中央空调机组及附属设备设施改造

李 玲，程向学

（中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，陕西西安 710089）

1 概况

中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所国合中心于2001年建成投用，总建筑面积约2万m2，夏季制冷采用中央空调系统，安装2台溴化锂制冷机组，蒸汽热源，系统末端为风机盘管。在用2台远大空调有限公司生产的BS100VII0.6型溴化锂制冷机组，主要参数：额定制冷量100万Kcal（1163 kW），额定冷水流量200 m3/h，额定冷却水流量260 m3/h，额定蒸汽耗量1240 kg/h，额定蒸汽压力0.6 MPa，冷水额定出入口温度7℃/12℃，冷却水额定出入口温度38℃/32℃，产品设计寿命 20 a，外形尺寸（5420×2100×2510）mm。空调机组制冷原理见图1。空调系统附属设备设施主要包含冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、软水器、凝结泵、分集水器、控制箱柜、管道、阀门、电气线缆和仪器仪表等，主要附属设备参数见表1。

图1 空调机组制冷原理

2台空调机组额定制冷总量2326 kW，冷冻水额定供、回水温度为7℃和2℃，折合面积供冷量116.3 W/m2，根据CJJ 34—2010《城镇供热管网设计规范》对西北地区制冷负荷指标的推荐值为（80～110）W/m2，空调机组初始选型参数合理，满足制冷需求。

2 存在的问题

国合中心中央空调系统运行已达15 a，使用年限较长，设备负荷强度较高，空调机组部件及附属设备腐蚀、磨损、结垢、堵塞严重，电气线缆及元器件老化，致使部分控制功能失灵、失效，维护保养已不能从根本上解决问题，系统故障频繁且逐年递增。空调机组制冷能力下降超过30%，2016年夏季2台空调机组同时运行时的供水温度最低为12℃，与设计值7℃的偏差逐年加大，制冷效果进一步恶化。

表1 主要附属设备参数

2.1 空调机组

（1）2台机组内部锈蚀结垢严重。锈渣垢渣导致溴化锂溶液污染，结垢导致交换效率下降，致使机组制冷能效及出力下降。

（2）2#机组的高温发生器、高/低温热交换器和凝水回热器和均不同程度出现腐蚀、磨损、渗漏和结垢。内部渗漏、串液导致机组制冷效果下降。

（3）1#机组溶液由于之前泄漏，溶液量损失及浓度降低，导致机组制冷能效及出力下降。

（4）2台机组配套的真空泵磨损严重、间隙增大、性能下降，加之机组密封件老化，机组真空维持困难。

（5）2台机组侧控制线缆、仪器仪表老化严重，部分控制检测功能失灵、失效，故障频繁。

2.2 附属设备设施

（1）水泵泵轴严重磨损，泄漏、异常声响及停机等故障频发，水泵效率下降明显，且部分型号水泵已更新换代，零配件已停产，恢复性维修难度增大且周期加长，影响系统正常运行。

（2）系统配阀磨损严重、关闭不严，运行期间需局部维修时要全部泄空系统存水，维修完毕后重新注水；水泵橡胶挠性接头已产生裂纹，老化严重。

（3）冷却塔壳体老化，部分变形、损坏；填料老化，散热性能差，能效严重下降。

（4）冷却水系统管道锈蚀、结垢严重，管道内部垢渣淤积，系统冷却效果下降。

（5）控制系统的电气元器件和线缆老化严重，故障率越来越高，影响设备的安全稳定运行。加之设备为十五年前产品，而电气元器件更新换代速度快，部分元器件已经停产。

针对存在的问题，决定对空调机组及附属设备设施进行修理改造，消除故障及隐患，恢复并提高系统的整体功能性能，降低系统能耗，保证使用需求。

3 改造方案

3.1 空调机组

通过更新改造空调机组本体零部件，再生、补充溴化锂溶液，清洗换热管，更新整机密封件等措施的实施，消除空调机组故障及隐患，恢复空调机组设计状态，其出力恢复至不低于额定出力的90%。空调机组其他性能指标，通过相关试验检验达到GB/T18431—2014《蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷水机组》和GB18361—2001《溴化锂吸收式冷(温)水机组安全要求》的规定。

（1）更换2台机组的高温发生器换热管、低温热交换器和真空泵。

（2）更换2号机组的高温热交换器和凝水回热器。

（3）再生、补充2台机组的溴化锂溶液；对溶液检测分析，调整溶液pH值，并添加缓蚀阻垢剂。

（4）对2台机组加装溶液再生装置。

（5）对2台机组的换热管进行清洗、钝化，及冷却水质管理。

（6）对2台机组电气升级和整机换线。

（7）更换2台机组整机密封件。

（8）对2台机组整机油漆及防腐翻新处理。

3.2 控制系统

（1）更新操作屏2台，电气箱柜6台，配套更新凝结水泵、冷却风机等的动力线缆；配套更新控制线缆及相关仪器仪表。

（2）控制方案，控制系统由操作屏监控和柜面手动控制两部分组成，其控制权限大小顺序依次为：柜面手动控制、操作屏控制。通过操作屏可实现中央空调系统的一键开关机、集中监视与自动运行控制。自控调节模式：

①通过操作屏一键开/关机，实现空调机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却风机的顺序控制并实现联锁。设置联锁自检、报警等安全保护措施。②正确设定开/关机顺序，确保联锁正常；针对机组防冻结、防结晶、防高温、防高压、内压异常上升、屏蔽泵过载，以及设备故障突发停机等设置自检、联锁保护与报警功能。③冷冻水泵、冷却水泵的投运台数与空调机组投运台数对应。④机组蒸汽流量（高发温度）、溶液循环量、冷剂循环量等，与机组冷冻水出水温度实现自适应调节，使机组冷冻水出水温度趋向设计值。⑤冷却水泵变频控制，水泵频率、冷却风机投运台数与空调机组冷却水进水温度实现自适应调节，使空调机组冷却水进水温度趋向设计值。⑥冷冻水泵、冷却风机工频运行。⑦冷冻水供回水设置压差平衡装置，保证空调机组及冷冻水系统运行稳定。⑧凝结水泵工频运行，其启/停与凝结水箱的液位联锁，高液位启泵、低液位停泵。⑨冷冻水补水在原设计的软水箱软水重力自流补水方式的基础上，增加管道泵手动增压补水。⑩冷却水补水延用原设计的自来水直补、浮球阀控制方式。[11]更新完善制冷量、流量、温度、压力、液位等检测仪表，为系统自控调节和实时监测提供保证。

3.3 附属设备设施

（1）更新冷却塔、冷却泵、冷冻泵、凝结泵、软水器和凝结水箱。

（2）更新锈蚀、渗漏的工艺管道；更换配阀等附件。

（3）管道设施防腐保温翻新处理。

3.4 节能措施

（1）空调机组换热管清洗、除垢，提高交换效率，节约蒸汽和电能。

（2）冷却水管路内部清洗、除垢，节约蒸汽和电能。

（3）冷却水泵自动变频控制，节约电能。

（4）冷却风机投运台数与空调机组冷却水进水温度实现自适应调节，节约电能。

（5）止回阀更新为新式零阻力止回阀，Y型过滤器、除污器更新为新式零阻力过滤集箱，降低系统阻力，节约电能。

（6）3台 45 kW冷却水泵（374 m3/h，H28 m）(2用 2备)，均更换为22 kW水泵（315 m3/h，H19 m），节约电能。

（7）原冷却水泵手动设定变频频率、定频率运行，原4台冷却风机视空调机组投运台数、手动调节投运台数，改造为冷却水泵台数/频率、冷却风机投运台数与空调机组冷却水进水温度自适应调节，使空调机组冷却水进水温度趋向设计值。

（8）对空调机组、蒸汽管道、阀门等的保温层进行翻新，提高保温效果，降低散热损失。

4 改造效果

通过此次修理改造，消除了空调系统的故障和隐患，系统运行稳定，整体性能显著改善，控制自动化水平得大幅提升，不仅满足了国合中心的制冷需求，而且节能效果显著。

（1）空调系统自控调节运行稳定，联锁控制、报警保护功能灵敏可靠，各项运行参数比对校准误差符合规定。

（2）经实际检测，空调机组的制冷能力恢复到了额定值的92%左右，机组性能指标符合GB/T18431—2014《蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷水机组》和GB18361—2001《溴化锂吸收式冷(温)水机组安全要求》的规定。在2017年夏季所遇罕见高温天气期间，空调机组供水温度在8℃左右，房间制冷效果较往年显著改善，完全满足制冷需求。2016年夏季有60 d为2台空调机组同时运行，其余60 d为1台机组运行，改造后2017年夏季实际运行1台机组即可满足制冷运行需要。

（3）中央空调系统整体性能显著提升，不仅满足制冷需求，且节约电能约61 920 kW·h，总体耗电量下降约25%，节能效果显著。