攻克不连续负载下冷水机组冬季不能运行难题.doc
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1、,.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一、 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
2、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1二、 小组概况小组名称发动机试验室QC 小组成立时间2012年 10月 8日活动时间2012年10月2012年12月注册编号课题类型攻关型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 成 员 简 介序 号姓名性别年龄职 务学历组内职务QC教育时间1李俊男40项目经理本科组长72小时以上2李武
3、超男26工程师本科副组长48小时以上3韩国军男40项目副经理组员48小时以上4万书祥男47施工管理组员48小时以上5李 文男37工程师中专组员48小时以上6黄治国男49工程师中专组员48小时以上三、 选题理由理由一:随着工业的发展,从冷水机组仅用于夏季空调制冷到一年四季用于工艺设备,工艺对冷水机组的要求也越来越高。理由二: 根据实际情况需要一种针对此类问题更加高效、经济、适用的解决方案。理由三: 由于水冷式冷水机组是对冷却水的温度有要求(20以上),夏季不存在温度问题,因此冷水机组在冬季经常出现“油压差过大”的报警。理由三:微型中间继电器烧毁,PLC无输入无输出。基于以上理由我QC小组选择了“
4、攻克不连续负载下冷水机组冬季不能运行难题”为课题进行活动。四、 总目标:冷水机组不论春夏秋冬,随时都能正常启动。分目标1:消除油差报警分目标2:消除PLC无输入和输出。五、 现状调查及原因分析我QC小组对现场出现的问题进行了分析,在冬季系统运行时,末端负载很小,主机只需开启一台单螺杆冷水机组即可满足使用需求。单螺杆冷水机组主要参数为:制冷量Q=1443.8kW,制冷功率N=238.8kW,冷冻水流量L=69m/h,冷冻水压降P=86.1KPa,冷却水流量L=86.2m/h,冷却水压降P=75.4KPa,启动方式为星三角启动。机组的标准运行环境:电压380V,电压波动范围10%,相电压不平衡率2
5、%,频率501Hz,工作环境温度340(即机组安装空间环境温度),相对湿度90%、无凝结水,室内安装、不被阳光直射和雨淋,水源热泵机组水温(即冷却水温度)范围如图所示。所使用的冷却水泵主要参数为:扬程为44米,流量280m/h。冷却塔流量为850m/h,t=5。末端负载情况如下表所示: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11.7712568.25 燃油恒温3.4712519.83 进气空调187125105.00 组合风柜28.87125168.00 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%
6、,此负载下需要的冷却水量为361.080.224=80.9m/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:S7-200 CPU226)的SF/DIAG灯和RUN灯均亮绿灯,而所
7、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
8、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
9、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。六、 解
10、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, 关键在于如何保证在冬季末端连续负载不够的情况下,冷却水温度处于一个满足机组正常运行的恒定位置。于是如何解决冷却水温度问题,成为此问题的关键所在。据此可有如下几种方案:方案1:在回水主管上增加一个大容量电热器,并增加3个温度探头和阀门,利用DDC对系统进行控制,如图所示。此改造方案使用步骤如下:1、冬季使用时,2号阀门关闭,1号阀门开启。2、开机前,水泵低频启动,2号温度探头温度低于20度时,电加热器工作。3、2号温度探头温度达到25度左右时,机组运转。4、当冷却水回水处1号探头温度达到25度时,电加热器停止,系统正常运转。5、3号
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