中央化验楼新风机组运行与维护

李智伟，周志远，冯玉虎，王晓茹，陈 露，张 钊

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 718500）

1 中央化验楼新风机组的配置

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司质量监督检验中心所属中央化验楼于2014 年1 月投运。中央化验楼为独立4 层框架结构建筑，使用面积约为6500 m2，楼内设有气相色谱分析室、水质分析室、油品分析室、成品分析室等35 个化验室。为满足化验室产品分析要求，中央化验楼楼内采用变风量通风系统（Variable Air Volume System，VAV）。

为保证化验楼有合适并且稳定的温、湿度，气流稳定无异味，中央化验楼采用变风量通风系统，正确设计保证中央化验楼内合理的气流方向：试验室新风由新风机组通过送风管送入，由排风管通过排风机排出室外；办公室新风由新风机组通过送风管送入，通过气流扩散的方式排出室外。所有化验室为保证房间空气新鲜，房间内保持微负压；办公及辅助房间保持为微正压状态，保证走廊有一定的空调效果。新风补风能够根据室内排风量的变化补风，补风量亦能做相应的自动调节。

三层的物性分析室及计量检定/标液制备室为恒温恒湿区域，室内设计参数为tn=23±2 ℃，φ=50%±5%。其余所有房新风系统送风状态点数为：夏季tn=25±2 ℃，冬季tn=20±2 ℃。

变风量通风系统排风分为5 个系统，送风分为4 个系统，排风机均为一用一备。各送排风系统风道上均安装有变风量、双态定风量及定风量文丘里阀，以满足各化验室不同排风及补风要求。

变风量通风系统排风设备采用变频防爆型排风机，风机均设置在20.40 m 屋面。变风量通风系统送风设备采用卧式新风机组，风机为变频风机，新风机组室内机设量在各层空调机房内，室外机设置在20.4 m 屋面.

所有卧式新风机组冷媒采用R407C 环保冷媒，热媒采用95 ℃/70 ℃水，加湿介质采用0.5 MPa 过热蒸汽，由厂区供热管网给0.5 MPa 蒸汽减压至0.2 MPa 后，送至各新风机组加湿段。

恒温恒湿区域空调设备（ACU15105）采用风冷恒温恒湿机，其室内机设置在三层空调机房内，室外机设量在20.4 m 屋面，机组加热采用电加热，加湿介质为盐水，由化验楼内盐水系统供给，新风管接自新风机组FAU15103 系统送风管。

针对本项目，考虑到系统节能，变风量系统送排风设备均按照化验设备65%的同期使用率进行选型。

2 中央化验楼新风机组的组成

中央化验楼新风机组的工作原理是夏季以压缩机制冷为冷源对试验室制冷，冬季以工厂换热站供应的热水为热源为试验室供暖。新风机组由不同功能的功能段通过组合完成新风的处理，如对室外新风的过滤、加热、冷却、加湿等。对室内空气质量及换气率要求比较高的场所可使用中央新风机组。中央化验楼因空气质量及换风量要求较高，采用新风机组十分必要。中央化验楼新风机组包括以下部分。

2.1 进风检修段

进风检修段为进风段，包括进风口和检修门，该段设有进风口，风口采用防雨铝合金百叶进风口。进风口连接有排沙口，新风进入风口后有一个挡板，新风碰到挡板后，新风里的沙尘会产生沉降，通过排沙口排除。检修门可以打开，进风检修段内设蒸汽防护型照明灯，检修段与初效过滤段相连，进入进风检修段，可以观察初效、中效滤网的运行情况，并进行初效滤网及中效过滤网的更换。

2.2 初效过滤段

初效过滤段是对室外新风进行初级过滤，采用G4 过滤器，滤材采用无纺布，可过滤一定粒度的灰尘及杂物，并且易于拆卸。过滤器需要定期更换，初效滤网为降低新风机组运行费用，可以多次清洗二次利用。

2.3 中效过滤段

中效过滤段是初效过滤后再次对新风处理的过程，进行二次过滤，滤材采用F7 袋式过滤器，易于拆卸。中效过滤器不能清洗，过滤效果不好后只能定期更换。

2.4 换热段

换热段是新风机组的关键部件，需处理的空气在此段内进行热交换。冬季以热水为热源的换热器，在冬季将室外送进的新风进行加热加湿处理后通过新风管道送入试验室及办公室。夏季以压缩机制冷的蒸发器换热器，在夏季对过滤后的新风进行制冷换热处理，达到温度要求后的新风经送风段通过风管给试验室及办公室送风。

2.5 加湿段

加湿段采用加湿介质为0.5 MPa 的过热蒸汽进行加湿，加湿段采用蒸汽加湿器由PLC 控制器控制加湿量，加湿蒸汽由厂区装置供应。

2.6 冷凝集水盘

机组冷凝集水盘为优质不锈钢板制成，集水槽高度10 cm，水槽外采用阻燃闭孔式10 mm 保温材料保温，用于防止集水盘结露。在集水盘与新风机组外壳的一侧最低点设带螺纹的镀锌钢管接口，接口设有向外的有一定坡度的排水管，用于排出冷凝水。新风机组冷凝水排水口必须设计一个U 形水封，以保证新风机组内部的冷凝水能正常排放，又能保证新风机组不把室外空气吸入影响冷凝水的排放。

2.7 检修送风机段

检修送风机段包括检修门及风机部分，风机是新风机组送风的关键部位，由离心风机、电机组成。离心风机选用专用风机。风机皮带轮通过皮带与电机皮带轮相连，由电机带动离心风机旋转进行送风。

3 中央化验楼新风机组的故障分析和解决方案

3.1 新风机组换热器冻裂

新风机组在冬季使用过程中，班组巡检人员发现机组底座下渗水，新风机房地面存水，报告维修管理人员后，维修人员停机并关闭进水阀门。经过打开检修门详细检查，最后确认是换热器冻裂。查找到的原因是热水因供应水泵跳机断供，导致热水断流，在吸入-10 ℃冷空气的情况下，换热器里没有热水通过，造成换热器内部结冰膨胀，换热器被冻裂。详细检查了控制系统，对设备控制系统增设供水压力检测控制，在热水因水泵跳机断供时，机组及时停机，解决了冻裂问题。

3.2 新风机组电机轴承磨损

巡检时发现机组外壳有振动，观察发现电机轴承端有噪声，用探听棒触及电机皮带轮一端探听出运行声音异常，判断轴承运行时间长出现磨损。另一端轴承正常。对有异响的电机轴承进行更换，修好后按顺序回装，运行平稳无噪声，问题得到解决。

3.3 新风机组制冷效果不好

（1）冷媒管道有砂眼，冷媒泄漏后充加量不足。补加冷媒后制冷效果正常。

（2）冷凝器脏，冷媒冷却效果不好。经清洗后制冷效果正常。

3.4 新风机组换季模式制热效果不好

新风机组巡检人员在巡检中发现新风机组在换季模式制热效果不好，经空调维保人员检查，冷媒微量泄漏造成制热效果不好，经补加冷媒后恢复正常。

3.5 新风机组冬季模式制热效果不好

（1）热源热水温度较高，但是制热效果不好。经检查该机组由两组换热器换热，在冬季不同室外温度下，切换两组换热器工作状态可以达到调节新风送风温度的要求。室外温度较高时，PLC 控制第一组换热器不工作，第二换热器根据进风温度调节热水阀开度来控制送风温度达到设定要求；室外温度较低时，PLC 控制第一组换热器投入工作，第二换热器根据进风温度调节热水阀开度来控制送风温度达到设定要求。检查发现第二换热器控制阀开度调节范围小，造成送风温度达不到要求。

（2）热源热水过滤器堵塞，热水流量不足，造成送风温度达不到设定要求。

（3）初效、中效滤网堵塞，造成送风温度达不到设定要求。

3.6 新风机组底座渗水

新风机组在运行过程中发现底座渗水，经过检查，发现机组内部冷凝水槽积水过多，积水超过水槽渗入机组底板，通过底板渗出地面。机组换热器及管道没有漏水现象，冷凝水排水管出口处有蒸汽冒出，确认新风机组冷凝水排水管设计不合理。

（1）排水管U 形弯（图1）。空气通过新风机组换热器冷却、降温、去湿会使换热器表面产生大量冷凝水，要保证新风机组正常运行，机组冷凝水必须及时排出。冷凝水收集在换热器下方的集水盘中，再由集水盘接管排向开式排水系统。通常卧式组合式新风机组的换热器设于机组的吸入段。在机组运行时，新风机组内部保持负压，冷凝水要有效排放，要在排水管线上设置一定高度的U 形弯，U 形弯在机组排水时会保持一定量的水，存水起到水封的作用，保证排放冷凝水的同时，不致使室外空气被抽入机组，而严重影响冷凝水的正常排放。工程实践中出现过大量冷凝水排水管线配置不合理，所设U 形弯高差不够，冷凝水排水不畅的现象。原因为：①存水U 形弯不合理，导致室外空气经排水管道吸入新风机组，造成新风机组负压不足；②存水U 形弯高度比较高，新风机组负压较大，新风机组冷凝水不能正常排放，这样在新风机组运行时，待凝水会从箱体四周滴出，而当机组停止运行后，大量贮存于新风机组箱体中的冷凝水便会从箱体缝隙排出，造成机房内地面大量积水。

图1 组合式新风机组结构

（2）冷凝水排水不设U 形弯（图2）。在新风机组风机启动后，表冷器冷凝水排放处为负压，负压值与表冷器前所设置的初效、中效过滤器和表冷器的空气阻力有关。当凝水排水管上不设计U 形弯时，由于新风机组内负压的存在，导致冷凝水不能正常排出，冷凝水会逐渐增多，冷凝水液面一直增至高度H，等于机组该处的负压值。如果集水槽设计不合理，或机组负压过大，冷凝水面高度会超过集水盘高度，冷凝水溢出集水槽，泄漏在机组底板。由于机组内部负压，泄漏的水会保留一部分在机组箱体内。当泄漏的水进一步增多时，存水的压力大于机组负压，机组内部存留的水会突然流出机组箱体。机组停止运行时，由于机组内负压消失，贮存于机组内的冷凝水在重力作用下，瞬间从空调箱箱体四周缝隙处泄出。如果冷凝水排水管不设U 形弯，在机组启动时，室外空气通过排水管反抽入机组，集水盘液面还会产生鼓泡现象。

图2 冷凝水排水不设U 形弯

（3）不正确的U 形排水弯配置（图3）。在工程实际中常会看到不正确的U 形弯设置：U 形弯进出水口两端高度相同。当风机投入运行后，新风机组内处于负压，集水盘中的冷凝水位会逐渐增高，同样会形成和机组内负压值相同的液位高度H。在形成H 高水位过程中，水会从集水盘中溢出至新风机组内。当风机停止运行以后，贮存于空调箱内的冷凝水就会顷刻从空调箱四周缝隙排出，造成和不设U 形弯相同的后果。

（4）正确的U 形排水弯配置（图4）。新风机组冷凝水排出口高于U 形弯，新风机组停运时，冷凝水在U 形弯处积存一定的水，两侧水位高度A 一致，起到水封作用。风机运行时，U形弯内的水由于风机存在负压，左侧水柱高于右侧水柱。排水时，整个排水管充满着冷凝水。

图4 正确的U 形排水弯配置

4 中央化验楼新风机组安全运行措施

（1）加强新风机组冬季巡检，及时发现热水停供、断供现象，防止冬季换热器冻裂情况发生。

（2）加强新风机组检查，及时发现新风机组运行声音等异常现象、对新风机组轴承等备件开展预防性维修，对运行一定时间的轴承进行及时更换，减少突发故障。

（3）加强新风机组巡检，及时发现新风机组制冷效果差现象，检查制冷管路是否泄漏，压缩机是否工作情况，及时进行处理，保证新风机组运行效果。

（4）加强新风机组巡检，及时发现新风机组制热效果差现象，检查热源热水供应情况，电路控制系统存在问题，及时进行处理，保证新风机组制热运行效果。

（5）加强新风机组巡检，及时发现新风机组中效、初效滤网运行压差，压差达到控制压差及时进行处理，保证新风机组运行效果。

（6）加强新风机组相关部位的润滑管理，及时进行检查，对润滑部位补充加注润滑脂。润滑脂要按照机组要求牌号进行选用，做到“五定”要求，保证电机风机的润滑效果。

（7）每年定期清洗外机换热器，保证换热器工作效率，以保证新风机组运行正常。

（8）对新风机组排水管进行技改，增设U 形排水弯，保证U形排水弯能够满足新风机组运行。