引言

自動排氣閥被廣泛應用于液壓系統(tǒng)和各類輸液管路中,地鐵站一般采用水冷式空調,冷水機房是整個空調系統(tǒng)的核心部位,其內部系統(tǒng)一般可分為冷水機組主機、各種輔助設備、配套水管路、各種管道配件、電氣設備、檢控儀表。因為該類空調一般以水作為二次換熱介質,所以會配備冷凍水和冷卻水兩套水管路系統(tǒng)。水系統(tǒng)一般在非空調季會放空水,次年通水會有大量空氣進入系統(tǒng),同時在維修水閥時放空一段管路后再次通水時也會導致系統(tǒng)進入一部分空氣。管路內滯留的空氣會阻礙管內水的流動,減小過水面積,增加管道阻力,嚴重時會堵塞管道,形成所謂的氣堵現象,會影響空調的制冷效率及運行穩(wěn)定性。

1水系統(tǒng)管道中的氣體來源

水管路中滯留氣體的主要原因有:管道第一次敷設時通水:空調季準備充水階段:設備事故或緊急搶修放空管道后再次注水:管道水的流動、溫度變化、菌藻類物質的產生:溶解于水中的氣體釋放:水系統(tǒng)負壓運行,水泵開停機:水泵吸水管及葉輪內部產生氣體:管道內出現負壓:排氣閥動作注氣,異常或管道密封不嚴析出進氣。

2水系統(tǒng)管道中的存氣部位

地鐵站中央空調冷水機組大部分安裝在通風空調機房,小部分在單獨的冷水機房內,機組配有冷卻、冷凍水管路系統(tǒng),其中冷卻水管路系統(tǒng)是冷卻塔中高溫冷卻水與空氣、填料、電機風葉加速進行空氣熱交換,從而降低冷卻水水溫,降溫后的水循環(huán)回機組冷凝器,通過低溫冷卻水與冷凝器管路中的高溫制冷劑間接進行熱交換,從而到達降溫冷卻的目的。因為冷卻水管路系統(tǒng)是非全封閉的開放式系統(tǒng),冷卻塔中的水與空氣直接接觸,且冷卻塔位于最高點,所以冷卻水系統(tǒng)無需設置安裝自動排氣閥。冷凍水管路系統(tǒng)用于連接冷水機組與各空調柜、風機盤管、分水器與集水器等末端設備,整個管路是全封閉的,所以冷凍水系統(tǒng)必須設置安裝自動排氣閥。地鐵站的通風空調系統(tǒng)分為車站兩端,而機組只設置在其中一端,這就導致其中一端連接機組和空調柜的管路設置較長,所以比較容易存在空氣排除不凈的情況,且管路安裝設置在以下幾處容易存氣:

(1）水管路安裝管徑變化處,管道安裝最常用的方式是沿管道中心線連接,例如南京地鐵寧和線采用的是溝槽連接(卡箍連接）,采用這種連接方式非常容易造成管道上部的氣體在變徑處聚集,管徑由大變小時變管徑處氣體截留現象更甚,形成氣囊無法隨著水流帶走。在機組進出水管路、空調表冷器進

出管路都有變徑情況存在。

(2）水管路安裝管道坡頂處,管路的敷設并不能保證管路完全水平,難免遇到其他管線或土建結構造成上坡管道。此時水管中氣體因浮力作用而向上坡頂處聚集,從而形成氣囊,縮減了管路過水斷面面積,使水管路中阻力增大。

(3）水管路安裝管路交叉處,管路分流或有旁通管路處,因水流量及過水斷面均發(fā)生較大變化,管中氣體便因水流產生的渦流形成氣團,氣團有可能被截留在連接口處或被截留在交叉處。

(4）水管路安裝平坦長距離處,連接機組與車站另一端的水管路較長且較平坦,在平坦管路系統(tǒng)中水流緩慢,管中氣體由于浮力上升并聚集在管頂而形成氣囊,氣囊可能隨水流一起在管道中隨意流動,也可能會由于管壁摩擦力而停滯截留。

(5）水管路安裝逆坡處,管路系統(tǒng)中會因為兩種作用力(氣體浮力、水流沖擊力）方向相反,當氣體在兩相反作用力作用下處于平衡狀態(tài)時,極有可能因停滯不前而形成氣囊。

(6）水管路安裝坡度變化處,氣體常常被截留在管路凸起點處(管路膝部拐點處）,其原理類似于管道坡頂截留氣體。

(7）水管路安裝各類閥門內部及安裝處,各類閥門結構復雜、開關形式又各有不同,當水流連同氣體通過閥門時,復雜的結構容易截留氣體產生氣囊:同時管道中水流流態(tài)紊亂,溶于水中的氣體可能析出釋放,或者被截留于閥門內部或安裝處。

3水系統(tǒng)管道存氣造成的危害

中央空調因水管路中存在空氣會導致機組運行故障,例如水系統(tǒng)內存在空氣或者不凝結氣體造成排氣壓力過高,循環(huán)水泵異常震動,水流開關頻繁啟停。在管道輸水過程中,水中夾雜的空氣會聚集在管路高點,氣體聚體過多后形成氣阻。水系統(tǒng)管道排氣不暢會導致水管路通水困難,管道通水時間過長、水管中氣水相間因壓力過大出現震蕩現象,水管路運行期間爆管,水管阻力增大流量達不到設計值,水管流量自動控制裝置失效,水管路故障增多使用壽命驟減,為了承受因含氣引起的水壓力波動而使用高承壓值管材保證管道安全,增加工程造價等。

4自動排氣閥的工作原理及安裝方式

地鐵使用的排氣閥是黃銅制自動排氣閥,安裝在水系統(tǒng)管路最高處,直接與管箍和三通連接,一般垂直安裝。自動排氣閥由黃銅材質閥體、氣室、密封針閥、不銹鋼拉桿、塑料制浮塊、復位彈簧、放氣嘴等零部件組成。自動排氣閥的排氣活塞由4個小孔與排氣道相通,當水管路系統(tǒng)中未充滿水時,圓柱浮筒位于閥體的底部,起到截止閥作用的閥桿通常在彈簧的作用下使排氣閥處于常閉狀態(tài)。當系統(tǒng)中充滿水時,進入水中的氣體因為溫度和壓力的變化不斷逸出,向系統(tǒng)的最高處聚集,由于浮筒升高,允許氣體進入排氣閥上端,排氣閥上端空間會充滿氣體,當氣體壓力大于系統(tǒng)壓力時,浮筒便會自動下落帶動閥桿向下運動,排氣活塞打開使氣體自動排除。當氣體壓力低于系統(tǒng)壓力時,浮筒上升帶動閥桿向上運動,排氣活塞關閉,排氣閥以此循環(huán)運行。自動排氣閥在空調機組水系統(tǒng)管路中的安裝使用有以下幾點注意事項:

(1）運用于管道排氣的自動排氣閥應安裝在水循環(huán)的頂端,氣體容易堆積的地方。

(2）銅制圓形氣帽為防止外界雜質、灰塵掉入堵塞排氣孔,使用時可以適當擰松排氣帽,有助于排氣閥自動排氣。

(3）排氣閥不能安裝在容易凍結的地方。

(4）安裝于蒸發(fā)器的自動排氣閥排氣方向應垂直向上。

中央空調水系統(tǒng)在正常運行過程中,會自然產生釋放各種氣體,如氧氣、氫氣等,這些氣體如不能及時排出會損壞水系統(tǒng),降低熱效應,產生諸如由氧化導致的腐蝕:管道帶氣運行時產生噪聲:蒸發(fā)器里有氣袋形成:水循環(huán)不暢通、不平衡,使某些蒸發(fā)器局部不冷:循環(huán)泵的渦空現象等。

5自動排氣閥漏水原因分析

當水管路系統(tǒng)中存在空氣時,氣體逐步聚集在排氣閥上部,閥體上部氣泡堆積使浮桶隨水位下降打開排氣活塞:氣體排盡后氣壓減小,浮球也隨之上升關閉排氣活塞。若擰緊閥體側部的閥帽排氣閥停止排氣,在系統(tǒng)運行時閥帽應該處于開啟狀態(tài)。自動排氣閥內的浮桶多為塑料件(部分為再生塑料制成）,浮球長時間浸泡容易變形,使浮球不能正常升起,導致排氣閥漏水:浮球杠桿多數采用普通鐵芯,杠桿和浮桶間的聯接螺栓為普通鐵螺栓,經長期運行后鐵件產生銹蝕無法動作,使排氣閥漏水。排氣閥排氣口的密封端面多為再生膠皮,易磨損老化、斷裂、變形,膠皮密封端面堵不嚴排氣口使排氣閥漏水。施工安裝沖洗不徹底,焊渣、泥沙導致冷凍水水質不潔,銹蝕、腐蝕系統(tǒng)管路,污物卡到自動排氣閥的密封端面上時,使排氣閥漏水。

6地鐵站空調機組故障與自動排氣閥的相關性分析

中央空調水系統(tǒng)運行過程中,釋放的氣體,如氫氣、氧氣等帶來的眾多不良影響會損壞管路系統(tǒng)及降低熱效應,這些氣體如不能及時自動排出會產生很多不良后果,諸如:水泵的渦空現象:管道帶氣運行時的噪聲:由氧化導致的腐蝕:蒸發(fā)器里氣袋的形成:水循環(huán)不暢通不平衡使蒸發(fā)器局部不冷等。因此,若地鐵的水冷式空調機組的水系統(tǒng)中存在大量空氣,不僅對冷水機組制冷有一定的影響,還會間接導致機組和空調柜發(fā)生故障,而且對循環(huán)水泵的運行也不利。所以自動排氣閥在系統(tǒng)中是關鍵的排氣部件,由此可見自動排氣閥的重要作用。

例如:南京地鐵寧和線吳侯街站,當水系統(tǒng)內存在大量空氣,會導致機組產生以下幾種故障:

(1）KT-A1空調柜,表冷器上半部分無冷源,下部分運行正常。

(2）A端空調柜系統(tǒng)運行正常,表冷器結露正常,冷凝水排放正常,B端空調柜系統(tǒng)運行無冷氣,表冷器無結露現象,冷凝水無排放。

(3）冷凍水系統(tǒng)定壓補水裝置故障報警,壓力表指針抖動,補水泵頻繁啟停。

7結語

通過分析,我們可以看出水冷式空調機組水管路系統(tǒng)中存在異常氣體,會對水管路的輸水產生嚴重影響,也有可能由于氣體堆積、壓力過大致使管道爆裂,同時會直接或間接導致空調機組及其相關設備發(fā)生故障。所以需要在水管路中安裝一定數量的自動排氣閥來保證管路中的氣體能及時徹底的排出,從而不影響空調機組的正常運行。同時在日常工作中,我們需要注意自動排氣閥的維護和保養(yǎng),雖然它只是一個很小的部件,但發(fā)揮著非常重要的作用。