夏場の熱源機器保守管理

熱源(Heat source)とは熱を発生または吸収して供給する源を
いい加熱と冷却の双方を意味します、つまりは冷温水発生器及び
ターボ冷凍機、ボイラーなどを総称してこう呼ばれるのです。
ビル勤務をされてる方はどこも冷房運転保守管理はこの時期大切
な業務。今年ビル管理1年生の方のためにレクチャーしました。
ALL事務系のテナントビルでは完全個別空調化していても熱源に
よるセントラル方式は今も多数で健在です。
これら熱源装置でもっとも重要な屋外設備が冷却塔でCTとも呼ば
れます。
目的を簡単に言えば水を冷やす設備です。

上にあるモーターで排熱ファンを運転させて下から上に熱気を吸上
げる事で循環水の一部を蒸発させる事で冷却させる。
内部の補給水は蒸発した水を補うための物で循環水の冷却とは
関係してないので勘違いしないでくださいね!
水の入と出の温度差は5℃があれば正常に機能しています。
逆に言えば入りが30℃であれば25℃には冷やせますが20℃とか
には絶対になりません。(設計の仕様のため)
これは冷凍機の冷却水の入と出の温度差が定格で5℃となる様
に設計されてるからで5℃には意味があるのです。
鉄フレームを組んでるのはVベルト交換時に安全帯をつけるなど
の安全対策のためです。(たぶんあまり例がないのでは?)

CTは冷やす設備だから必ず出口側水温度の方が低いのです。
もし冷凍機械が運転してるのに入温度=出温度の状態を発見した
ら即現場に直行して冷却水ポンプと排熱ファンの運転電流を確認
してください。多いのがファンのVベルトが切れて通常20A程度ある
はずが5Aとしかないケース
すぐにベルト交換が必要です。
高所で足元が悪く転倒したら軽症では済まないので安全帯など
装備をしてからベルト交換やグリースアップ作業は行います。
この程度は設備員がする作業なので電気主任も当然です。

通常は冷却塔の温度管理は中央監視PCで遠隔監視しています。
設定すれば入口温度が37℃、出口温度32℃の冷却塔の運転
定格
を超えたら警報を出す事もできます。

グリースアップとはベアリングに定期的に潤滑OILを注油する作業
でこの現場では半年に1回設備員で行っています。
注油し大きく音が低減した場合は回転後に放射温度計で軸受温度
測定を行います。異常な物はそのまま放置するといずれ末期の金属
音が出て最後は軸ロックし過電流により停止に至ります。
グリースアップ作業をしていても消耗品ですから寿命はいつか来ます。
負荷状況、運転時間などあるので寿命判定は難しいのですが新品で
グリースアップを定期的にされるなら毎日運転しても5年は問題なく
使用できると思います。(24H連続運転の場合は要注意)

CTの清掃は保健所の指導もあり月に1回は行っています。
(冒頭で排熱ファンにて吸上ると説明しましたがその時に水槽内の
菌類まで近隣の建物に屋上から飛散させる事になる)
清掃後に水を張りますがその前に配管中のエアー抜きが必要です。
それが不完全で冷却水ポンプを運転するとエアが水をブロックする
ためCT内に水が入らなくなるのです。
通常運転中で配管にエアが混入してCTが機能不能になった事は私は
経験ありません。でも冷却水ポンプの電流値が通常値か確認し、水が
CT内を循環しているのか?

冷却塔の入口温度が37℃、出口温度32℃になったらその冷凍機械
はMAX状態なのでそうなる前に2台目、3台目の冷凍機械を運転せね
ばいけませんがそれを自動で行うのを冷凍機の台数制御と言います。
ただ私の知る限り冷凍機の台数制御は熱源の冷水の水量と温度を
読んで熱量計算しながら行うので冷却塔の温度で冷凍機の起動停止
を行うタイミングにする事はないです。
一番簡単なのは冷凍機の冷水流量を4-20mA信号に変換してその
値に動作点を設定して台数制御する方式です。

"冷凍機の能力<冷やすのに必要能力"の状態になると部屋温度が
上昇する事で各空調機の冷水バルブの開度が増加して冷水流量は
どんどん増えていきます。
逆に"冷凍機の能力>冷やすのに必要能力"になると冷水バルブ
は閉鎖して冷水流量が減っていきます。
だから冷水の流量を監視してれば冷房の程度というのがわかる
のでそれで冷凍機械の台数制御をするのがもっともシンプルな台数
制御と言えます。(今は温度も読んで熱量計算しより正確に行う)
こういう風に冷水流量が変化するわけですが圧力変動を最小限
にするために圧力調整装置(弁、インバーターポンプ)というのが
あります。基本的な冷房システムはこんな感じで現場が違っても
大きく違いはないはずです。

これが圧力調整弁という物で上手く機能しないとヘッダーの圧力が
適正に保てなくなります。
負荷が少なくなりヘッダー圧力が高くなると開放する事でポンプにて
加圧送水する一部がこちらに流れ圧力上昇を制限します。
全閉という事は圧力が適正か圧力不足ですがポンプは台数制御
をしてヘッダー圧力は適正値なので適正圧力のため全閉しています。

各階の空調の冷水要求量に対して送水圧力の制御を行う調整弁
で上のそれと目的はまったく変わりません。
私が扱う現場では更に冷水ポンプの1台が可変速になっています。
館内が十分に冷房されるとこの調整弁経由で冷水が冷凍機械に
戻る
ために水は冷たいまま、そうなると場合によっては負荷制御
機能で冷凍機械は待機状態となり停止します。

PIC(圧力指示制御)とTIC(温度指示制御)の言葉は暗記の事!
PICですから現場でそのポイントの現在圧力も指示していますが冷水
を配給するにおいて★この圧力値が基準値あるかが一番重要です
後で述べるポンプからのグランド漏れが酷くこの圧力が低下した事が
あるのですがポンプのグランドの締しろが少なくなったら早めに前の
2本だけでもいいので取替をしておきましょう。
これでそのシーズンは大丈夫ですから冷房OFF時期に全本数のそれ
を取替すればいいのです。
又ポンプ台数制御が故障してもこの圧力は低下する点も要CHECK!
ヘッダー圧力が低下するとは空調機への冷水循環力が低下します。

次に熱源の温度管理ですが現場機械の温度計は最低でも毎日1回
は値の確認をします。(これも通常は中央監視PCで遠隔監視)
空調機と冷房用の水(冷水)を循環させる水経路とCTと内部の熱を排出
する水(冷却水)を循環させる水経路の2WAYがあります。
屋外タイプのため冷温水発生器はケーシング中に本体があるので外から
は見えません。

ケーシングの扉を開けて中に入るとこういう機械のコントローラーがあります。
C(冷房モード)、H(高負荷運転)、P(冷水ポンプ運転中)、P(冷却水ポンプ
運転中)、F(CTファン運転中)と大まかな状態はわかります。
異常停止をした場合はその時に表示されてるエラーコードを確認します。
尚、この現場の冷温水発生器の冷房能力は1台当たり500冷凍トンだけど
資格は必要ありません、それは高圧ガスを使用しないからです。

冷温水発生器は冷媒(水)と吸収液(臭化リチウム)の混合状態を分離する
のに沸点の違いを利用するので冷房なのに過熱(燃焼)装置が必要とし又
分離した後の水を冷却するのに冷却水も必要となるのです。
下にFDF(押込み送風機)がありますがガスを燃やすためでのぞき窓から
バーナーの燃焼状態は確認できます。(1日1回は設備巡回で目視)
ガスを燃料とするのでA重油ボイラーの様にノズルチップが詰まる事はまず
ありません。(業者が定期メンテ時に清掃してくれる程度で十分)
冷房なのにどうして燃やしているのか?と先輩に質問されるかもしれないの
で冷温水発生器の原理程度は知識として再確認しておきましょう。

冷温水発生器は真空状態が保てなくなると冷房できないので自動抽気
装置というのがよほど旧式でなければ通常あるはずです。
冬場はバルブを切替えて温水器にできるので冬は暖房機械となります。
この機械があればビルではターボ冷凍機とボイラーは不要となります。

習ってないからできない、習ってないから知らない、事前に予習くらいできる
でしょう?お客様気分の新米さんは先輩から良い目では見られません。
2回同じ事を習ったら3回目は新米の貴方の番、これが★この業界の暗黙
のルールである事に早く気がついてください★
自分から"私にさせてください"と進言して職場の皆さんに認めてもらえて
こそ人間関係も円滑にできてきます。"ずるい人間"と思われたら働くのが
辛い物となります。資格だけあってもダメです、行動でやる気を示せ!

冷水温度は熱源で冷やすのだから出口温度の方が低い、逆に冷却水
温度は熱源の熱を吸収するので出口温度の方が高い。

部屋温度が設定値となると各空調機の冷水バルブが全閉近くなるため
これらの温度差も小さくなります。
空調機やFCU(ファンコイル)の冷水バルブは開度が変動、つまり圧力
変動が発生するので冷水経路にはバイパス圧力調整弁や冷水ポンプ
のどれかを可変速にする対策がどこの現場でも取られています。

上で説明した2WAYの水を循環させるのがこれらポンプです。
(実際は冷水一次ポンプとかもあるのですがこでは省略)
ただ冬場温水器として使う時は冷却塔は使わないので水を抜きます。
こういうポンプが故障したら冷却塔に送水できなくなりますから巡回
点検の時は必ず圧力、グランド漏れ状態などの確認をします。
(メカニカルシールのポンプならグランド漏れはないです)
圧力計、グランドパッキン交換などは今の職場に来て私は覚えました
が電気担当でも設備員としての対応は最低限できないといけません。
夏場使用してない暖房ポンプで交換は練習すればいいのです。


暖房の場合で申し訳ありませんが空調機の温水入温度と出温度だけど
54℃で入って28℃に下がってるのは空気を過熱するために熱交換さ
れたせいです、冷房なら逆に15℃の冷水が入り22℃の水が出てきます。
いくら軽負荷であってもここに温度差がまったくないのは異常です。
もう少し見てください。
一般の人は圧力はタイヤ空気圧と同じでキロ認識なので下の圧力計を
見て0.6キロと言われるのはもっともです。ですがこの圧力単位はMPa
(メガパスカル)でこれを10倍したら≒キロ圧力
となります。
0.6MPa≒6キロ=水頭圧60m
ビル設備ではこの3単位は頻繁に出てくるので関係を覚えておく事!

時々現場はMPaなのに記録用紙はキロになったりしてますが何事もなく
スムーズに変換して記載するのを先輩は後で見て"あ!できる"なんて
思ったりするのです、さりげなく自分の能力は見せてこそ無理がない
他人の評価ってこんな事の積み重ねで、免許だ資格だと肩書きばかり
を強調しても誰もついてこないです。肝心な日々の事がまずできないと
貴方が資格をいろいろ持ってるなら逆に教えないでこういうとこで貴方
を試す先輩もいると思います。

暑いとクレームがあれば最初に確認するのはそのエリアを担当する
空調機の吹き出し温度SAです。赤いアイコンはモーターが運転して
るわけですがこれが緑だと風が出てないので冷房できるわけありま
せん、SA温度が高いならばまず現地で冷温水制御電動バルブ開度
確認します、故障して全閉状態ならばとりあえずバイパスを30%程度
開けましょう。全開すると今度は寒いと言われるので適時調整を行い
ます。(その間にメンテ業者に連絡されてください)

尚、下が冷温水制御電動バルブでインジケーターはCを示しているので
全閉鎖状態です、こうなっていては冷水が空調機に入らないので冷房
運転はできていません。

設定18℃で現在温度18.7℃だから0.7℃を下げるためのバルブ
への開放出力が緑のバー表示です、現在温度が更に上昇すると
開放出力は自動で上昇していくのです、だから自動制御と言います。
この開放出力がFULLの100%状態では今更設定温度を下げても
意味はないのです。

たとえば設定が25℃なのに部屋温度が30℃、バルブ出力が100%
と言うならばモーター負荷電流が正常で風量もあるならば冷たい水
が空調機に入ってないのです。こういう時に設定をマジで18℃とか
にして様子見をする様な先輩がいる点で設備管理というお仕事は
各自の能力差が相当あります。
学ぶべき相手を間違わない事!

バイパス弁を開けても冷えないならば熱交換器の汚れも稀にある
かもしれません!そこまでならまずはドレンバルブを開けて冷水
その物が空調機まで来てるのか私なら確認します。
まずありないしそんな経験はないけど見るべきポイントは意識が
必要です。ただ熱交換器の汚れで冷えない事がこの現場で過去
1回だけありました。(業者に薬品洗浄をしてもらいました)

実際、前述した台数制御だけでは最善な冷房快適環境にするの
は難しく★上手な冷凍機運用はなるべく機械をON/OFFさせない
運用が必要と私は常に意識しています。
毎日交代で中央監視係を担当するので電気担当だからと冷房
や暖房の事がわからないでは設備では勤まりません。
冷凍機が停止して起動するまでの間に冷水温度が上昇しますが
この時に館内が暑いと利用者からクレームが出る事があります。
冷凍機の能力>冷やすのに必要能力となっているからです。
一時的に7℃まで冷やしているのでよく冷房してると錯覚しますが
空調機側においては冷水温度は大きく変動し過ぎです。

昔のエアコンは上の様に室外機がON/OFFしていたそうですが今は
インバーターで室外機を停止させない運転をしています。
それだけ冷房温度の変化幅が少なく快適なわけですがそういうのに
家で慣れてるので会社で部屋温度の変動が大きいと敏感な方は
苦情を言ってくるのです、ただ冷やせばではなく部屋温度の変化幅
を最小限にするには空調機への冷水温度の変化も最小限にする
必要があります。
これが質の高い冷房と私は思っています。

単純にON/OFFの幅を小さくすると機械の運転・停止が頻繁となり
不調原因となるとメーカーから指導を受けています。
そのため一旦冷水カット機能で停止するとある程度冷水温度が上昇
しないと運転再開できません。
とにかく低負荷でも冷凍機械を停止させないで冷水温度の変化幅を
小さくさせるのが利用者の快適環境につながります。
つまり冷凍機の能力=冷やすのに必要能力を目指します。

冷凍機械の冷水カット設定が7℃ですと冷水設定を9℃にすれば
いいと思えますが負荷が少ないと冷水設定変更だけでは無理な
ので容量制御設定で冷房能力を100%⇒80%とかに落とす必要
があります。(現在使用してる冷温水発生器の場合)
工場勤務時代に使用していターボ冷凍機は高圧モーターの電流
を制限する事で冷凍機の冷房能力を制御・変更できました。
この辺は貴方が扱う事となる冷凍設備の操作方法を参照されて
ください。
これらは負荷条件により変化するのでどういう設定にしたらいいか
試行錯誤でその現場で見つけていくしかありません。

猛暑の9~10月ではどこの現場も停止する事なくFULL運転になる
と思います。外気温度、館内負荷状況により適切な冷凍機台数は
異なりますがたとえばこの時でもし台数制御が上手く機能しなかった
場合です。利用者の少ない平日に勉強会の資料を作成するのに
実験しました。(4台の冷凍機の内、NO3とNO4を最初からOFF)
中央監視PCは機械のON/OFFと状態表示だけなく変化をグラフ
にしたりして分析もできるのです。


下は正常に台数制御が効いてる場合です。
ただ人が作った物ですから時が来れば必ずいつか故障します。
ですから運転員は中央監視のこうした温度の状態も時々CHECK
しないといけません。
業者点検と言っても動作点検で内部のコントローラーなど部品が
いつ壊れるかなんて誰にもわかりません。でも通常10年は大丈夫!

疑問に思う事は影響がない状況があるなら実験してみるのが一番
実際に経験がない者同士で意見交換してもたいした結論なんて
生まれません
、事実による結果から何かが得られるのです。
たとえ1冷の資格を持っていても条件が複雑に関係する状況では
思考だけで容易に正解を得るのは無理、又何かを提案する場合
でもこういう事実dataがある人が正解に一番近いのです。

変な修理をされたエアコンの事例
2年前に飲食店の店長から相談されたケースだけどそこは水冷式の
エアコンを厨房用に設置していたのです。
このファンが自動で運転しなくなり業者に相談したら基盤がないので
修理できないと言われたそうです。
それで電源をかけたらファンのマグネットが即入る様にしたのでファン
だけMCBを手動で入れて使用する様に言われたそうです...ただ
その室外機場所まで行かないといけないためとても不便という相談。

確かに盤内に基盤がありましたが図面もないしこれが故障してファン
が入らないのでしょうね。
そこで私が簡単に改造したのはポンプの補助a接点を利用してファン
の励磁コイルに電圧をかける方法です。これならばポンプは正常に
起動するのでポンプと連動してファンも自動で回ります。
(ファン温度制御の接点がどう見てもなかったのですがあるならその
a接点も直列に入れたらいいのです)
基盤がないが本当ならば普通サービスンならばこの程度はしてあげ
るべきです。怪しい下請け業者のレベルってあんな物なのかな?
工業高校電気の学生さんでもこの程度ならできると思います。

私が思いつくままを記事にしてみましたがビル設備1年生の方に
とっては1個は参考にして頂けたと信じています。


電気主任技術者を目指す方は以上の知識だけではダメです。
まず冷却塔の基本制御はこうです。
水を蒸発させる冷却塔ファン制御と過冷却を防止するバイパス制御
がこれの基本制御ですね。
外気3℃になってONというのは配管の中の水が凍結するのを防止
するシステムだけど真冬は水を抜き冷却水ポンプ電源をOFFにする
のでこの現場では実際機能させません。
寒い地域で冷房運転をするなら当然必要な機能です。

こういう温度制御はTIC制御、T(温度)、I(指示)、C(制御)と言い
ます。CDPとは冷却水ポンプ、TEWは温度検出、CWCはブロー装置
の事で現場でよく言われる言葉です。
バイパス弁はTEWで水の温度を検出してTICでバルブ開度を制御
してるのがわかると思います。
真夏ですとバイパス弁は全閉して全量が冷却塔に通水される必要
があります。
冷却塔のファンも同じ様に別のTEWとTICで発停制御してるのは見
の通りですね。圧力の制御ではPICという言い方をしますが冷却塔
は温度制御なのでPICは必要ありません。
ポンプ台数制御は当然PIC制御となるのは想像できるよね。

もしもこのバイパス弁が全開のままで固着したら水のかなりが
電気で言うショートサーキット状態となり冷却塔に入らなくなり
冷房ができなくなります。真夏なのにバイパス弁が全開してる
のは完全に故障でこの開度も異常時は必ず確認が必要です

★TIC6の制御
冷却水ポンプが起動すると接点Aが閉じてリレーPX5が
ONとなり、①のa接点が閉じる事でR24からのDC24Vが
11番端子にかかり10番端子から信号が出リレーOPX5がON。
するそのa接点が閉じて冷却水バイパス弁が開く。
逆に閉める場合は12番端子から信号が出てリレーCLX5が
ONとなりそのa接点が閉じて冷却水バイパス弁が閉まる。
電磁弁は全開か全閉しかないけどこれは電動弁のため
冷却水入温度を計測しながら9~7番でその情報を受ける。
その温度を見ながら適当なバルブ開度になる意味です。
13~15端子はこのバルブの実際開度を入力しています。

停止中はダンパーやバルブを全閉するのが原則ですから
冷却水ポンプの運転が停止すると②のリレーPX5のb接点
が閉じる事でリレーCLX5に電圧をかけて冷却水バイパス弁
を全閉にしてしまいます。

★TIC5の制御
冷却水出温度を計測しながら9~7番でその情報を受ける。
冷やす必要があるならまずリレーCFX5がONとなり1段目
の冷却塔ファンが運転してそれでも冷えないならば
リレーCFX6がONとなり2段目の冷却塔ファンを運転します。
点検調査する上で大切なので赤横線で引いた部分にある
番号でこれが盤の下とかにあるターミナル配線にマーク
してあります。

たとえば2段目の冷却塔ファンが運転しないならば番号
82と83の外部入力線を外して導通を測定します。
もし運転すべき温度条件なのに導通がなければリレー
CFX6の取替が必要な場合もあります。
又冷却水バイパス弁が開かない場合は90と92番間にて
DC24Vが出力されてるのか計測すれば故障がバルブ側か
その手前かもわかるでしょう。
とりあえず不具合が発生した場合は関係する番号の線に
緩みがないか増し締めCHECK
程度はしてください。
その程度は現場の電気担当技術者としてすべきです。

これは冷却塔内部の水の濃縮を防ぐ物で槽内の水が汚れて
電気伝導度が設定より上昇すると水を補給する物で冷却水
ブロー調節器
と言います。
これも冷却水ポンプと連動してるのでPX5接点が絡んで
いるのがわかります。
(冷房運転してない時は水の給水はしない仕組み)
PX5接点が閉じた状態で必要に応じてNO出力の信号で
給水バルブが開放し水が給水されます。

これがブロー調節器コントローラー本体です。
通常これの設定変更操作はしませんが電磁弁の開閉動作を
確認したい時に変更して点検します。
電磁弁に開出力が出てる時はblowdownが点灯します。
デジタル表示が電気伝導度を示していてたとえば70で電磁弁
開放で60で閉鎖ならこの50の表示で給水されてるとしたら
電磁弁本体の何かの異常、逆にblowdownが点灯してれば
コントローラーの故障。電気担当はそういう見方をしてください。
業者を呼ぶのでも正確な状況報告ができないと修理は後日で
費用まで余分にかかる事もよくあります。そのために電気主任
技術者がいるのですから!

これがコントローラーにより制御される現場の電磁弁ですね。
電磁弁は電動弁と異なり全開か全閉しかないので故障という
のはそう多くなく配管内の錆などが固着して給水が停止しない
事はよくあります。
上の操作で何回か電磁弁を強制的に開閉させたら軽い異物なら
取れて正常な状態になる事もあるので試します。

ただ冷凍機が停止したら強制停止するべき物が夜中ずっとここから
水が出たままで放置しておくと相当量でそれをずっと気がつけないで
水道検針の時にいつもより数百万円も水道料金が高い事態に!
そうなると管理会社はオーナーに弁償する事になるでしょう。
意地の悪いオーナーでは年間管理費の値下げを要求してくるかも?
そうなると現場の人も笑って許してはもらえませんよ。
ですから冷凍機というのは停止したら1回は冷却塔の内部を確認
しなければいけません。

又昼間運転中の巡回時に冷却塔内部の水が綺麗なのにブロー調節器
から給水されていたら"おかしい"と気がつかないといけません。
二重のCHECKを怠った結果ですから現場の責任も追及されます。

余談ですが冷却塔運転中はブロー調節器ではない通常の給水用
ボールタップから水が出てるのは正常です。
(冷房負荷が下がり冷凍機が自動停止してる場合に限りほとんど
出てないケースはありえます)
現場を見た事がない人のために、運転中はこんなにたくさん水が
連続給水されるのです。

冷却塔は水を蒸発させて水を冷やしているのですから蒸発した分
の連続補給が必要

もし運転中に給水用ボールタップから水が出てないと槽内の水位が
低下して最悪CDP(冷却水ポンプ)の空転でポンプ焼きます。
その前にキャビテーションを起こして振動するかもしれませんね。
同じ給水でもブロー調節器と給水用ボールタップは目的が違うのです。
ただ冷却塔停止中はいかなる給水もあってはなりません。
停止中の給水は水漏れですから至急修理対応をされてください。
電磁弁は交換しかありませんが底を叩いたら電磁弁でも復旧する
ケースがあります。
錆というより内部で固着していたのでしょうが硬くて開閉できない
ハンドバルブは底を軽く叩くと嘘みたいに回復するケースが
多いのですがそれと同じ理屈ですね。(業者から習いました)
ただラッキングとか撤去しないといけないので少し手間です。
受水槽の給水FMバルブのパイロット電磁弁が開いたままで
満水警報が出た時にそれをしたら正常になった経験はあります。
こういう場合同じ不具合が短期間で連続したら電磁弁本体の
交換が必要となります。



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