2016.10|廖昕:风机盘管集中控制烧毁事故分析及解决方案

admin

风机盘管属于中央空调系统的末端设备，其工作原理是不断再循环所在房间的空气，使空气通过冷水或热水盘管后被冷却或加热，以保持房间温度的恒定。风机盘管广泛应用于酒店、办公、医院、商业和体育等各类设置中央空调系统的建筑中。

风机盘管常采用就地控制方案，当采用非智能温控器时，通过手动调节三速开关控制风机的三速运行与启停；当采用智能温控器时，温控器根据设定温度与实际温度的对比，自动控制电动两 / 三通阀的开闭和风机的三速转换。

在大面积场所中安装的风机盘管数量往往较多，为不让过多温控器影响美观，并简化控制，往往采用一个温控器对多个风机盘管进行直接控制，即将多个风机盘管的低、中、高速端并联后，分别接至温控器的低、中、高速开关上，如图1所示。

采用这种一对多的控制方式运行一段时间后，经常会发生风机盘管电机烧毁的事故。事故发生后，往往被认为是风机盘管自身的质量问题，仅通过更换设备解决，结果导致烧毁事故重复发生，严重时甚至使并联的风机盘管陆续发生烧毁，不仅造成用户的经济损失，构成安全隐患，而且引起设计、施工、厂商与投资方之间纠缠不清的责任纷争。

本文拟对一个温控器控制多个风机盘管直接并联运行后，发生烧毁事故的情况进行定性分析，并提出合理的解决方案。

风机盘管一对多并联运行分析

图4为两台风机盘管理想状态下并联运行原理图，图中No. 1和No. 2分别代表两个风机盘管的内部电气线路，［1］、［1m］、［1a］和［2］、［2m］、［2a］分别代表No. 1和No. 2两台风机盘管各自的额定电流和主、副绕组中的额定工作电流。

理想情况下，当风机盘管在L档（低速档）运行时，No. 1盘管中主绕组的电流流向为U1 → V1 → X1 → W1, No. 2盘管中主绕组的电流流向为U2 → V2 → X2 → W2，两个风机盘管的工作互不干扰，这是设计和使用中采用多台风机盘管直接并联运行的理论基础。

但采用这种并联运行方式，风机盘管却经常发生烧毁，甚至发生陆续烧毁事故。究其原因，是当风机盘管并联运行后，各盘管主绕组之间出现了电流的局部转移，导致盘管电机并不能工作在上述的理想情况下。

为简化分析过程，设定以下分析前提条件：

① 仅以两台风机盘管并联直接运行作为分析对象；

② 假设V1 - X1，X1 - W1段阻抗小于V2 - X2，X2 - W2段阻抗，且Z _v1-x1 / Z _v2-x2 = Z _x1-w1 / Z _x2-w2；

③ 仅分析风机盘管运行在低速和高速时的状态。

1 低速运行分析（如图5所示）

由于制造和工艺等各方面原因，即使同一厂家同一型号的风机盘管，其电机绕组的参数也会存在差异，即阻抗的不同，这就导致了当风机盘管高中低绕组直接并联运行时，各个盘管高中低速绕组之间会存在电流的差异，即存在两个风机盘管主绕组之间电流转移的现象，导致某段主绕组电流增大，其并联的另一段主绕组的电流减小。

根据设定的分析前提条件 ②，No. 2主绕组中的电流将分两条途径流通：

U2 → V2 → X2 → W2

            ↓

          V1 → X1 → W1

由此可知，在No. 1盘管的主绕组中，除流过本风机盘管的额定电流外，同时还流过No. 2盘管主绕组的部分电流，即出现了局部转移电流。

局部转移电流的出现，将使No. 2盘管电机的输出功率下降，No. 1盘管电机绕组输出功率则超过其额定功率，于是主绕组温度升高，当两台风机盘管绕组的阻抗值相差足够大时，会有数值较大的局部转移电流，使No. 1盘管绕组附加损耗增加，效率降低，主绕组温度上升较高，产生较大的振动和噪声，最终会造成绕组因发热而损坏，甚至烧毁。

2 高速运行分析（如图6所示）

当风机盘管温控器在H档（高速挡）运行时，No. 1盘管副绕组中电流流向为U1 → P1 → W1 → X1 → V1，而 No. 2盘管中的电流分两条途径流通：

U2 → P2 → W2 → X2 → V2

                       ↓

                     W1 → X1 → V1

通过以上分析可知，在No. 1盘管的副绕组中，除流过本风机盘管的额定电流外，同时还流过No. 2盘管副绕组中的电流，也出现了局部转移电流。将使No. 2盘管电机的输出功率下降，而使No. 1盘管电机绕组输出功率超过其额定功率，并导致绕组温度升高，出现在低速运行时可能出现的故障。

假设在低速运行时，W1 - X1绕组由于发热导致匝间短路，若Z = 0时，则其电流流向如图7所示。

当No. 1的风机盘管W1 - X1绕组烧毁后，整个并联电路的电流流向发生了改变，设风机盘管仍在L档（低速档）运行时，No. 1盘管主绕组中的电流流向为U1 → V1 → X1 → W1，而No. 2盘管中的电流流向则分为两种可能：

U2 → V2 → V1 → X1 → W1

            ↓

           X2 → X1 → W1

由于中间绕组X1 - W1阻抗为零，则AC 220 V电压将加在U1 - V1 - X1绕组和U2 - V2 - X2绕组上，由于阻抗的减小，导致No. 1和No. 2绕组运行时电流增大，相应地V1 - X1绕组中的电流也将增大，导致这段主绕组可能被烧毁，若局部转移电流最终致其烧毁而断线，则No. 1绕组在断线后，电流通过No. 2绕组又形成新的回路，导致故障进一步加大。

此时，No. 1和No. 2的风机盘管电流都将流过No. 2的风机盘管X2 - W2绕组，此时电流降低，导致绕组不能工作在额定功率，降低了效率，同时由于两个风机均在运行，因此也不容易发现故障，导致故障不能排除。

并联的风机盘管数量越多，各绕组阻抗差异会越大，绕组之间的电流转移也越大，则发生故障的几率就越高，电机损坏的可能性也会越大。

风机盘管并联解决方案

通过以上分析可知，并联风机盘管直接接入温控器三速开关端的做法，风险是比较高的。如果在接入时，选择型号相同的电机，并尽量减少并联的风机盘管数量，可降低电流转移的大小，对于不同型号的电机，尽量不进行并联操作。

如果需要简化风机盘管控制方式，使用一个温控器实现对多个风机盘管的控制时，则应对原有控制电路进行改造，如图8所示，将各个并联风机盘管的高中低速回路互相隔离，以解决风机盘管并联运行时出现的上述故障。

在不影响温控器对盘管控制的前提下，在温控器的低速、中速和高速输出端和L线之间，分别增加低速、中速和高速中间继电器（LKA、MKA、HKA），通过低、中、高速中间继电器的输出接点，控制风机盘管低、中、高速绕组的接通和断开。

经此控制回路后，并联运行的风机盘管改为分列运行，避免了风机盘管因并联运行绕组烧毁的事故发生。

同时，为保证温控器，特别是智能温控器的低、中、高输出端在转换时可能存在的短暂并联情况或各中间继电器的触点竞争问题，在低、中、高速中间继电器回路中加入互锁触点，从根本上避免风机盘管直接并联情况的发生。

以图8为例，对增加控制回路后的并联风机盘管电路分析如下：

a. 当风机盘管智能控制器L档（低速档）闭合时，低速中间继电器LKA所在电路接通，LKA的常开辅助触点接通，同时将中速中间继电器MKA和高速中间继电器HKA所在的电路断开，这样即使温控器的低、中、高输出端在转换中出现短暂的同时闭合现象，也可避免风机盘管并联情况的发生。

b. 另一方面，LKA的常开辅助触点接通No. 1和No. 2盘管的低速主绕组回路时，由于在No. 1和No. 2盘管的中速、高速绕组回路中接入了中间继电器MKA和HKA的辅助触点，而此时MKA和HKA处于失电状态，辅助触点断开，不会形成如图6所示的局部转移电流，也就不会再造成风机盘管绕组的烧毁事故。

c. 当风机盘管温控器M档（中速档）和H档（高速档）闭合时，情况与L档（低速档）闭合时相同。

通过以上分析可知，一个温控器控制多台风机盘管时，不能简单地将风机盘管的低、中、高速端直接相接并联运行，这种接线方法将导致风机盘管有发生烧毁事故的可能，如需要采用一对多的控制方式，则必须对控制电路进行改造，以保证风机盘管的安全运行。

---

作者：

廖昕，深圳市建筑设计研究总院有限公司，高级工程师，副总工程师。