中央化驗樓新風機組運行與維護

李智偉，周志遠，馮玉虎，王曉茹，陳 露，張 釗

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 718500）

1 中央化驗樓新風機組的配置

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司質量監督檢驗中心所屬中央化驗樓于2014 年1 月投運。中央化驗樓為獨立4 層框架結構建筑，使用面積約為6500 m2，樓內設有氣相色譜分析室、水質分析室、油品分析室、成品分析室等35 個化驗室。為滿足化驗室產品分析要求，中央化驗樓樓內采用變風量通風系統（Variable Air Volume System，VAV）。

為保證化驗樓有合適并且穩定的溫、濕度，氣流穩定無異味，中央化驗樓采用變風量通風系統，正確設計保證中央化驗樓內合理的氣流方向：試驗室新風由新風機組通過送風管送入，由排風管通過排風機排出室外；辦公室新風由新風機組通過送風管送入，通過氣流擴散的方式排出室外。所有化驗室為保證房間空氣新鮮，房間內保持微負壓；辦公及輔助房間保持為微正壓狀態，保證走廊有一定的空調效果。新風補風能夠根據室內排風量的變化補風，補風量亦能做相應的自動調節。

三層的物性分析室及計量檢定/標液制備室為恒溫恒濕區域，室內設計參數為tn=23±2 ℃，φ=50%±5%。其余所有房新風系統送風狀態點數為：夏季tn=25±2 ℃，冬季tn=20±2 ℃。

變風量通風系統排風分為5 個系統，送風分為4 個系統，排風機均為一用一備。各送排風系統風道上均安裝有變風量、雙態定風量及定風量文丘里閥，以滿足各化驗室不同排風及補風要求。

變風量通風系統排風設備采用變頻防爆型排風機，風機均設置在20.40 m 屋面。變風量通風系統送風設備采用臥式新風機組，風機為變頻風機，新風機組室內機設量在各層空調機房內，室外機設置在20.4 m 屋面.

所有臥式新風機組冷媒采用R407C 環保冷媒，熱媒采用95 ℃/70 ℃水，加濕介質采用0.5 MPa 過熱蒸汽，由廠區供熱管網給0.5 MPa 蒸汽減壓至0.2 MPa 后，送至各新風機組加濕段。

恒溫恒濕區域空調設備（ACU15105）采用風冷恒溫恒濕機，其室內機設置在三層空調機房內，室外機設量在20.4 m 屋面，機組加熱采用電加熱，加濕介質為鹽水，由化驗樓內鹽水系統供給，新風管接自新風機組FAU15103 系統送風管。

針對本項目，考慮到系統節能，變風量系統送排風設備均按照化驗設備65%的同期使用率進行選型。

2 中央化驗樓新風機組的組成

中央化驗樓新風機組的工作原理是夏季以壓縮機制冷為冷源對試驗室制冷，冬季以工廠換熱站供應的熱水為熱源為試驗室供暖。新風機組由不同功能的功能段通過組合完成新風的處理，如對室外新風的過濾、加熱、冷卻、加濕等。對室內空氣質量及換氣率要求比較高的場所可使用中央新風機組。中央化驗樓因空氣質量及換風量要求較高，采用新風機組十分必要。中央化驗樓新風機組包括以下部分。

2.1 進風檢修段

進風檢修段為進風段，包括進風口和檢修門，該段設有進風口，風口采用防雨鋁合金百葉進風口。進風口連接有排沙口，新風進入風口后有一個擋板，新風碰到擋板后，新風里的沙塵會產生沉降，通過排沙口排除。檢修門可以打開，進風檢修段內設蒸汽防護型照明燈，檢修段與初效過濾段相連，進入進風檢修段，可以觀察初效、中效濾網的運行情況，并進行初效濾網及中效過濾網的更換。

2.2 初效過濾段

初效過濾段是對室外新風進行初級過濾，采用G4 過濾器，濾材采用無紡布，可過濾一定粒度的灰塵及雜物，并且易于拆卸。過濾器需要定期更換，初效濾網為降低新風機組運行費用，可以多次清洗二次利用。

2.3 中效過濾段

中效過濾段是初效過濾后再次對新風處理的過程，進行二次過濾，濾材采用F7 袋式過濾器，易于拆卸。中效過濾器不能清洗，過濾效果不好后只能定期更換。

2.4 換熱段

換熱段是新風機組的關鍵部件，需處理的空氣在此段內進行熱交換。冬季以熱水為熱源的換熱器，在冬季將室外送進的新風進行加熱加濕處理后通過新風管道送入試驗室及辦公室。夏季以壓縮機制冷的蒸發器換熱器，在夏季對過濾后的新風進行制冷換熱處理，達到溫度要求后的新風經送風段通過風管給試驗室及辦公室送風。

2.5 加濕段

加濕段采用加濕介質為0.5 MPa 的過熱蒸汽進行加濕，加濕段采用蒸汽加濕器由PLC 控制器控制加濕量，加濕蒸汽由廠區裝置供應。

2.6 冷凝集水盤

機組冷凝集水盤為優質不銹鋼板制成，集水槽高度10 cm，水槽外采用阻燃閉孔式10 mm 保溫材料保溫，用于防止集水盤結露。在集水盤與新風機組外殼的一側最低點設帶螺紋的鍍鋅鋼管接口，接口設有向外的有一定坡度的排水管，用于排出冷凝水。新風機組冷凝水排水口必須設計一個U 形水封，以保證新風機組內部的冷凝水能正常排放，又能保證新風機組不把室外空氣吸入影響冷凝水的排放。

2.7 檢修送風機段

檢修送風機段包括檢修門及風機部分，風機是新風機組送風的關鍵部位，由離心風機、電機組成。離心風機選用專用風機。風機皮帶輪通過皮帶與電機皮帶輪相連，由電機帶動離心風機旋轉進行送風。

3 中央化驗樓新風機組的故障分析和解決方案

3.1 新風機組換熱器凍裂

新風機組在冬季使用過程中，班組巡檢人員發現機組底座下滲水，新風機房地面存水，報告維修管理人員后，維修人員停機并關閉進水閥門。經過打開檢修門詳細檢查，最后確認是換熱器凍裂。查找到的原因是熱水因供應水泵跳機斷供，導致熱水斷流，在吸入-10 ℃冷空氣的情況下，換熱器里沒有熱水通過，造成換熱器內部結冰膨脹，換熱器被凍裂。詳細檢查了控制系統，對設備控制系統增設供水壓力檢測控制，在熱水因水泵跳機斷供時，機組及時停機，解決了凍裂問題。

3.2 新風機組電機軸承磨損

巡檢時發現機組外殼有振動，觀察發現電機軸承端有噪聲，用探聽棒觸及電機皮帶輪一端探聽出運行聲音異常，判斷軸承運行時間長出現磨損。另一端軸承正常。對有異響的電機軸承進行更換，修好后按順序回裝，運行平穩無噪聲，問題得到解決。

3.3 新風機組制冷效果不好

（1）冷媒管道有砂眼，冷媒泄漏后充加量不足。補加冷媒后制冷效果正常。

（2）冷凝器臟，冷媒冷卻效果不好。經清洗后制冷效果正常。

3.4 新風機組換季模式制熱效果不好

新風機組巡檢人員在巡檢中發現新風機組在換季模式制熱效果不好，經空調維保人員檢查，冷媒微量泄漏造成制熱效果不好，經補加冷媒后恢復正常。

3.5 新風機組冬季模式制熱效果不好

（1）熱源熱水溫度較高，但是制熱效果不好。經檢查該機組由兩組換熱器換熱，在冬季不同室外溫度下，切換兩組換熱器工作狀態可以達到調節新風送風溫度的要求。室外溫度較高時，PLC 控制第一組換熱器不工作，第二換熱器根據進風溫度調節熱水閥開度來控制送風溫度達到設定要求；室外溫度較低時，PLC 控制第一組換熱器投入工作，第二換熱器根據進風溫度調節熱水閥開度來控制送風溫度達到設定要求。檢查發現第二換熱器控制閥開度調節范圍小，造成送風溫度達不到要求。

（2）熱源熱水過濾器堵塞，熱水流量不足，造成送風溫度達不到設定要求。

（3）初效、中效濾網堵塞，造成送風溫度達不到設定要求。

3.6 新風機組底座滲水

新風機組在運行過程中發現底座滲水，經過檢查，發現機組內部冷凝水槽積水過多，積水超過水槽滲入機組底板，通過底板滲出地面。機組換熱器及管道沒有漏水現象，冷凝水排水管出口處有蒸汽冒出，確認新風機組冷凝水排水管設計不合理。

（1）排水管U 形彎（圖1）。空氣通過新風機組換熱器冷卻、降溫、去濕會使換熱器表面產生大量冷凝水，要保證新風機組正常運行，機組冷凝水必須及時排出。冷凝水收集在換熱器下方的集水盤中，再由集水盤接管排向開式排水系統。通常臥式組合式新風機組的換熱器設于機組的吸入段。在機組運行時，新風機組內部保持負壓，冷凝水要有效排放，要在排水管線上設置一定高度的U 形彎，U 形彎在機組排水時會保持一定量的水，存水起到水封的作用，保證排放冷凝水的同時，不致使室外空氣被抽入機組，而嚴重影響冷凝水的正常排放。工程實踐中出現過大量冷凝水排水管線配置不合理，所設U 形彎高差不夠，冷凝水排水不暢的現象。原因為：①存水U 形彎不合理，導致室外空氣經排水管道吸入新風機組，造成新風機組負壓不足；②存水U 形彎高度比較高，新風機組負壓較大，新風機組冷凝水不能正常排放，這樣在新風機組運行時，待凝水會從箱體四周滴出，而當機組停止運行后，大量貯存于新風機組箱體中的冷凝水便會從箱體縫隙排出，造成機房內地面大量積水。

圖1 組合式新風機組結構

（2）冷凝水排水不設U 形彎（圖2）。在新風機組風機啟動后，表冷器冷凝水排放處為負壓，負壓值與表冷器前所設置的初效、中效過濾器和表冷器的空氣阻力有關。當凝水排水管上不設計U 形彎時，由于新風機組內負壓的存在，導致冷凝水不能正常排出，冷凝水會逐漸增多，冷凝水液面一直增至高度H，等于機組該處的負壓值。如果集水槽設計不合理，或機組負壓過大，冷凝水面高度會超過集水盤高度，冷凝水溢出集水槽，泄漏在機組底板。由于機組內部負壓，泄漏的水會保留一部分在機組箱體內。當泄漏的水進一步增多時，存水的壓力大于機組負壓，機組內部存留的水會突然流出機組箱體。機組停止運行時，由于機組內負壓消失，貯存于機組內的冷凝水在重力作用下，瞬間從空調箱箱體四周縫隙處泄出。如果冷凝水排水管不設U 形彎，在機組啟動時，室外空氣通過排水管反抽入機組，集水盤液面還會產生鼓泡現象。

圖2 冷凝水排水不設U 形彎

（3）不正確的U 形排水彎配置（圖3）。在工程實際中常會看到不正確的U 形彎設置：U 形彎進出水口兩端高度相同。當風機投入運行后，新風機組內處于負壓，集水盤中的冷凝水位會逐漸增高，同樣會形成和機組內負壓值相同的液位高度H。在形成H 高水位過程中，水會從集水盤中溢出至新風機組內。當風機停止運行以后，貯存于空調箱內的冷凝水就會頃刻從空調箱四周縫隙排出，造成和不設U 形彎相同的后果。

（4）正確的U 形排水彎配置（圖4）。新風機組冷凝水排出口高于U 形彎，新風機組停運時，冷凝水在U 形彎處積存一定的水，兩側水位高度A 一致，起到水封作用。風機運行時，U形彎內的水由于風機存在負壓，左側水柱高于右側水柱。排水時，整個排水管充滿著冷凝水。

圖4 正確的U 形排水彎配置

4 中央化驗樓新風機組安全運行措施

（1）加強新風機組冬季巡檢，及時發現熱水停供、斷供現象，防止冬季換熱器凍裂情況發生。

（2）加強新風機組檢查，及時發現新風機組運行聲音等異常現象、對新風機組軸承等備件開展預防性維修，對運行一定時間的軸承進行及時更換，減少突發故障。

（3）加強新風機組巡檢，及時發現新風機組制冷效果差現象，檢查制冷管路是否泄漏，壓縮機是否工作情況，及時進行處理，保證新風機組運行效果。

（4）加強新風機組巡檢，及時發現新風機組制熱效果差現象，檢查熱源熱水供應情況，電路控制系統存在問題，及時進行處理，保證新風機組制熱運行效果。

（5）加強新風機組巡檢，及時發現新風機組中效、初效濾網運行壓差，壓差達到控制壓差及時進行處理，保證新風機組運行效果。

（6）加強新風機組相關部位的潤滑管理，及時進行檢查，對潤滑部位補充加注潤滑脂。潤滑脂要按照機組要求牌號進行選用，做到“五定”要求，保證電機風機的潤滑效果。

（7）每年定期清洗外機換熱器，保證換熱器工作效率，以保證新風機組運行正常。

（8）對新風機組排水管進行技改，增設U 形排水彎，保證U形排水彎能夠滿足新風機組運行。