靶式水流开关在空压机断水保护中的应用

靶式水流开关是一种能够实现断水和缺水保护的双位控制器,因具有结构简单、安装维护方便、价格低廉、工作稳定可靠等优点而广泛应用于液体的流量控制,尤其是工业机器的冷却水系统。空压机运行温度高、振动大,冷却水管路容易受水垢的影响。与节流式、压差式水流开关相比较,靶式水流开关在检测过程中不易堆积脏污物形成堵塞,局部阻力损失小,更适合空压机的冷却水断流保护。但在实际使用当中,由于管路设计不当和安装方式错误影响到靶式水流开关的正常工作,断水保护失效甚至设备损坏的情况常有发生。

1　工作原理

靶式水流开关结构如图1所示。靶式流量传感器即靶流片安装在水管中,是接触流体的检测元件。管内没有水或水不流动时,靶流片处于自然状态;有水流动时,靶流片则冲击受力,水量越大冲击力也越大。流量达到一定值时,水流推动靶流片,将水的流量信号转化为靶流片的位移信号。流量增加到设定值的上限或下降到设定值的下限时,靶流片通过传动机构推动控制装置的微动开关动作,输出控制信号给设备。
 
微动开关是靶式水流开关的重要部件,其寿命一般都有数十万次。微动开关常闭触点串接于空压机的启动控制回路中;常开触点串接于事故报警回路。冷却水流量达到流量设定值的上限时,常闭触点闭合,接线端子o-cb导通,这时才能启动空压机,实现对空压机的安全联锁控制。当冷却水流量下降到流量设定值的下限或突然断水时,常闭触点断开,嘉兴空压机因断水保护而停车,同时常开触点闭合,端子o-ck导通,发出事故警报。
 
 2　选用方法

靶式水流开关通常与一组长度不等的靶流片配套使用,由工程需要来选用和安装不同型号的靶流片,这样一只靶式水流开关可适用于不同流量和管径的冷却水系统,增强了应用的通用性和互换性。

安装管径和靶流片的型号必须根据厂家提供的技术参数来确定,先由空压机所需冷却水量确定流量报警点,再通过流量控制范围选择安装管径和靶流片的型号,最后在试运行时调定靶式水流开关的流量设定值,或者订货时说明由生产厂家调定。以某台型号为LG-25 7喷油螺杆空压机为例,要求的冷却水量为4.8 m3 h,考虑到空压机实际运行时冷却水进水温度高于规定工况15℃的情况,确定靶式水流开关断开流量值为4.8 m3 h。参考某靶式水流开关技术参数表,由流量控制范围可知有2种方案可供选择,如表1所示。按安装管道都采用标准镀锌钢管计算,采用方案1时断开流量值对应的管道内水流速  
  
控制流速处于冷却水管道内推荐流速1～2.5 m s,靶式水流开关的安装管道与冷却水循环管道连接配合比较方便,甚至可以采用相同管径。而方案2控制流速相对偏小,安装管道尺寸大,与冷却水循环管道连接时需要变径,这样会形成较大的局部阻力损失,加大了冷却水系统的运行能耗。此外由表2可知,采用方案2时靶式水流开关的动作误差要比方案1大很多,因此选用方案1比较理想,对应的靶式水流开关闭合流量值为5.4 m3 h。

靶式水流开关的安装特性

靶式水流开关是将靶片安装在水管中，水管内的水的流动冲击靶流片使之弯曲变形，从而带动微动开关输出控制信号给冷水机组控制器，告知有水流可以启动机组。

由于靶式水流开关的靶流片的安装有一定的难度，通常安装有三种状况：

一是不动作，
二是卡在管子上部不能恢复
三是正常。

    通常不动作是因为靶流片安装的深度不够，需要重新旋入或更换靶流片，许多安装工人遇到这种情况如不能很快解决往往短接水流开关或者调整动作调整螺丝从而使冷水机组失去水流保护。如果是卡在管子里不能回复往往是靶流片太宽的缘故第一次动作时被卡在管子上部，这是安装商不能发现的，这种情况水流开关也失去了作用。

    如果安装间隙不够即使当时可以工作，由于管子的生锈或结垢等造成的管径变小，也有可能使水流开关卡在管子内不动。第三种安装非常好的情况与水管的管径和安装人员的经验非常有关，管径越大靶式水流开关的一次安装准确率越高，经过了解即使有经验的安装人员安装靶式水流开关一次不成功率也超过60%。
6 靶式水流开关的使用特性

    靶式水流开关的靶流片在正常使用时长期受水流压迫处于弯曲变形状态，易疲劳破坏，大型冷水机组维修保养上规定靶流片使用2年必须更换，它是作为易损品及它的状况被列在维护保养记录中。

    而小型冷水机没有专门的维护保养人员很难发现靶流片疲劳不能回复的故障，只有机组发生故障时才暴露。另外当水系统混有空气时，水中的空气冲击靶流片造成流速下降，靶流片瞬间复位发给机组错误流量信息，为防止发生这种错误通常机组控制器延时处理流量信息。

    对于小管径靶式水流开关本身约产生2米水柱的压降，使提供给用户的有效扬程减少了。靶式水流开关不能进行准确的流量控制，因为靶流片的插入深度、管径和安装处的水压都直接影响其流量保护值，即使现场接上流量计对其进行标定，但随着时间的累积，靶流片的疲劳导致其弯曲的程度与流量的关系也被打破，当初标定的流量值也发生变化。

    由于靶式水流开关的铜波纹管与大气接触，当应用于双工况冷水机组用作冰蓄冷运行时非常容易造成波纹管结冰而使靶流开关失效。