水管路、空调表冷器进

出管路都有变径情况存在。

(2）水管路安装管道坡顶处,管路的敷设并不能保证管路完全水平,难免遇到其他管线或土建结构造成上坡管道。此时水管中气体因浮力作用而向上坡顶处聚集,从而形成气囊,缩减了管路过水断面面积,使水管路中阻力增大。

(3）水管路安装管路交叉处,管路分流或有旁通管路处,因水流量及过水断面均发生较大变化,管中气体便因水流产生的涡流形成气团,气团有可能被截留在连接口处或被截留在交叉处。

(4）水管路安装平坦长距离处,连接机组与车站另一端的水管路较长且较平坦,在平坦管路系统中水流缓慢,管中气体由于浮力上升并聚集在管顶而形成气囊,气囊可能随水流一起在管道中随意流动,也可能会由于管壁摩擦力而停滞截留。

(5）水管路安装逆坡处,管路系统中会因为两种作用力(气体浮力、水流冲击力）方向相反,当气体在两相反作用力作用下处于平衡状态时,极有可能因停滞不前而形成气囊。

(6）水管路安装坡度变化处,气体常常被截留在管路凸起点处(管路膝部拐点处）,其原理类似于管道坡顶截留气体。

(7）水管路安装各类阀门内部及安装处,各类阀门结构复杂、开关形式又各有不同,当水流连同气体通过阀门时,复杂的结构容易截留气体产生气囊:同时管道中水流流态紊乱,溶于水中的气体可能析出释放,或者被截留于阀门内部或安装处。

3水系统管道存气造成的危害

中央空调因水管路中存在空气会导致机组运行故障,例如水系统内存在空气或者不凝结气体造成排气压力过高,循环水泵异常震动,水流开关频繁启停。在管道输水过程中,水中夹杂的空气会聚集在管路高点,气体聚体过多后形成气阻。水系统管道排气不畅会导致水管路通水困难,管道通水时间过长、水管中气水相间因压力过大出现震荡现象,水管路运行期间爆管,水管阻力增大流量达不到设计值,水管流量自动控制装置失效,水管路故障增多使用寿命骤减,为了承受因含气引起的水压力波动而使用高承压值管材保证管道安全,增加工程造价等。

4自动排气阀的工作原理及安装方式

地铁使用的排气阀是黄铜制自动排气阀,安装在水系统管路最高处,直接与管箍和三通连接,一般垂直安装。自动排气阀由黄铜材质阀体、气室、密封针阀、不锈钢拉杆、塑料制浮块、复位弹簧、放气嘴等零部件组成。自动排气阀的排气活塞由4个小孔与排气道相通,当水管路系统中未充满水时,圆柱浮筒位于阀体的底部,起到截止阀作用的阀杆通常在弹簧的作用下使排气阀处于常闭状态。当系统中充满水时,进入水中的气体因为温度和压力的变化不断逸出,向系统的最高处聚集,由于浮筒升高,允许气体进入排气阀上端,排气阀上端空间会充满气体,当气体压力大于系统压力时,浮筒便会自动下落带动阀杆向下运动,排气活塞打开使气体自动排除。当气体压力低于系统压力时,浮筒上升带动阀杆向上运动,排气活塞关闭,排气阀以此循环运行。自动排气阀在空调机组水系统管路中的安装使用有以下几点注意事项:

(1）运用于管道排气的自动排气阀应安装在水循环的顶端,气体容易堆积的地方。

(2）铜制圆形气帽为防止外界杂质、灰尘掉入堵塞排气孔,使用时可以适当拧松排气帽,有助于排气阀自动排气。

(3）排气阀不能安装在容易冻结的地方。

(4）安装于蒸发器的自动排气阀排气方向应垂直向上。

中央空调水系统在正常运行过程中,会自然产生释放各种气体,如氧气、氢气等,这些气体如不能及时排出会损坏水系统,降低热效应,产生诸如由氧化导致的腐蚀:管道带气运行时产生噪声:蒸发器里有气袋形成:水循环不畅通、不平衡,使某些蒸发器局部不冷:循环泵的涡空现象等。

5自动排气阀漏水原因分析

当水管路系统中存在空气时,气体逐步聚集在排气阀上部,阀体上部气泡堆积使浮桶随水位下降打开排气活塞:气体排尽后气压减小,浮球也随之上升关闭排气活塞。若拧紧阀体侧部的阀帽排气阀停止排气,在系统运行时阀帽应该处于开启状态。自动排气阀内的浮桶多为塑料件(部分为再生塑料制成）,浮球长时间浸泡容易变形,使浮球不能正常升起,导致排气阀漏水:浮球杠杆多数采用普通铁芯,杠杆和浮桶间的联接螺栓为普通铁螺栓,经长期运行后铁件产生锈蚀无法动作,使排气阀漏水。排气阀排气口的密封端面多为再生胶皮,易磨损老化、断裂、变形,胶皮密封端面堵不严排气口使排气阀漏水。施工安装冲洗不彻底,焊渣、泥沙导致冷冻水水质不洁,锈蚀、腐蚀系统管路,污物卡到自动排气阀的密封端面上时,使排气阀漏水。

6地铁站空调机组故障与自动排气阀的相关性分析

中央空调水系统运行过程中,释放的气体,如氢气、氧气等带来的众多不良影响会损坏管路系统及降低热效应,这些气体如不能及时自动排出会产生很多不良后果,诸如:水泵的涡空现象:管道带气运行时的噪声:由氧化导致的腐蚀:蒸发器里气袋的形成:水循环不畅通不平衡使蒸发器局部不冷等。因此,若地铁的水冷式空调机组的水系统中存在大量空气,不仅对冷水机组制冷有一定的影响,还会间接导致机组和空调柜发生故障,而且对循环水泵的运行也不利。所以自动排气阀在系统中是关键的排气部件,由此可见自动排气阀的重要作用。

例如:南京地铁宁和线吴侯街站,当水系统内存在大量空气,会导致机组产生以下几种故障:

(1）KT-A1空调柜,表冷器上半部分无冷源,下部分运行正常。

(2）A端空调柜系统运行正常,表冷器结露正常,冷凝水排放正常,B端空调柜系统运行无冷气,表冷器无结露现象,冷凝水无排放。

(3）冷冻水系统定压补水装置故障报警,压力表指针抖动,补水泵频繁启停。

7结语

通过分析,我们可以看出水冷式空调机组水管路系统中存在异常气体,会对水管路的输水产生严重影响,也有可能由于气体堆积、压力过大致使管道爆裂,同时会直接或间接导致空调机组及其相关设备发生故障。所以需要在水管路中安装一定数量的自动排气阀来保证管路中的气体能及时彻底的排出,从而不影响空调机组的正常运行。同时在日常工作中,我们需要注意自动排气阀的维护和保养,虽然它只是一个很小的部件,但发挥着非常重要的作用。