局部空间受限状态下流量开关安装方式探讨

林克思 张世杰

摘 要：介绍了靶式流量开关的工作原理及其在中央空调水系统中的实践应用，针对地铁地下站通风空调设备房局部空间受限状态下流量开关的安装情况，提出了靶式流量开关安装方式的改进方案，有效保证了空调机组的正常运行。

关键词：流量开关;空调系统;空间受限;安装方式

0 引言

地铁地下站通风空调设备通常选用螺杆式水冷机组，该类空调设备以水作为二次换热介质，合适的水流量保证了空调制冷系统的运行可靠性，提升了地铁站机电设备运行的安全性;不恰当的水流量可能造成循环水泵运行异常，冷水机组蒸发器结冰，机组频繁启停严重导致压缩机“咬缸”等故障，增加了地铁运营的故障率和事故风险。因此，科学选择有效的水流检测方法及合适的检测部件，保证空调机组在系统水流量大于允许的最小水流量条件下平稳工作，避免空调设备发生异常故障显得尤为重要。

1 流量开关的检测必要性

水流量正常是空调制冷系统安全运行的必要保障，如果发生流量较小、水系统断流或无水流情况时，空调机组会因自我检测保护功能而强制停止运行。在以水作为介质的空调系统中，水的作用是通过热交换带走冷量或热量，正常的水流量可以使换热器有效换热。其次水泵正常工作是空调系统可靠运行的重要条件，水泵安全运行也需要合适的水流量。

若冷冻水循环系统无水流或水流较小时，极有可能造成蒸发器负荷减小，蒸发温度降低，当机组处于这种状态长期运行时，压缩机保护检测元件容易老化、不灵敏，连续运行则会导致蒸发器内制冷剂冷量无法带走（堆积）而结冰，若机组没有及时做防冻保护，可能会造成蒸发器（铜管）冻管、胀裂、爆管，导致制冷系统的水侧和冷媒侧串通（冷媒与水直接混合），引起整个空调机组报废。其次，如果水系统的水流量长期较小，蒸发器中制冷剂冷量无法正常交换，导致机组吸气压力过低，机组持续在此工况下运行，则将引起压缩机因为回油困难，电机润滑系统故障而损坏。若冷却水系统无水流或水流较小时，空调机组排气压力增大、冷凝温度升高，导致冷凝器中通过膨胀阀的制冷剂流量大幅减少，换热能效降低，影响制冷效果，机组持续工作将会发生排气压力过高、压缩机过电流等故障。

2 靶式流量开关的原理结构

靶式流量开关即将靶流片安装在水系统管道中，通过靶流片直接接触流体来检测水流的元件。当管路中水量不足或没有水时，靶流片处于自然状态;当水流流速达到合适值时，靶流片则会因受到冲击力推动而动作，流量越大冲击力越大，靶流片带动水流开关内的机械装置触发顶部的微动开关。当流量达到一定值时，水流推动靶流片，靶流片通過传动机构推动控制装置的微动开关动作，流量开关将水的流量信号转化为靶流片的位移信号，输出控制信号给相关设备采集。

靶式流量开关是一种能够当发生断水或水流量较小时的双位控制器，其优点在于结构简单、价格低廉而广泛应用于液体的流量控制，尤其是制冷空调的水系统，管道安装过程中可通过调整靶流片的数量及修整靶流片长度，以适应不同管径及流速的需求。相比较其他形式的流量开关（节流式、压差式），靶式流量开关在运用过程中施工安装难度小、拆卸维修方便、局部阻力损失少、不易堆积脏污物形成堵塞，更适合冷水机组的冷媒水断流保护。

3 靶式流量开关的安装问题

水系统中水流检测开关可选择的种类形式较多，靶式流量开关是比较常见的一种。根据靶式流量开关的工作原理可知，安装靶式流量开关具有一定的规范要求，需在长度大于等于5倍管径水平直管段上安装，由于靶式流量开关靶流片的安装经常会出现错误导致故障发生，通常有以下两种故障状况：一是靶流片不动作;二是靶流片卡在管子上部不能自动复位。靶流片不动作的原因是因为靶流片安装深度不够，需要更换靶流片长度。若靶流片卡死在管中不动作一般是顶部靶流片太宽，安装口管径较小的原因，这种情况下流量开关也失去了作用。若安装间隙小，靶流片可能当时可以工作，但由于生锈或结垢等造成管径变小，继而造成靶片卡死在管中。而大多数地铁站由于地下站设备房空间受限，无法安装在长度足够的水平管路上，只能安装在前后存在弯管或管线长度不足的水平管路上，当弯头过于接近安装位置时，因水流可能存在回流、旋流等因素导致冲击靶流片来回动作，靶流片使用不超过半年（严重的不超过一个月）就会出现断裂或靶流开关内部用于水电隔离的波纹管断裂漏水等现象。

4 南京地铁宁和线流量开关安装方式的改进和实测对比

南京地铁宁和线地下车站由于土建结构施工机房环境限制，存在设备安装与维修空间不足的问题。以永初路站为例，该站的冷水机房由于现场机组安装局部空间和定位条件限制，导致冷冻水管和冷却水管管路布置不合理，机组进出水管水平长度只有1.5 m左右，但已有3处转弯，水平安装的管路上只能装下软接、温度计和流量开关，如图1所示。

永初路站冷冻水系统的流量开关设计在弯管较多且长度较短的水平管路上。另外，由于流量开关的安装口采用的是机械丝扣三通卡箍，机械丝扣三通卡箍内壁有一圈凸槽，如图2所示。靶流片在安装时因为与卡箍口管径间隙太小，所以需要修剪靶流片的宽度。这也导致靶流片的强度减小，更容易断裂损坏。同时，因为流量开关只能安装在前后右转弯的水平出水管路，在实际使用中发现由于安装在距转弯较近且弯管较多处，靶流片会出现来回频繁动作的现象，导致微动开关摆动，虽然间隔很短不会影响流量开关反馈信号输出，但是会造成靶流片耗损严重，在短时间内就会发生断裂，残留在系统中的靶流片存在一定的隐患。

针对目前的情况改装水管路，需要重新规划机组的定位及水管路的布置，这种方案会消耗大量的人力物力，并且现在线路已投入运营，需要改装的车站也较多，所以该方案实际执行有困难。经过技术组商议，尝试采用靶式流量开关立管安装的方法，虽然在垂直管路上安装虽有一定弊端，但经过一个制冷周期的实验改造测试，垂直安装能保证机组正常运行，且相较之前的安装方式能减少靶流片的损耗，保证在一个空调季中不出现断裂的现象，在非空调季中检查更换新配件，从而解决靶流片因断裂进入系统中这一隐患，其不失为一种更实际的改造措施。

按照流量开关安装在垂直管路上的要求，为消除重力的影响，只能安装在水流向上的管路上，刚好符合流量开关安装在冷水机组出水管路上的要求。若考虑重力影响，靶流片会稍向下弯曲，意味着需要更大的水流冲击靶片带动微动开关反馈机组水流量达到开机要求，开机要求更苛刻，可以让机组运行更安全、更可靠，如图3所示。经过现场核定，以简易、便捷、安全的施工工艺为原则，尽量以最低的成本与简易的方法完成改造，具体的改造过程为：关闭管路前后端水阀，放空管路中的水，将机组原来水平管路的开口用堵头封住，在垂直管路中间处开孔，其中一个水管路用流量开关专用配套内丝底座焊接，如图4所示，此节管路需要拆卸下来。因为目前流量开关安装在机械三通卡箍上，靶流片被减小宽度，影响其强度，为了保证变量，另外一个机组的水管路也采用机械三通卡箍安装。这种安装方式可以不用拆卸该节管路，只需保证机组和水泵停机且管路中无水就可实施，在机械三通卡箍上安装的流量开关靶流片需要修剪宽度，才能保证不会出现卡死现象。安装完毕后，需确保管路中空气排放彻底，当空气冲击靶流片，瞬间的复位会使流量开关发出错误信息。

5 结語

（1）安装施工靶式流量开关，需要使用专用内丝底座焊接安装，不建议使用机械丝扣三通卡箍安装。靶式流量开关需要安装在中央空调水系统出水管线上，在水系统断流或流量不足情况下保护机组，如果把靶式流量开关安装在中央空调水系统进水管线上，有可能会因靶流片破碎、断裂进入蒸发器管路，或者蒸发器端盖密封垫老化、放水螺栓脱落漏水，引起水流量不足等，导致靶式流量开关起不到保护作用，所以不建议将流量开关安装在进水管线上。

（2）通过现场安装改造和测试实验，从实际使用情况来看，论证了局部空间受限的情况下，流量开关只能安装在转弯较多的水平管时，选择安装在垂直管路上的流量开关靶流片完全可以满足在一个空调季周期内（5月—10月）不破损、不断裂的使用需求，解决了冷水机组的施工遗留问题和靶流片断裂在系统中的隐患。该改造方案实施简单，不仅节约了改造成本、人力成本，同时有效保证了机组的正常运行。

[参考文献]

[1] 吕锦.关于压差式流量开关在地铁冷水系统改造及应用的探讨[J].科技与企业，2015（17）：168-169.

[2] 毕明华.靶式流量开关在空压机断水保护中的应用[J].煤矿机械，2008，29（6）：168-170.

收稿日期：2019-12-17

作者简介：林克思（1985—），男，江苏南京人，工程师，技师，研究方向：工程施工技术、供热通风与空调。