空調冷卻水回水溢流的解決方法

        在進行工業廠房工程的施工時，經常遇到將空調系統的冷卻塔、水泵、冷水機組等主要空調設備全部布置在廠房天面機房的情形。這種中央空調系統的設計，由于冷卻塔底盤安裝高度的客觀條件限制，冷卻水的回水管道往往貼住天面樓板安裝，當冷卻水管進入空調機房內時，冷卻回水管貼地面布置，結果造成機房內維修、檢查通道不暢通，水泵入口前的過濾器、排污閥等無法安裝等。為了解決這些難題，我們在飛利浦半導體(廣東)有限公司的空調系統深化設計過程中，對該問題進行了研究，在節約施工成本、保證系統運行可靠性的前提下，解決了該問題。

空調系統的概述

        飛利浦半導體(廣東)有限公司的空調系統，冷水機組裝機容量4800冷頓。按照原設計圖紙，冷卻塔的出水管接到冷卻水回水總管上，冷卻水自流至冷卻水泵，并且使總管坡向水泵，使水泵的葉輪浸在水中，以保證冷卻水泵的正常起動、運行(圖1、圖2)。該設計保證了水泵入口前有一定的水壓，能防止水泵葉輪氣蝕。但缺點也非常明顯，首先是水泵入口前的軟接頭、閥門、過濾器等占用了大量的空間，造成機房面積要增大，空間利用率低；其次，“Y”過濾器的過濾網更換困難。

系統分析及對策：

        為了保證制冷機房內有足夠的檢查、維修通道，建設單位要求在空調機房的內部，將空調回水總管貼機房頂部安裝，過濾器、閥門、軟接頭等安裝在冷卻水泵入口的垂直段(圖3)。這樣的管路設計，由于冷卻水的回水總管返上去達到了2.5m，再由支管接到各臺水泵入口，以下兩個問題需要解決，才能保證系統的正常運行：

問題一：冷卻水泵啟動吸水困難及停泵冷卻塔溢流問題。

        由于冷卻水回水管路向上2.5米，為冷卻水回水管的最高點，返上去的管路比冷卻塔的集水盤邊沿還高，因此水泵停止時，回流的冷卻水必然造成集水盤溢流，造成下一次水泵無法起動。因此必須設法保證停泵后該管段與其它管路充滿水。

        經過研究，提出三種解決方法。方法一是在冷卻塔的每個出水口安裝電動閥門，保證水泵在停泵前先關閥門，在水泵起動后打開電動閥門；方法二是在回水總管上安裝電動閥門，在冷卻水泵啟動以后打開電動閥門，管路正常，在關閉水泵前先關閉電動閥門，防止高位管道的冷卻水回流，在冷卻塔集水盤處溢出；方案三在冷卻水回水總管裝止回閥，止回閥在水泵起動形成負壓作用下打開，管路正常，在冷卻水泵停止后止回閥快速關閉，防止高位管道的冷卻水回流。三種方案綜合性能對比如下：

        經過對比分析，我們認為方案三在冷卻水回水總管上加裝止回閥的方案比較好，具有成本低，性能可靠的優點。

        由于本冷卻水系統所選擇的止回閥，主要依靠水泵啟動后所產生的負壓作用使止回閥打開，在水泵停止后，止回閥快速關閉，防止冷卻水回流，而且密封性能要好，防止高位冷卻水總管的水向下滲漏，因此選擇的止回閥必須有關閉時間最短、密封性能最好、打開阻力小的特點。

        我們查閱了有關廠家的止回閥參數，決定選擇對夾式止回閥，直徑DN600，工作壓力1.0MPa。對夾式止回閥的閥瓣關閉的行程短，只有公稱通徑的1／4，減少了閥瓣的關閉時間；啟停泵時管路系統的水壓，自動將閥門的關閉過程分為快關與緩閉兩階段，前期以阻隔大量水流的止回為主，后期以卸除水錘峰壓衰減振蕩為主。

問題二：冷卻水總管積氣問題。

        由于總管在最高位置處于負壓狀態，因此水中析放出來的氣體必然在管內越積越多，氣體得不到有效排放，通過的水流量減少，會造成起動和運行產生問題。

        解決總管積氣問題，根本的解決辦法在于增大管內壓力，并及時排氣。因此我們在冷卻水回水總管上安裝了自動排氣閥，并在總管上接管到天面水箱中(圖4)。在所有水泵停泵時，止回閥關閉，假如機房內冷卻水總管由于止回閥泄漏造成不滿，由高位水箱補充水，將管內氣體通過放氣閥排放，保證管內灌滿水；另外，通過該水箱補水，起到水泵前定壓的作用。

效果驗證：

        我們在飛利浦半導體(廣東)有限公司的空調系統上采用了以上的設計方式，經過兩年多來的實際運行，效果良好，沒有發生過水泵起動困難問題；通過對水泵葉輪的檢查，沒有發現氣蝕現象。