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全国工程建设优秀质量管理小组
申报材料
攻克不连续负载下冷水机组
冬季不能运行难题
课题名称:攻克不连续负载下冷水机组
冬季不能运行难题
小组名称:发动机试验室QC小组
活动时间:2012年10月-2013年1月
中国机械工业第二建设工程有限公司
二0一三年四月
课题简介
安徽华菱汽车有限公司实验室项目是华菱汽车有限公司重点项目之一,我方负责项目暖通空调、给排水、动力系统及钢结构的安装工程。其中工艺冷冻水部分主机为一台水冷式单螺杆冷水机组和一台离心式冷水机组并联。设计阶段未考虑冬季运行时负载的不连续性,冷水机组在夏季工作正常,可进入冬季后就无法正常运行,导致工艺冷冻水系统无法正常使用,甚至烧毁电气元件。
实验室工艺冷冻水系统设计为“螺杆机+离心机”搭配使用,工艺流程图如图1所示,以满足不同负荷段的使用需要,提高运行效率,节省费用。在冬季时,系统末端的设备大部分使用由另外的冷却塔提供的冷却水,并不使用冷水机组提供的冷冻水。因此在冬季就会出现负载太小且不连续而无法满足单台冷水机组的使用要求。
图1
名称
最大水流量(m3/h)
进水温度(℃)
最高出水温度(℃)
最大温差(℃)
最大负荷(kw)
中冷器
11.7
7
12
5
68.25
燃油恒温
3.4
7
12
5
19.83
进气空调
18
7
12
5
105.00
组合风柜
28.8
7
12
5
168.00
负荷总计:
361.08
通过上表可看出此系统在冬季运行时的负载大约只有螺杆机额定冷量的25%,此负载下需要的冷却水量为361.08×0.224=80.9m3/h,仅为一台冷却水泵额定流量的28.9%,并且负荷不连续,加之环境温度很低,导致冷水机组冷却水的温度通过冷却塔后迅速下降,当降至水源热泵机组允许的水温范围之外后机组报警停机,无法正常使用。
另外,单螺杆式冷水机组(规格为PFS410.3)在冬季运行一段时间后,微型中间继电器被烧毁(型号为LY2NY,见图1),更换了同一型号的中间继电器后,冷水机组仍不能工作,故障现象为设备全部报警又不能消除、触摸屏上显示的参数均不正常。
我们再仔细查看,发现可编程控制器PLC(型号为:S7-200CPU226)的SF/DIAG灯和RUN灯均亮绿灯,而所有的输入和输出信号灯全部不亮。这是一种极反常的现象,因为在正常情况下,PLC的输入和输出信号灯是不可能全部不亮的,因为,任何一个PLC不可能连一个输入或输出信号都没有。这说明PLC也烧坏了。我们拆开PLC,就发现PLC的电源板上的DC24V稳压块烧坏了(见图2)。
图2烧毁的可编程控制器图1烧毁的中间继电器
图2烧毁的可编程控制器
图1烧毁的中间继电器
我们对所有线路进行检查和测试,没有发现短路等异常情况,于是更换一台同型号的PLC,并恢复程序后,故障消除。但运行不到十分钟,又出现以前经常发生的“油位开关报警”。我们对照随机提供的图纸结合现场实际进行系统分析,从电气控制原理图纸上(见图3)可以看出:烧毁的中间继电器KA5只用了2对触点,其中的1对触点接有2个电加热器和一个KA6线圈,使用的电源是220V。与之邻近的另1对触点接油位开关,作为PLC的输入信号;使用的电源来自PLC,为直流24V。这2对触点都封装在一个塑料罩内。当与电加热器相连的强电触点起火拉弧时,引起邻近的与PLC相连的弱电触点过压而造成为这个24V提供电源的PLC也烧坏。
这个推断的依据是:由于中间继电器的这对触点带2组电加热器和一个KA6线圈,其触点容量不足,长期发热氧化后引起自燃。从图1上可以看出,也是与电加热器相连的那组触点烧得最严重,黑烟薰黑了整个塑料罩。这就验证了上述推断。
图3随机原理图
图3随机原理图
该公司设计的冷水机组主要是用于夏日制冷,在夏季油温较高,启动冷水机组所需给油加热的时间短,甚至不用对油加热就能满足冷水机组正常启动、运行。因此,大多数情况下不会出现烧毁这个中间断电器的现象。而这台冷水机组在这个项目被用来对发动机进行试验,由于发动机做试验的时间是昼夜24小时不停的,试验室内的温度相当高,这就要求冷水机组即使在冬季,也要为发动机试验提供制冷功能,而此时冷水机组可能在其油温低至几度的情况下启动,这样一来,给油加热到能正常启动的时间就会很长,于是,这个中间继电器就出现长时间超负荷运行状况,也就会出现继电器的触点过热而烧毁继电器、连带烧毁PLC的现象。因此可以判定:出现的问题是设备的自身缺陷,如果不从根本上解决问题,日后还会出现此类故障。
解决方案分析及选择
根据冷水机组的使用要求,要使机组正常开机使用,关键
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