在进行工业厂房工程的施工时，经常遇到将空调系统的冷却塔、水泵、冷水机组等主要空调设备全部布置在厂房天面机房的情形。这种中央空调系统的设计，由于冷却塔底盘安装高度的客观条件限制，冷却水的回水管道往往贴住天面楼板安装，当冷却水管进入空调机房内时，冷却回水管贴地面布置，结果造成机房内维修、检查通道不畅通，水泵入口前的过滤器、排污阀等无法安装等。为了解决这些难题，我们在飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统深化设计过程中，对该问题进行了研究，在节约施工成本、保证系统运行可靠性的前提下，解决了该问题。
空调系统的概述
飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统，冷水机组装机容量4800冷顿。按照原设计图纸，冷却塔的出水管接到冷却水回水总管上，冷却水自流至冷却水泵，并且使总管坡向水泵，使水泵的叶轮浸在水中，以保证冷却水泵的正常起动、运行(图1、图2)。该设计保证了水泵入口前有一定的水压，能防止水泵叶轮气蚀。但缺点也非常明显，首先是水泵入口前的软接头、阀门、过滤器等占用了大量的空间，造成机房面积要增大，空间利用率低；其次，“Y”过滤器的过滤网更换困难。
系统分析及对策：
为了保证制冷机房内有足够的检查、维修通道，建设单位要求在空调机房的内部，将空调回水总管贴机房顶部安装，过滤器、阀门、软接头等安装在冷却水泵入口的垂直段(图3)。这样的管路设计，由于冷却水的回水总管返上去达到了2.5m，再由支管接到各台水泵入口，以下两个问题需要解决，才能保证系统的正常运行：
问题一：冷却水泵启动吸水困难及停泵冷却塔溢流问题。
由于冷却水回水管路向上2.5米，为冷却水回水管的最高点，返上去的管路比冷却塔的集水盘边沿还高，因此水泵停止时，回流的冷却水必然造成集水盘溢流，造成下一次水泵无法起动。因此必须设法保证停泵后该管段与其它管路充满水。
经过研究，提出三种解决方法。方法一是在冷却塔的每个出水口安装电动阀门，保证水泵在停泵前先关阀门，在水泵起动后打开电动阀门；方法二是在回水总管上安装电动阀门，在冷却水泵启动以后打开电动阀门，管路正常，在关闭水泵前先关闭电动阀门，防止高位管道的冷却水回流，在冷却塔集水盘处溢出；方案三在冷却水回水总管装止回阀，止回阀在水泵起动形成负压作用下打开，管路正常，在冷却水泵停止后止回阀快速关闭，防止高位管道的冷却水回流。三种方案综合性能对比如下：
经过对比分析，我们认为方案三在冷却水回水总管上加装止回阀的方案比较好，具有成本低，性能可靠的优点。
由于本冷却水系统所选择的止回阀，主要依靠水泵启动后所产生的负压作用使止回阀打开，在水泵停止后，止回阀快速关闭，防止冷却水回流，而且密封性能要好，防止高位冷却水总管的水向下渗漏，因此选择的止回阀必须有关闭时间最短、密封性能最好、打开阻力小的特点。
我们查阅了有关厂家的止回阀参数，决定选择对夹式止回阀，直径DN600，工作压力1.0MPa。对夹式止回阀的阀瓣关闭的行程短，只有公称通径的1／4，减少了阀瓣的关闭时间；启停泵时管路系统的水压，自动将阀门的关闭过程分为快关与缓闭两阶段，前期以阻隔大量水流的止回为主，后期以卸除水锤峰压衰减振荡为主。
问题二：冷却水总管积气问题。
由于总管在最高位置处于负压状态，因此水中析放出来的气体必然在管内越积越多，气体得不到有效排放，通过的水流量减少，会造成起动和运行产生问题。
解决总管积气问题，根本的解决办法在于增大管内压力，并及时排气。因此我们在冷却水回水总管上安装了自动排气阀，并在总管上接管到天面水箱中(图4)。在所有水泵停泵时，止回阀关闭，假如机房内冷却水总管由于止回阀泄漏造成不满，由高位水箱补充水，将管内气体通过放气阀排放，保证管内灌满水；另外，通过该水箱补水，起到水泵前定压的作用。
效果验证：
我们在飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统上采用了以上的设计方式，经过两年多来的实际运行，效果良好，没有发生过水泵起动困难问题；通过对水泵叶轮的检查，没有发现气蚀现象。
来源：网络，作者：柯文飞。
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