某电厂集控楼空调冷冻水泵故障原因分析与水泵叶轮切削改造

◆分析单位：江苏多佳维空调系统有限公司

一、项目概况

本项目建筑位于张家港，集控楼空调系统采用风冷螺杆机组+组合式空调箱的形式。

空调系统主要设备如下：

空调主机：国祥风冷式热泵螺杆机组；制冷量：739.7kW，制热量：776.6kW，水流量：127.2t/h；共计3台，均置于集控楼屋顶（层高约27.4m）；

冷冻水泵：靖江鸿达立式离心泵；转速：2960rpm，流量：150m³/h，功率：30kW，扬程：440kPa；共计3台，均置于集控楼水泵及组合式空调箱机房（层高约20.4m）；

组合式空调箱：

A)KFAZ-1309，额定制冷量：427.3kW，额定制热量：523kW，额定风量:90000m³/h，机外余压：700Pa；共计2台，置于集控楼水泵及组合式空调箱机房（层高约20.4m）;

B)KFAZ-0906，额定制冷量：138.1kW，额定制热量：198kW，额定风量:38000m³/h，机外余压：600Pa；共计2台，置于集控楼水泵及组合式空调箱机房（层高约20.4m）;

C)KFAZ-0604（1），额定制冷量：94.7kW，额定制热量：107kW，额定风量:15000m³/h，机外余压：400Pa；共计1台，置于集控楼水泵及组合式空调箱机房（层高约20.4m）;

D)KFAZ-0604（2），额定制冷量：64.8kW，额定风量:15000m³/h，机外余压：200Pa；共计1台，置于保安开关室（层高约6.9m）;

E)KFAZ-0705，额定制冷量：110kW，额定风量:25000m³/h，机外余压：400Pa；共计2台，置于1F;

F)另有空调箱在6kV配电室、励磁小间、除灰楼2楼均有2台，除灰楼1楼1台。

二、改造背景

该集控楼中央空调系统于2004年投入使用，至今已运行有13余年，空调系统运行环境恶劣，加剧系统老化，经甲方反映空调系统有如下问题：

1)冷冻水泵运行噪音过大，影响办公人员正常工作；

2)冷冻水泵运行时电流偏大。

经与甲方共同勘查现场后，决定将冷冻水泵从水泵房移至屋顶，甲方强调水泵需重新选型，旧有水泵功率偏小并提供了一篇《冷冻水泵频繁过电流建议解决方案》的建议报告。

三、水泵选型

根据甲方提供的“冷冻水泵频繁过电流建议解决方案”及水泵样册，水泵初步选定为流量：220m³/h，扬程：470kPa（水泵两用一备）。

在水泵供货商的确定过程中，由于上海连成水泵（型号SLS200-400，配45kW电机）和上海锐泵（型号ISG150-400，配45kW电机）的供货周期过长均无法满足该项目的计划工期，在甲方同意的情况下确定采购旧有水泵同一品牌的靖江鸿达水泵，型号为IHG150-200，配37kW电机。

针对水泵匹配电机功率比常规配置小的问题，我们反复与鸿达水泵厂家沟通讨论，厂家一再强调该厂节能环保技术比其他品牌领先一步，完全能满足本改造项目使用需求。出于甲方对原水泵品牌的认可及不影响项目工期的考量，就未对该问题深究。

四、水泵调试

该工程于2017年12月中旬改造完成，厂家到现场对水泵进行了调试。调试过程中发现水泵存在振动偏大、噪声偏大、运行电流偏大等异常情况，通过更换水泵叶轮、紧固水泵设备各紧固件、调节水泵出水口阀门开度等方法调整，将水泵成功投运，空调系统恢复运行。投运时各水泵出口阀门开启度约为全开状态的1/4，水泵进口压力为0.2MPa左右，水泵出口压力为0.65MPa左右，A#水泵作为其中一台运行时的电流约为62A（额定电流为69A），B#水泵作为其中一台运行时的电流约为65A（额定电流为69A），C#水泵作为其中一台运行时的电流约为67A（额定电流为71A）。

表1. 水泵调试参数

五、水泵运行状况及事故处理

2018年5月25日，B#水泵发生故障。

发生故障后立即采取措施将备用C#水泵投入使用，技术人员及项目经理第一时间赶到现场，经检查发现水泵电机已烧毁，在排除甲方供电问题后，对水泵电机质量产生质疑，积极与厂家联系沟通后决定重新更换电机。于2018年6月25日，完成B#水泵电机更换工作，并调试正常。

2018年6月27日，A#水泵出现电机烧毁现象。

在质疑水泵电机质量的同时，也质疑水泵技术参数是否符合实际所需技术参数。并立即启动质量事故应急调查分析，邀请公司总经理、服务督导部部长、空调工程改造部部长、厂家技术员对系统进行全面复核，经会审初步判断为冷冻水泵选型扬程过大。在得出初步结论后，公司邀请张家港市建筑设计院暖通专家进行进一步的论证分析，经过多翻会审及论证分析后，最终确认甲方提供的《冷冻水泵频繁过电流建议解决方案》技术报告中要求的水泵技术参数与实际所需技术参数不匹配。

具体分析如下：

根据主机流量计算出水泵流量Q约为200m³/h（水泵两用一备）；

根据空调水系统最不利环路计算得出水泵扬程H约为350KPa。

而该项目水泵扬程为470KPa远远大于系统实际所需的350KPa，在系统调试过程中调节水泵出口阀门阀度，已无法将水泵参数调节至系统实际运行所需的参数范围内，使得水泵实际运行参数不在性能曲线上，导致水泵“流量跑位”，而在其他因素不变的情况下，多出来的扬程将会换取流量的增大，使水泵电机超负荷运行（此时水泵负载大于水泵额定功率），水泵电机发热，长时间运行下则会使水泵电机烧毁。

根据上述分析，理应对水泵重新选型并实施更换，但考虑到集控楼夏季空调运行的特殊性，且为缩短改造工期以及降低改造费用，于2018年7月2日确定如下方案：

①水泵厂家更换水泵电机供货商；

②水泵厂家对3台水泵的叶轮实施技术处理将水泵参数尽可能的靠近空调系统运行的实际需求。

在与厂家技术人员沟通后，厂家提出对水泵叶轮进行切削处理，具体参数如下表：

表2.水泵叶轮切削前后计算参数对比表

2018年7月16日，第一次更换的B#水泵电机再次烧毁。

2018年7月25-26日，完成该项目3台水泵及电机的更新工作，并重新调试，水泵出口阀门开启度为全开状态的1/2时，水泵进口压力为0.15MPa左右，水泵出口压力为0.48MPa左右，A#水泵作为其中一台运行时的电流约为51A（额定电流为68A），B#水泵作为其中一台运行时的电流约为54A（额定电流为69A），C#水泵作为其中一台运行时的电流约为55A（额定电流为69A），系统运行正常。

表3. 水泵叶轮切削前后系统运行参数对比表

六、总结

水泵叶轮切削后至今，水泵运行状态良好，尚未发现异常参数。从通过对此改造项目案例的详细分析，我获得以下几点深刻认识：

1、改造项目与新建项目相比更加复杂，更具有特殊性。在做方案前，应熟悉并掌握原系统设计思路、运行状态及既有缺陷；在做方案时，应思维缜密，考虑系统优化的同时，更多的排除改造时的不确定因素。

2、改造前与甲方项目负责人多沟通，了解原系统的实际运行状况及出现的问题，确定改造目的及改造要达到的效果，根据不同目的提出相应的技术措施及改造方案。（按改造目的可分为：使用功能变化的改造、系统老化的改造、病态系统的改造、系统节能的改造）

3、对于甲方代表提出的改造建议不能全盘接受，须进行全面细致的校验核对。

4、对于设备供货商的选择，应调查供货商的装备、技术能力和生产能力，供货商的信誉和供货商的生产任务的饱满性，在有必要的情况下应去工厂进行考察。

5、对于水泵（设备）的技术参数的确定应根据系统实际需求进行计算选型，不能主观经验主义行事。

——责任编辑 江苏多佳维空调系统有限公司维保部