中央空調機組及附屬設備設施改造

李 玲，程向學

（中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所，陜西西安 710089）

1 概況

中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所國合中心于2001年建成投用，總建筑面積約2萬m2，夏季制冷采用中央空調系統，安裝2臺溴化鋰制冷機組，蒸汽熱源，系統末端為風機盤管。在用2臺遠大空調有限公司生產的BS100VII0.6型溴化鋰制冷機組，主要參數：額定制冷量100萬Kcal（1163 kW），額定冷水流量200 m3/h，額定冷卻水流量260 m3/h，額定蒸汽耗量1240 kg/h，額定蒸汽壓力0.6 MPa，冷水額定出入口溫度7℃/12℃，冷卻水額定出入口溫度38℃/32℃，產品設計壽命 20 a，外形尺寸（5420×2100×2510）mm。空調機組制冷原理見圖1。空調系統附屬設備設施主要包含冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵、軟水器、凝結泵、分集水器、控制箱柜、管道、閥門、電氣線纜和儀器儀表等，主要附屬設備參數見表1。

圖1 空調機組制冷原理

2臺空調機組額定制冷總量2326 kW，冷凍水額定供、回水溫度為7℃和2℃，折合面積供冷量116.3 W/m2，根據CJJ 34—2010《城鎮供熱管網設計規范》對西北地區制冷負荷指標的推薦值為（80～110）W/m2，空調機組初始選型參數合理，滿足制冷需求。

2 存在的問題

國合中心中央空調系統運行已達15 a，使用年限較長，設備負荷強度較高，空調機組部件及附屬設備腐蝕、磨損、結垢、堵塞嚴重，電氣線纜及元器件老化，致使部分控制功能失靈、失效，維護保養已不能從根本上解決問題，系統故障頻繁且逐年遞增。空調機組制冷能力下降超過30%，2016年夏季2臺空調機組同時運行時的供水溫度最低為12℃，與設計值7℃的偏差逐年加大，制冷效果進一步惡化。

表1 主要附屬設備參數

2.1 空調機組

（1）2臺機組內部銹蝕結垢嚴重。銹渣垢渣導致溴化鋰溶液污染，結垢導致交換效率下降，致使機組制冷能效及出力下降。

（2）2#機組的高溫發生器、高/低溫熱交換器和凝水回熱器和均不同程度出現腐蝕、磨損、滲漏和結垢。內部滲漏、串液導致機組制冷效果下降。

（3）1#機組溶液由于之前泄漏，溶液量損失及濃度降低，導致機組制冷能效及出力下降。

（4）2臺機組配套的真空泵磨損嚴重、間隙增大、性能下降，加之機組密封件老化，機組真空維持困難。

（5）2臺機組側控制線纜、儀器儀表老化嚴重，部分控制檢測功能失靈、失效，故障頻繁。

2.2 附屬設備設施

（1）水泵泵軸嚴重磨損，泄漏、異常聲響及停機等故障頻發，水泵效率下降明顯，且部分型號水泵已更新換代，零配件已停產，恢復性維修難度增大且周期加長，影響系統正常運行。

（2）系統配閥磨損嚴重、關閉不嚴，運行期間需局部維修時要全部泄空系統存水，維修完畢后重新注水；水泵橡膠撓性接頭已產生裂紋，老化嚴重。

（3）冷卻塔殼體老化，部分變形、損壞；填料老化，散熱性能差，能效嚴重下降。

（4）冷卻水系統管道銹蝕、結垢嚴重，管道內部垢渣淤積，系統冷卻效果下降。

（5）控制系統的電氣元器件和線纜老化嚴重，故障率越來越高，影響設備的安全穩定運行。加之設備為十五年前產品，而電氣元器件更新換代速度快，部分元器件已經停產。

針對存在的問題，決定對空調機組及附屬設備設施進行修理改造，消除故障及隱患，恢復并提高系統的整體功能性能，降低系統能耗，保證使用需求。

3 改造方案

3.1 空調機組

通過更新改造空調機組本體零部件，再生、補充溴化鋰溶液，清洗換熱管，更新整機密封件等措施的實施，消除空調機組故障及隱患，恢復空調機組設計狀態，其出力恢復至不低于額定出力的90%。空調機組其他性能指標，通過相關試驗檢驗達到GB/T18431—2014《蒸汽和熱水型溴化鋰吸收式冷水機組》和GB18361—2001《溴化鋰吸收式冷(溫)水機組安全要求》的規定。

（1）更換2臺機組的高溫發生器換熱管、低溫熱交換器和真空泵。

（2）更換2號機組的高溫熱交換器和凝水回熱器。

（3）再生、補充2臺機組的溴化鋰溶液；對溶液檢測分析，調整溶液pH值，并添加緩蝕阻垢劑。

（4）對2臺機組加裝溶液再生裝置。

（5）對2臺機組的換熱管進行清洗、鈍化，及冷卻水質管理。

（6）對2臺機組電氣升級和整機換線。

（7）更換2臺機組整機密封件。

（8）對2臺機組整機油漆及防腐翻新處理。

3.2 控制系統

（1）更新操作屏2臺，電氣箱柜6臺，配套更新凝結水泵、冷卻風機等的動力線纜；配套更新控制線纜及相關儀器儀表。

（2）控制方案，控制系統由操作屏監控和柜面手動控制兩部分組成，其控制權限大小順序依次為：柜面手動控制、操作屏控制。通過操作屏可實現中央空調系統的一鍵開關機、集中監視與自動運行控制。自控調節模式：

①通過操作屏一鍵開/關機，實現空調機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻風機的順序控制并實現聯鎖。設置聯鎖自檢、報警等安全保護措施。②正確設定開/關機順序，確保聯鎖正常；針對機組防凍結、防結晶、防高溫、防高壓、內壓異常上升、屏蔽泵過載，以及設備故障突發停機等設置自檢、聯鎖保護與報警功能。③冷凍水泵、冷卻水泵的投運臺數與空調機組投運臺數對應。④機組蒸汽流量（高發溫度）、溶液循環量、冷劑循環量等，與機組冷凍水出水溫度實現自適應調節，使機組冷凍水出水溫度趨向設計值。⑤冷卻水泵變頻控制，水泵頻率、冷卻風機投運臺數與空調機組冷卻水進水溫度實現自適應調節，使空調機組冷卻水進水溫度趨向設計值。⑥冷凍水泵、冷卻風機工頻運行。⑦冷凍水供回水設置壓差平衡裝置，保證空調機組及冷凍水系統運行穩定。⑧凝結水泵工頻運行，其啟/停與凝結水箱的液位聯鎖，高液位啟泵、低液位停泵。⑨冷凍水補水在原設計的軟水箱軟水重力自流補水方式的基礎上，增加管道泵手動增壓補水。⑩冷卻水補水延用原設計的自來水直補、浮球閥控制方式。[11]更新完善制冷量、流量、溫度、壓力、液位等檢測儀表，為系統自控調節和實時監測提供保證。

3.3 附屬設備設施

（1）更新冷卻塔、冷卻泵、冷凍泵、凝結泵、軟水器和凝結水箱。

（2）更新銹蝕、滲漏的工藝管道；更換配閥等附件。

（3）管道設施防腐保溫翻新處理。

3.4 節能措施

（1）空調機組換熱管清洗、除垢，提高交換效率，節約蒸汽和電能。

（2）冷卻水管路內部清洗、除垢，節約蒸汽和電能。

（3）冷卻水泵自動變頻控制，節約電能。

（4）冷卻風機投運臺數與空調機組冷卻水進水溫度實現自適應調節，節約電能。

（5）止回閥更新為新式零阻力止回閥，Y型過濾器、除污器更新為新式零阻力過濾集箱，降低系統阻力，節約電能。

（6）3臺 45 kW冷卻水泵（374 m3/h，H28 m）(2用 2備)，均更換為22 kW水泵（315 m3/h，H19 m），節約電能。

（7）原冷卻水泵手動設定變頻頻率、定頻率運行，原4臺冷卻風機視空調機組投運臺數、手動調節投運臺數，改造為冷卻水泵臺數/頻率、冷卻風機投運臺數與空調機組冷卻水進水溫度自適應調節，使空調機組冷卻水進水溫度趨向設計值。

（8）對空調機組、蒸汽管道、閥門等的保溫層進行翻新，提高保溫效果，降低散熱損失。

4 改造效果

通過此次修理改造，消除了空調系統的故障和隱患，系統運行穩定，整體性能顯著改善，控制自動化水平得大幅提升，不僅滿足了國合中心的制冷需求，而且節能效果顯著。

（1）空調系統自控調節運行穩定，聯鎖控制、報警保護功能靈敏可靠，各項運行參數比對校準誤差符合規定。

（2）經實際檢測，空調機組的制冷能力恢復到了額定值的92%左右，機組性能指標符合GB/T18431—2014《蒸汽和熱水型溴化鋰吸收式冷水機組》和GB18361—2001《溴化鋰吸收式冷(溫)水機組安全要求》的規定。在2017年夏季所遇罕見高溫天氣期間，空調機組供水溫度在8℃左右，房間制冷效果較往年顯著改善，完全滿足制冷需求。2016年夏季有60 d為2臺空調機組同時運行，其余60 d為1臺機組運行，改造后2017年夏季實際運行1臺機組即可滿足制冷運行需要。

（3）中央空調系統整體性能顯著提升，不僅滿足制冷需求，且節約電能約61 920 kW·h，總體耗電量下降約25%，節能效果顯著。