Системный подход к поиску неисправностей vrf систем кондиционирования
Автор: Брух Сергей Викторович.
Группа компаний «МЭЛ» – оптовый поставщик систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries.
www.o-b-d.ru Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В качестве предисловия вспоминаю ежегодное новогоднее развлечение советского периода: ремонт гирлянды на елку. Что-то около 30 лампочек, соединенных последовательно, при этом одна (или несколько) из них не работает. Необходимо найти неисправные. Понятно, что при последовательном измерении сопротивления каждой лампочки в худшем случае придётся сделать 29 измерений. Это решение «в лоб» предполагает, что измеряющий — это очень старательный, но глупый человек, имеющий к тому же много свободного времени, которое он тратит на проверку лампочек. Разделим всю гирлянду на 2 равные по числу ламп группы и с помощью того же прибора, которым производилось 29 измерений, померяем уже не отдельную лампочку, а сопротивление целой группы ламп. Определить группу с перегоревшей лампой таким путём не составит особого труда. 2й шаг. Используя тот же самый алгоритм, делим группу с неисправной лампочкой ещё раз на две части и опять меряем сопротивление двух новых групп и т. д. до нахождения перегоревшей лампы (шаги 3, 4, 5). Несложно подсчитать, что, где бы ни находилась перегоревшая лампа, мы найдём её в нашей гирлянде максимум за 5 измерений, в гирлянде из 16 ламп — за 4 измерения. Вот это и называется торжеством разума или использованием системного подхода.
Поиск неисправностей на VRF системах кондиционирования воздуха во многом автоматизирован и не вызывает трудностей у монтажных и сервисных организаций. Фактически, при запуске система сама себя тестирует и выводит данные: либо о нормальной работе, либо о наличии каких-либо проблем.
Где выводится информация об ошибках в работе VRF системы (на примере VRF системы КХ6 Mitsubishi Heavy Industries):
Во-первых, плата управления наружного блока (рис. 1). На плате наружного блока присутствует дисплей, с помощью которого система сигнализирует о том, нормальна ее работа или нет; какие именно сбои произошли в системе; текущие параметры работы кондиционера. В случае наличия неисправности световой индикатор LED1 (красный) мигает или горит. Если неисправностей система не обнаружила – индикатор LED1 выключен.
Рис. 1. Индикаторы работы VRF системы кондиционирования серии КХ6 Mitsubishi Heavy Industries.
Во-вторых, индивидуальные проводные пульты управления (рис. 2). Информация об ошибках выводится в виде надписи: Е:XX. Например: Е:01 – неправильное присоединение пульта управления.
Рис. 2. Индивидуальный проводной пульт управления RC-EX1 Mitsubishi Heavy Industries.
В-третьих, на самих внутренних блоках находятся световые индикаторы, отвечающие за отображение работы внутреннего блока. Если световой индикатор работы внутреннего блока мигает – это говорит об ошибке в VRF системе (а также о режимах размораживания, возврата масла, пробного пуска и сбоя питания).
VRF система кондиционирования КХ6 Mitsubishi Heavy Industries позволяет в режиме самодиагностики находить множество ошибок, возникающих из-за: неисправного оборудования, неправильного проектирования, монтажа или пусконаладочных работ. Всего система диагностирует 63 вида различных неисправностей и отображает их код на внутренних и наружных блоках, а также пультах индивидуального и центрального управления. По данному коду сервисный специалист легко найдет неисправность и способ ее устранения. Однако данная статья посвящена в основном другому случаю – дело в том, что VRF система является сложным многоэлементным устройством. Поэтому часто возникают неисправности, которые не попадают в те 63 вида, диагностируемые системой. Либо определенный код ошибки может быть вызван различными неисправностями. И тогда их поиск целиком ложится на знания и умения сервисного инженера, причем время на этот поиск всегда ограничено.
Чтобы быстро найти причины неисправности кондиционера, не нужно хаотично перебирать все возможные варианты – это займет много времени. Нужно воспользоваться таким методом как системный подход и определить, в какой подсистеме кондиционера произошел сбой. Что обозначает термин «системный подход» для поиска неисправностей в VRF системах? Это анализ всех внутренних и внешних элементов (подсистем), которые взаимодействуют и влияют друг на друга и логическое понимание того, что может привести к неисправности.
Во-первых, необходимо понимать, из каких элементов, или, точнее, подсистем, состоит наш кондиционер.
VRF кондиционеры конструктивно состоят из следующих элементов:
- Внутренних блоков.
- Наружных блоков.
- Пультов индивидуального управления.
- Пультов центрального управления.
- Фреоновых трубопроводов.
- Дренажных трубопроводов.
- Управляющего кабеля.
- Питающего кабеля наружных блоков.
- Питающего кабеля внутренних блоков.
С другой стороны, функционально, VRF системы кондиционирования состоят из следующих систем:
1. Систем фреонового контура (теплообменники, компрессоры, клапаны регулирования, трубопроводы и т.д.);
2. Систем питания и управления (платы управления, платы связи, автоматические выключатели, кабель связи, кабель питания и т.д.);
3. Систем воздушного охлаждения (вентиляторы, воздуховоды, воздухораспределители).
4. Систем водоотведения (дренажные насосы и дренажные трубопроводы).
Наша система кондиционирования взаимодействует с внешними системами со своими характеристиками, которые тоже влияют на ее работу (рис. 3):
- Система электропитания (напряжение, частота, фазность и т.д.).
- Наружный воздух (температура, влагосодержание, скорость ветра и т.д.).
- Внутренний воздух (температура, влажность и т.д.).
Рис. 3. Структурная схема VRF системы кондиционирования.
Этапы поиска неисправности VRF кондиционеров на основе системного подхода должны быть следующие:
Этап 1. Выявление признаков неисправности.
Этап 2. Углубленный анализ признаков неисправности.
Этап 3. Составление перечня возможных неисправных функций.
Этап 4. Локализация неисправной функции.
Этап 5. Локализация неисправности в системе.
Этап 6. Анализ отказов.
Этап 1. Выявление признаков неисправности.
Первый этап предлагаемого логического подхода к анализу неисправностей заключается в выявлении признаков неисправности. Прежде чем принять решение о необходимости ремонта устройства, следует проверить, как оно функционирует – правильно или неправильно. Все системы кондиционирования предназначены для выполнения конкретной задачи – поддержание требуемой температуры внутреннего воздуха в обслуживаемых помещениях. И если эта температура не поддерживается – это уже повод задуматься о правильности функционирования системы VRF. Принципиально проявление неисправности возможно по двум сценариям:
- Отказ устройства. Отказ кондиционера – это простейший вид признака неисправности. Отказ кондиционера означает, что либо все устройство, либо его часть не работает и, следовательно, не подает признаков «жизни». Например, отсутствие реакции внутреннего блока на сигналы пульта управления говорит о полном или частичном отказе кондиционера.
- Ухудшение функционирования. Когда кондиционер работает, но результат функционирования не соответствует техническим характеристикам на него, имеет место ухудшение функционирования. Быстрое устранение ухудшения функционирования очень важно, т.к. малая проблема впоследствии может привести к более серьезной неисправности и полному отказу устройства. Например: возможна ситуация, когда внутренний блок кондиционера «дует», и воздух выходит из кондиционера немного охлажденный, но его производительность снизилась.
Огромная помощь для анализа работы системы оказывается самой системой. Тестирование и выявление ненормальных параметров выдается с помощью кодов ошибок, которые приведены в таблице:
Таблица 1 . Расшифровка кодов ошибок для серии КХ6 Mitsubishi Heavy Industries.
Этап 2. Углубленный анализ признаков неисправности.
На втором этапе более или менее явные признаки неисправности кондиционера необходимо подвергнуть детальному анализу. Необходимо «погонять» кондиционер в разных режимах, чтобы понять, когда именно появляются признаки неисправности, в каких режимах работы или при каких условиях его эксплуатации.
Например, снижение производительности дальних по фреонопроводу внутренних блоков возможно: либо из-за местного сопротивления (залом, засорение, некачественная пайка) дальнего участка трубопровода, либо из-за снижения производительности наружного блока VRF. Включение только дальнего внутреннего блока на системе покажет более детальное проявление неисправности – во всех режимах, либо только в режиме максимальной производительности системы. Если один включенный блок заработает как нужно – засора нет и дело, скорее всего, в общем нехватке расхода фреона.
Для более глубокого анализа признаков неисправности VRF системы КХ6 Mitsubishi Heavy Industries предназначена специальная бесплатная программа – Mente PC, с помощью которой сервисный инженер может быстро определить множество параметров работы системы (рис. 4). На каждом наружном блоке есть порт RC-232 для подключения ПК напрямую без дополнительных адаптеров.
Рис. 4. Подключение программы тестирования системы и отображение информации.
Программа выводит практически все параметры работы в удобном виде: в режиме реального времени показания всех температурных датчиков внутренних и наружных блоков, высокое и низкое давление в системе, величины открытия регулирующих клапанов, количество и производительность работающих компрессоров Mitsubishi Heavy наружных блоков, сохранение истории ошибок с момента запуска системы.
Этап 3. Составление перечня возможных неисправных функций.
На данном этапе необходимо внимательно рассмотреть признаки неисправности, подумать и задать вопрос: «Где может находиться причина неисправности кондиционера, чтобы она могла быть источником выявленных признаков неисправности?». Чтобы ответить на этот вопрос, от специалиста по сервису систем кондиционирования требуется знание элементов системы кондиционирования и их функций. И на основе этого знания требуется определить возможные нарушения функций элементов системы. Причем важно понимать, что система кондиционирования воздуха состоит из многих сотен и даже тысяч деталей, и найти неисправность путем методичной проверки функционирования каждой из них очень долго и практически невозможно. Поэтому нужно уметь делить систему на группы элементов, которые в дальнейшем подвергнутся более детальному анализу в случае неисправности данной группы.
Например, снижение производительности всей VRF системы по холоду может быть вызвано многими причинами (засор, залом, утечка фреона, загрязнение теплообменников, неправильная адресация системы и т.д.) и мы не знаем, что же именно привело к этой проблеме. Однако мы можем разделить все возможные неисправности на две группы функций: проблемы с фреоновым контуром и проблемы с системой управления. И в дальнейшем приступить к определению конкретной проблемной функции.
Этап 4. Локализация неисправной функции.
Когда мы определили возможные неисправные функции или группы, нам необходимо дифференцировать неисправность и понять, в какой именно группе функций она находится. На данном этапе мы приступаем к физическим измерениям параметров работы системы с помощью стандартных контрольно-измерительных приборов и интерпретации полученной с помощью них информации. Важно руководствоваться следующими принципами:
- Методом исключения проверять функциональные группы. Необходимо методично проверять каждую функциональную группу с целью определения правильности ее функционирования и находить неисправный узел функционирования. Например, мы не знаем, почему не охлаждает внутренний блок, хотя остальные внутренние блоки системы работают нормально. Либо проблема с доступом фреона к блоку, либо проблема с системой автоматики. Часто помогает в этом случае режим ТЕСТ, запущенный с наружного блока, в котором все клапана на внутренних блоках принудительно открываются на максимум и наружный блок выдает максимальное количество хладагента в систему. Если данный внутренний блок вообще не включился – проблема с системой автоматики (отсутствие связи между наружным и внутренним блоком, неправильная адресация, разрыв кабеля связи, выход из строя платы связи и т.д.). Если включился, но не охлаждает – проблема с фреоновым контуром (засор, залом, неправильная пайка, перепутан фреоновый контур и т.д.).
- Выбор контрольных проверок производить по принципу максимальной полезности и минимальных затрат труда. Необходимо делать в первую очередь те измерения, которые с одной стороны дадут максимум информации и значительно сузят круг поиска, с другой стороны требуют минимальных затрат времени для проверки. Например, мы определили, что происходит снижение производительности всей системы кондиционирования по холоду. Возможными причинами проблемы могут быть: неправильная пайка газовых тройников или неверное количество фреона в системе. Чтобы понять первое необходимо разобрать систему и визуально посмотреть, нет ли заниженного сечения. Вторая причина может быть обнаружена путем проверки давления в жидкостном и газовом трубопроводах на наружном блоке. Понятно, что проще и быстрее проверить давление.
Этап 5. Локализация неисправности в системе.
На данном этапе мы должны найти конкретный элемент схемы, который вышел из строя. До этого мы определили, какая именно функция и какая группа элементов не работает и теперь необходимо определить более детально источник неисправности.
Какие существуют методы проверки элементов:
- Проверка параметров работы. Мы знаем, что какой либо конкретный элемент должен выполнять определенные функции и знаем особенности и параметры его функционирования. Необходимо произвести измерения этих параметров для проверки соответствия. Например, система работает на холод, но не переключается на тепло. Возможная причина этого – неисправность четырех-ходового клапана. Для проверки его работы мы замеряем электрические параметры на электродвигателе клапана и по результатам делаем вывод о неисправности клапана либо системы управления.
- Замена элементов на заведомо исправные. Один из многочисленных плюсов систем VRF – модульность конструкции, благодаря которой на одном объекте устанавливается несколько абсолютно идентичных элементов системы: наружные и внутренние блоки, пульты управления. Поэтому если все системы нормально работают, а одна дает сбои, то легко найти неисправный элемент, временно меняя его на исправный с другого блока. Например, внутренний блок выдает ошибку связи Е5, которая может быть вызвана обрывом (плохим соединением) кабеля связи, неисправной платой управления наружного блока, неисправным блоком питания наружного блока. Можно исключить неисправность платы наружного блока, поменяв ее с заведомо исправным блоком. Если ошибка осталась – необходимо проверять остальные элементы. (Конечно, меняя детали на заведомо исправные иногда можно получить выход из строя исправных).
Этап 6. Анализ отказов.
На первом и втором этапе мы нашли и проанализировали признаки неисправности, на третьем и четвертом нашли возможные неисправные функции, пятым этапом мы определили неисправный элемент. Казалось бы – все, но есть очень важный последний этап – анализ отказов элементов. Если мы поменяем отказавший элемент без поиска причин его отказа, вполне может быть ситуация, когда он скоро вновь выйдет из строя. Т.е. нам важно еще найти причину отказа, которая может быть вызвана: неправильным проектированием системы, неправильным монтажом, неправильной эксплуатацией и изначально дефектным элементом системы. Согласно статистике, 90% всех выходов из строя кондиционерного оборудования происходит из-за некачественного монтажа. Поэтому в первую очередь необходимо проверить те факторы (ошибки монтажа), которые могли привести к выходу элемента системы из строя. Например, выход из строя компрессора – короткое замыкание обмоток. Причинами этого может быть перегрев компрессора, который легко диагностировать по следам перегрева на войлочной изоляции. Перегрев компрессора в свою очередь возникает из-за малого расхода фреона при недостаточной заправке системы (или залом трубопровода, засорение фильтров и т.д.).
Некоторые ошибки монтажа.
Залом трубопровода. Приводит к снижению производительности и выходу из строя компрессора по перегреву.
Недостаточная заправка фреоном привела к обмерзанию компрессора.
Заправка жидким хладагентом в газовую магистраль привела к механическому повреждению спирального компрессора.
Интересные и необычные случаи из практики.
1. Е32.
При запуске системы КХ6 (наружный блок FDC450KXE6) система проработала два часа без ошибок. После чего на следующий день выдала ошибку Е32. После выключения и включения автомата питания система заработала без ошибок, однако снова через два дня остановилась по ошибке Е32.
Е32 – ошибка, возникающая при перефазировке трехфазных блоков, проявляется в 50% случаев запуска. После проверки параметров подключения и питающего напряжения выяснилось, что все в норме. Остается перефазировка – но тогда система не работала бы изначально. Парадокс ситуации был в том, что либо есть перефазировка, либо ее нет – среднего положения быть не может. Однако данный пример показал, что может:
Причина – нулевой ток на фазе L3, который выплывает только в случае, если работает один из двух инверторных компрессоров. А это означает, что провод L3 компрессора №2 подключен к токовому трансформатору CT1 на плате и соответственно провод от компрессора №1 подключен на CT2.
Перепутали либо на фабрике, либо в сервисе, когда плату перекидывали.
И пока работает один компрессор – ошибки нет.
На правом клеммнике перепутаны синий и черный провод.
2. Кабель связи.
При запуске системы КХ4 система «видела» только один внутренний блок из одиннадцати, причем в центре системы. Особенностью монтажа являлся тот факт, что кабель связи был выполнен обычным трехжильным проводом, как и кабель питания.
Налицо проблема связи, которая может возникнуть только тремя путями: обрыв кабеля связи, неправильная адресация и неисправность платы связи. После проверки было выяснено, что обрыва кабеля связи не было, адресация выполнена вручную без ошибок.
Но при подключении кабель связи и кабель питания на одном из блоков были перепутаны. Напряжение 220В ушло на линию связи последовательно на все остальные блоки. В результате сгорели предохранители на платах, установленные Mitsubishi Heavy на такой случай.
3. Охлаждение платы инвертора.
Система с наружным блоком FDC280KHXE4 отработала все лето, однако через 2-3 месяца эксплуатации производительность сильно снизилась. Индекс производительности – 120%. Включены все внутренние блоки на охлаждение, уставка 18 град Ц, в помещении 30 град Ц. После 30 минут работы наблюдается снижение частоты вращения компрессора до 20 Гц, увеличение давления кипения и никаких аварий.
Кол-во фреона, чистота теплообменников, напряжение, токи компрессора, температура нагнетания компрессора, датчик низкого давления, степень открытия EEV всех внутренних блоков и сенсоры температур – все в норме.
После обследования системы выяснилось: для охлаждения радиатора силового транзистора есть специальный воздушный канал, и у этого наружного блока за 2-3 месяца в нем появилось “гнездо”, т.е. куча всякого мусора, пух, листья и т.п. Т.к. не было отвода тепла от радиатора IGBT транзистора, он перегревался до 70 град Ц и автоматика снижала частоту вращения компрессора до 20 Гц, чтобы снизить степень сжатия, рабочий ток и уменьшить температуру на радиаторе.
Выводы.
Цель данной статьи – показать алгоритм нахождения неисправности в системах кондиционирования на примере КХ6 Mitsubishi Heavy Industries. Хотя изложенные методики и выводы могут быть легко транслированы на климатическое оборудование любых брендов.
Список литературы:
- КХ6 Mitsubishi Heavy Industries . Manual No. 09·KX-SM -128.
- Роберт Треистр. Системный подход в поиске и устранению неисправностей радиоэлектронной аппаратуры. Москва. 1988 г.
