关于中央空调冷冻水反向流动引发管道振动异响的分析

熊华

摘要：中央空调系统做为现代建造物内重要的功能性系统设备，为在建造物内工作、生活的的人们提供了舒适的温度、适宜的湿度环境。是现代建筑物标配的设备。空调系统给人们营造一个封闭舒适的小气候环境的同时，因设备本身管线分布复杂、管线长、安装位置隐蔽，操作检修不方便等许多隐性的软故障也会给人们的工作、生活带来不便。针对空调水系统管路在运行过程中出现的振动异响的软故障，我从故障现象入手，透过现象看本质，深入浅出的解读解决此问题的全过程。当然引发类似故障现象的类似故障原因还有不同的解决方案，尊重事实、以研究者的姿态具体分析各案具体解决各案。

关键词：电动二通阀、冷水逆流 振动异响

一、故障现象描述及故障分布区域

1.1从2020年公司空调正式使用以来不断发现公寓楼部分房间空调运行时有振动异响的现象。发生振动的位置位于房间盘管风机的电动二通阀的管路上。根据观察，二通阀在以下三种情况会发生振动异响，1、电动二通阀开启过程中，2、电动二通阀关闭过程中，3、电动二通阀持续开闸状态时。这三种表现形式中第三种情形-电动二通阀打开时产生的振动噪音最为严重，发生时整个管路轻微振动，但声音很大，并通过单台盘管风机传导到相连的立管上，并通过立管传导给上下楼层引起附近房间都能听到振动噪声。这种由单台盘管风机的电动二通阀引发又传道到附近房间的现象影响面很大，特别是夜间投诉强烈，有要求立即维修的，有自行关闭房间空调的，又要求换房间的。据统计以下区域会出现此类故障现象，尤其是C栋公寓的群楼从2楼到5楼每层都有“振源”（本文将重点讨论第三种振动异响故障）

1.2具体分布如下表：

盘管风机电动二通阀振动异响分布区域汇总
序号	区域	位置	涉及管井	台数	受影响房间数	备注
1	C2公寓	1-5F	3号-7号管井	68	52
2	E1公寓	2-12F	14号管井	22	22
3	E2公寓	9-15F	15号管井	14	14
4	D2公寓	2-5F	6号管井	8	8
合计				112	96

二、故障原因查找

2.1围绕故障点展开调查发现线索

根据故障现象发现这些有振动异响的房间，振动源无一列外的出现在同一个关键部件-盘管风机回水管上的电动二通阀，电动二通阀是室内温度自动控制的关键部件，其作用是根据室内温度的变化控制阀门的通断来控制冷冻水的流量，最终配合风机起到控制制冷量的作用。

比如当房间设定温度为26度，当温度下降到26度时面板温控器会切断电动二通阀电源，电动二通阀在弹簧作用下关闭阀门切断盘管风机的进水从而停止向房间供冷，当房间温度再次高于26度时，面板温空器再次接通电源给电动二通阀供电，电动二通阀打开，冷冻进入盘管循环开始给房间供冷。所以电动二通阀会随着房间设定的温度不断地通或断来调节冷冻水量，使室温始终保持在房间温控器设定的温度范围内。通过观察这些振动异响都出现在房间温度调节期间即每次电动二通阀开或断的时间段，电动二通阀就会发出嗒-嗒-嗒-嗒有规律的低频声音，开到位或关到位时，振动异响停止。再次开启或关闭时，又出现，有规律的周期性反复出现。严重的情况是当电动二通阀开到位后振动异响会一直持续而且振动的频率、振幅加大，声音传播的更远严重干扰了房间客人以及附近房间客人的休息。

2.2聚焦故障点，最终发现引发电动二通阀振动异响的真正“原凶”

在 确定所有的振动异响都是由电动二通阀引起的同时，又发现一个共同点这些有异响振动的盘管风机的进回水管全部接反，正常情况下风机盘管的表冷器进水口在下方，回水口在上方（下进上回）但这些故障的盘管风机正好相反，上面回水管变成了进水管（水温7度），下面进水管变成了回水管（温度13度），从而确定冷冻水反向流动导致电动二通阀故障的最直接最大的嫌疑。

盘管风机实体图 电动二通阀实体图

三、故障原理解析

3.1电动二通阀工作原理及正确的冷冻水循环流动方向

电动二通阀是中央空调风机盘管的配套产品，由驱动器与阀体两部分组成，驱动器由一个同步电机驱动，具备弹簧复位及手动开阀杠杆操纵功能。阀体部分采用活塞式阀芯结构。电动二通阀不动作时，阀体处于断开状态，活塞体阀芯在弹簧力的作用下阀芯底部的阀瓣紧贴在阀体通道口形成闭合状态切断水流，当驱动器得电产生一个向下的垂直力矩推动活塞体阀芯克服弹簧阻力与驱动器同步向下运动，这时活塞体阀芯底部的阀瓣脱离阀体通道口，打开了水流的通道，让冷冻水从阀体进水端（左边）经阀瓣脱离后打开的通道口往下流（与驱动器垂直力矩同一个方向）再经出水端口（右边）流出进入总回水管完成一次制冷循环。

这是盘管风机冷冻水正确的正向流动方式，即冷冻水经过盘管风机端部下方的进水口进入盘管循环放冷再从盘管端部上方的出水口流出进入电动二通阀最后汇入总回水管完成一次循环。当安装方式不变，但水流方向改变，水流反向流动，即水流经电动二通阀的出水口进入阀体底部，水流冲撞阀瓣后由下而上进入阀体通道口从电动二通阀进水口流出进入盘管的出水端反向循环后从盘管进水口流出完成一次冷冻水反向流动。

3.2 盘管风机冷冻水反向流动的原因

1、冷冻水的供、回水管接反：包括横向支路管、竖向井道立管、横向总管的供、回水接反

2、盘管端部进、出水端口接反：正确安装应该下部进水端接供水管，上部出水端应接回水管，（下进上出），错误的安装方法正好相反变成了，下出上进，使水流反向流动。

3、电动二通阀安装错误：电动二通阀有安装方向要求的即水流箭头所指的方向是指水流必须从左边端口进入阀体再从右边端口流出，如果水流从箭头所指的右边水平180度调转方向接盘管端部的出水口，就属于错误的反向安装，水流将在电动二通阀内逆向流动。

3.3盘管冷冻水逆电动二通阀流动的危害—振动异响形成的源头 从电动二通阀的剖面结构图可看清楚地看出，图一：电动二通阀安装正确和供、回水管水流方向正确时，从盘管正向循环放冷出来的冷冻会从电动二通阀左端进入阀体-经阀体通道口垂直下流冲击阀瓣后由阀体底部从阀体右端口流出进入支路回水管。我们可以发现水的方向和电动二通阀的阀瓣打开时的力矩方向是一致的都是垂直向下，下行的水流因有垂直向下的重力势能正向冲击阀瓣，有助于电动二通阀克服弹簧的阻力轻松的打开阀门，保证电动二通阀稳定、持续的工作。 图一、电动二通阀正确的水流方向

电动二通阀反向安装或供、回水反向流动时，冷冻水将在电动二通阀内逆向流动。这两种情况出现时，水流会从电动二通阀出水端进入阀体底部，冲击阀瓣后经阀体通道口逆流而上从电动二通阀进水口流出再进入盘管反向循环，见图二、图三。我们可以看到，逆流而上的冷冻水刚好和垂直下行阀瓣的力矩相反，当逆流的冷冻水冲击、推举阀瓣的力+弹簧的回缩力两者联合向上的力矩>电动二通阀向下的力矩时，阀瓣将被迫向上移动，紧贴阀体通道口，完成关闭阀门的动作，这时逆向流动的水流因阀瓣关闭，水流停止。逆向的水流突然停止后，推举阀瓣向上的托举势能消失，这时阀瓣的电动力矩>弹簧的回缩力，向下的开阀力矩被突然快速释放开阀，开阀后逆流的水又形成了，逆流的冷冻水冲击阀瓣产生推举力+弹簧的回缩力两者联合向上的力矩>电动二通阀向下的力矩的局面。这样电动二通阀反复的快速开阀--关阀—开阀-关阀，水流会快速的流动又突然快速的停止，导致水流波动剧烈，剧烈波动的水流引发管道共振，单台的电动二通阀引发的振动波会通过相连接的管道传递到更远的的地方，波及到附近的房间也受影响，这就是导致房间冷冻水管道振动异响的主要原因。 图二：电动二通阀水流反向流动 图三：电动二通阀水流反向流动

四、解决冷冻水管振动异响的措施

4.1长远解决措施

1、解决冷冻水的供、回水管接反的问题：包括横向支路管、竖向井道立管、横向总管的供、回水管接反的切割后交换位置重新焊接使水流正向流动。

2、盘管端部进、出水端口接反：在盘管端口纠正以前错误的安装，形成下部进水端接供水管，上部出水端应接回水管，（下进上出）。

3、纠正电动二通阀安装错误：按照电动二通阀阀体上标注的水流箭头所指的方向安装即水流必须从左边端口进入阀体再从右边端口流出。

4.2临时解决措施

如有客人住的情况下，不方便换房间时，可采取锁定电动二通阀的手动开阀杠杆让阀体始终处于开的状态，避免的频繁的开断阀体引起水流波动和引发管道振动。或客人不需要空调可直接关闭温空器面板开关或关闭盘管两端的供、回水阀门暂停使用风机盘管；调整阀门开度，控制水流速度，可减轻管道振动频率暂时消除振动源。

五、结束语

经过多次深入现场观察、对比、分析和调试，终于摸清了振动异响的分布区域、产生的根本原因，摸索出一些行之有效的实用技巧和方法，应急处置了现场的振动异响。实际工作中，水系统管道还可能有其他原因产生的振动异响，但只要我们采取研究者的姿态、刨根问底的精神，对问题点、故障点从故障现象如人手、了解各环节过程中的功能部件的工作流程、部件内部结构、部件运动原理……..一探究竟，问题不明，故障不除绝不罢休。以上论述的是因水流反向流动引发管道振动的各案，以后有机会再共同讨论其他原因引发的管道振动、管道异响故障及其解决方案。

参考文献：

[1]余源鹏 .物业工程设施设备管理与维修. 机械工业出版社 ISBN 978-7-111-48617-6

[2] TH17动力管道振动及消振措施文献标识码：A 文章编号;1674-098X(2008)ll(a)-0087-01

[3]朱丽敏.建筑施工管理创新及绿色施工管理的思考 [j]四川建材，2013，04：245+247

[4]张永宁，魏庆芃.节能诊断与初调节在某绿色建筑中的应用[c]//2006全国暖通空调制冷学会年会论文集。2006

作者简介：熊华 1970.09.07 籍贯：（四川遂宁市 ） 汉族 本科 暖通工程师 研究方向：绿色建筑运维管理