太陽能熱水工程系統——電氣部分引起的故障的排除

　　太陽能熱水工程的故障，約80%來自電氣故障。但電氣故障的處理并不困難，只要找到來源，就可以快速解決。

　　一、傳感器的故障

　　1.溫度傳感器

　　在太陽能熱水工程中，為了比較精準探測，一體式的傳感器往往只作為溫度傳感器，水位傳感器采用另外一只相同的傳感器，也就是說要用兩根相同的水位水溫傳感器。溫度傳感器碰到的主要問題是由于太陽能水箱一天要經過冷熱幾次的變化，加上傳感器本身有微小的電流傳入水中，如果當地的水質不好，雖然傳感器的外部是用不銹鋼做的，但電位差還是造成傳感器桿和螺紋端的腐蝕、穿孔，這樣水就進入傳感元件接線處，造成傳感元件腐蝕斷線，或是接線兩頭產生電阻，改變了傳感器的輸出值。故障的體現就是水溫顯示不準。比如50℃的水溫，有時卻顯示30℃。這都說明傳感器有問題，要更換。拆下傳感器后，就可以清楚地看到腐蝕的痕跡。

　　2.水位傳感器

　　目前水位傳感器主要是兩種，一種是導電式的，一種是浮子式的。導電式由于傳感器本身依靠微電流來探測水位，因此在它與水箱之間形成電位差，很容易結垢和腐蝕。浮子式的沒有電位差，但如果水的質量不好，泥土會附著在浮子上，造成浮子卡住，不能上下浮動。水位傳感器的故障現象是：水位顯示嚴重不準或者沒有顯示。由于錯誤的傳感信號，造成控制儀誤動作，最常見的就是無水了，水位傳感器卻還傳遞有水信號，結果造成電加熱器“干燒”燒毀。導電式傳感器處理的辦法是更換新的傳感器。浮子式的傳感器可以將浮子脫下來，清洗干凈后仍可以使用。

　　導電式傳感器的壽命一般為1～2年，不同的水質差別很大，有的幾個月就出問題了，有的3年以上還好好的。浮子式傳感器對水質要求不高，壽命一般在5年以上，但成本比較高。經過十幾年的開發應用，導電式和浮子式的內部電路是一樣的，它們之間是可以互換的。

　　二、電加熱不起作用

　　這個故障在太陽能工程中最常見，主要是控制系統故障和電加熱系統損壞，表現為在沒有太陽時用戶加熱數小時，溫度一點不升，或者與以前加熱比較溫度上升很慢，這說明電加熱損毀了或者部分燒毀了。造成電加熱效果不好、部分電加熱器燒毀的現象最多。必須注意到，造成電加熱器燒毀的原因往往是控制器和傳感器的故障弓I起的。

　　1.控制部分故障

　　(1)傳感器出現故障，在水箱無水的情況下，傳遞出有水的信號。控制器在無水的信號情況下仍然給出電加熱的執行動作(這種情況較少見)，造成電加熱器“干燒”，一般在數分鐘內燒毀。

　　(2)電路出現短路，現象是整體控制柜空氣開關跳閘。電路出現斷路則電加熱不起作用。一般電加熱器燒毀，電熱絲燒斷的現象較多。為此在檢查電加熱的同時，應該檢查控制系統是否是故障的源頭。檢查的辦法是：將控制電加熱器的空氣開關斷開，將水位傳感器(探頭)人工設置為低水位狀態(可以采用將探頭從水箱拔出或者將探頭的水位導線切斷一根設法創造一個低水位狀態，辦法有多種。)此時控制器應顯示為低水位，如果仍然顯示高水位，比如50%以上，則說明傳感器故障，應更換傳感器。

　　新的傳感器裝上以后，在無水的狀態下，控制儀仍然顯示高水位，則說明控制儀故障，要更換控制儀。將控制系統設置在無水的狀態下，分離控制電加熱的空氣開關(或其他開關)，切斷電加熱的供電線路。然后人工手動啟動控制儀電加熱功能，用萬用表測量電加熱端口是否有220V電壓，此時好的控制儀端口應該無電壓，如果有電壓，且在150V以上，則說明控制儀有問題，必須更換新的控制器。如要更完整地檢查控制儀，可以將電加熱再設置在自動狀態，在電加熱時間段(設置在缺水狀態下)，電加熱輸出端是否有電壓輸出，如有220V左右的電壓則說明控制儀還是有故障的應該更換。

　　應該指出的是，控制儀的故障是比較少的，控制系統的故障大部分是傳感器失靈引起的。

　　2.電加熱器故障

　　在太陽能熱水工程中，電加熱系統由于電流大，加熱器又處在高熱狀態，系統一旦有點問題，都會造成電加熱系統的損壞，所以電加熱器損壞的故障較多。一般1t以上的工程，都安裝2個以上的電加熱器，多個電加熱器同時損壞的情況很少，一般都是其中一兩個損壞。

　　(1)判斷電加熱器損壞的檢查的方法是使用帶鉗表的萬用電表，檢查系統處在電加熱狀態時電加熱器是否有電流通過，如果有電流，證明加熱系統正常。如果沒有電流，則電加熱系統可能損壞。

　　(2)如果沒有帶鉗表，可用萬用電表電阻10Ω擋，量加熱器出線端的電阻(此時應脫開加熱器的導線)，應該在3Ω以下，幾乎處在導通的情況下，再量送往加熱器兩端電線端子的電壓，應該在200V左右，如果加熱器沒有電阻或者阻值在1kΩ以上，可以斷定加熱器損壞。如果量不到電壓，說明加熱器以上部分有故障，應進一步查找。

　　(3)如果沒有電壓，則應檢查控制儀的電加熱的輸出接口是否有200V左右的電壓，如果沒有則斷定控制儀損壞。如果電壓正常，則可以斷定線路問題，應對線路進行檢修。

　　3.線路故障

　　這也是太陽能熱水器常見的故障。

　　(1)造成線路故障的原因常見如下：

　　①安裝時沒有固定好，造成線路隨風飄動，時間久了，內部線路疲勞斷開。

　　②布線管道排放和密封不好造成進水積水，線路接頭處接觸不好，造成控制系統的故障。尤其是傳感器的線路出現漏電和爬電現象，造成控制系統的故障。

　　③老鼠的侵害，電線被咬斷。

　　④線路內部接觸不良，發熱;導線原來存在局部質量問題，電流一大，燒斷導線。用于電加熱的導線最常出現這種故障。

　　(2)檢查的辦法：將兩條或兩條以上的導線一段線芯連接起來，用萬用表低電阻擋(比如lOΩ)測量導線的通斷。還有采用大頭針循跡的辦法找出故障點。

　　根據通斷的情況，采用順藤摸瓜的辦法來找出故障的導線和導線的故障點。導線故障的排除比較簡單，不再說明。

　　由于電加熱器系統的故障比較多，因此在設計太陽能熱水工程的控制線路時，對電加熱器系統最好將電加熱器分成幾組，每一組用一個空氣開關控制，一旦哪一組出現問題，可以立即切斷供電，其他組可以繼續工作，不至于影響整個系統的正常運行。

　　三、一些用電器的故障及判斷

　　1.水泵故障

　　(1)燒毀或者斷路太陽能熱水工程中的水泵由于頻繁使用，或者是淋雨和水淹，容易燒毀。判斷的方法是用萬用表電阻1kΩ擋(必須先將水泵與電源線脫開)，一只表針放在電機的一個出線端，一只表針觸到電機的金屬表面，這時應該阻值很大，一般在100kΩ以上;如果阻值很小，比如幾千歐說明水泵局部有短路，內部絕緣被破壞;將萬用表兩只表針分別接觸水泵電源進線，水泵開關設定在開的狀態，這時萬用表的數值應在幾十歐到200Ω，如果很小，接近于零，說明水泵內部有短路，如果測得電阻值很大，有好幾千歐，說明水泵內部導線斷了。以上情況都說明水泵壞了，要拿到電機修理店更換內部線圈和作其他的方面的修理。

　　(2)水泵自動系統的故障在小型太陽能熱水系統中，較多的使用一些帶自動功能的水泵，比如韓進水泵(韓國產品，國內生產)以及功能相近的產品，這一類水泵價格比較便宜，在小型的工程中經常使用。由于這些水泵配套比較便宜的壓力開關和其他配件，可靠性下降，用于家用故障不多，但在小型工程中，使用的時問、啟動的次數和輸送水量(水量大，結垢加劇)都大大增加，所以比較經常出現故障。

　　①水泵水流開關損壞由于水流開關工作在熱水環境下，比較容易損壞，檢查的辦法是卸下水流開關，在水泵通電的情況下，用螺絲刀捅進水流開關，給水泵一個泵水的信號，水泵應能馬上啟動，如不能啟動，說明水流開關失效，應該更換水流開關。做這個測試時也要注意開關內磁門的開啟度，如果開啟達50%以上水泵還不啟動，就要考慮水流開關的靈敏度下降了，是否滿足設備的運行情況，不行也，要進行更換。

　　②壓力繼電器損壞還有一部分水泵的啟動是依靠壓力繼電器作為開關的，由于太陽能熱水工程用水的人較多，水泵供水時動作十分頻繁，造成壓力繼電器觸點頻繁接觸，壓力繼電器的觸點磨損較大，由于電弧的作用造成觸點燒黑，產生電阻。此時可用砂紙將觸點的燒黑部分磨去，就可以恢復使用。如果這樣做還不行，那只有換掉壓力繼電器。一般壓力繼電器還分為幾個壓力段，購買的時候盡量與原產品一致，如果買不到相同型號規格的，可以買相近規格的，換上后，可調整繼電器上的螺絲，使水泵正常工作。壓力開關見圖8-3，開關內部見圖8-4，系統原理參考第五章第四節的內容。

　　③壓力罐的故障壓力罐見圖8-5，其原理見圖8-6。壓力罐的外殼是鋼制的，內部還有一個橡膠的氣囊，橡膠氣囊充滿氮氣，作用是使得氣囊中保持一定的壓力。當系統水壓升高時，部分水進入壓力罐，當系統壓力降低時，這些水又被壓出壓力罐，壓力罐對水系統起到一定的平衡水量和壓力的作用，可以避免補水系統頻繁啟動，對水泵和壓力繼電器起到保護的作用。壓力罐的橡膠氣囊還起到隔離水和氣罐壁的作用，保護氣罐不會被水腐蝕。但是由于國內橡膠的質量與進口產品存在差距，在熱水的作用下，橡膠氣囊容易老化、破裂，造成壓力罐穿孔。還有就是原來充入氣囊的氮氣泄漏，造成原來設定的壓力消失。前面的故障處理的辦法就是更換，后面的可以嘗試將一定的氣體充入壓力罐，使其產生一定的壓力，一般在0.1～O.2MPa，最大不超過0.5MPa。

　　2.電磁閥的故障

　　(1)電磁閥斷路見本章第二節。

　　(2)電磁閥漏水由于工作時間較長，比如2年以上，水質較差，容易在電磁閥閥口結垢，造成電磁閥無法完全關斷，漏水將造成水箱冒水，熱量大量損失。判斷的方法就是在斷電的情況下，拆開電磁閥出水口，正常應沒有水流出，如果有水流出，則證明電磁閥漏水。修復的辦法就是更換電磁閥。在條件不允許的情況下，可以采用清除結垢和泥沙后恢復使用。近期發現一些新品牌的新的電磁閥也出現漏水的現象。

　　(3)電磁閥堵塞大部分的電磁閥前端都有一個過濾網，將雜質清除、隔離。這個過濾網經常堵塞，故障現象是不進水。清除雜質后，故障消除。

　　3.定時器的故障

　　小型太陽能工程中，物美價廉的多段時間控制器用得較多，主要控制：進冷水時間，出熱水時間，管道循環和電加熱時間。這種時間控制器的穩定性較好，不易出現故障。

　　(1)控制器屏幕沒有顯示一般是控制器內部電池沒電了。在這種控制器中.

　　為了在斷電時保留原來客戶設定的數據，都裝有一個可以充電的小電池，來維持內部一些元件的工作，主要是為了保留客戶的原始數據，使它在控制器通電后可以按原來設定的時間段動作。但由于電池的容量有限，一旦用戶較長時間不給控制器通電，電池的電量就會消耗掉，這時控制器的設定和時鐘都會消失，如果能及時通電，小電池的電量就可以及時補充。一般控制器內部數據的保留可以維持在半年以上，各個廠家的產品也有區別。克服的辦法就是要經常接通控制器，使小電池及時得到充電。故障的排除辦法就是通電，如果小電池沒有由于放電過量失效，那么過一會兒時控器就可以恢復。如果小電池壞了，那就直接換掉時控器。當然也可以換掉小電池試試，不過較費工費時。

　　(2)內部接觸器燒毀由于被執行元件水泵、電磁閥短路燒毀，或者線路短路，造成控制器內部接頭、繼電器內部燒毀，檢查的辦法就是用萬用表量時控器的輸出端，在接通的情況下，應有220V的電壓;如果沒有，則說明內部損壞，要更換時控器。

　　(3)時控狀態設定相反應注意部分時控器的一種情況：當你設定好時間后，在手動設定時，你一定要將當前的手動狀態設定與你設定的自動狀態一致，然后手動將設定標志移到自動標志下(實際就是設定了自動狀態，否則，時控器的動作將可能跟你設定的狀態相反)。這個內容在第五章有詳細的敘述，不再重復。

　　(4)上一點講過這種控制器的時鐘和狀態是通過內部的充電電池來保持和工作的，而本書介紹的電加熱的時間控制器是由系統進入電加熱狀態來通電工作的，這種控制器應該保留在通電的狀態下才能保持內部電池的及時充電。如果用戶關閉了控制器的電源或者長期關閉電加熱功能，則內部電池放電過量，將會失效，造成時間控制器的故障，修復的辦法就是更換時間控制器。我們在設計時裝了4個時間控制器，實際上并不是個個都用上的，可以將沒用的控制器或作用較小的控制器替換損壞的，達到盡快排除故障的目的。

　　由于多段時間控制器的生產廠家較多，質量有一定的差別，發生的故障也較多。這種控制器由于使用量大，價格比較低廉。所以本書建議一般采用4個時間控制器的方案，如出現某一比較重要的時間控制器損壞，可以用另外暫不用的或者功能次要的時間控制器來替換(參見本書可替換的原理)，達到及時修復的目的。

　　4.溫差控制器

　　溫差控制器在初始設置時比較復雜，使用者要詳細閱讀使用說明書，掌握正確、靈活的使用方法。溫差控制器的故障可以直接從表觀上看出來，比如顯示失常，無法調整，循環無法進行等。用萬用表測量它的輸出端，如在正常應該循環的情況下長時間無電壓輸出，則應該更換溫差控制器。

　　更換了溫差控制器后，要注意暫時不要將輸出接上，因為一旦循環開始，如果在太陽輻射強烈的情況下，就會造成炸管故障。更換循環控制器最好在晚上進行。

　　5.接觸器和小型繼電器

　　(1)接觸器接觸器的故障往往在太陽能工程使用一年以后才會出現，常見的有線圈燒毀和觸點燒壞等，接觸器也是太陽能熱水工程中經常動作的部件，一天動作達幾十次之多，所以要盡量配套好一點的。一般的選用正泰、天正、華通等浙江的正品就行了，價格比較低，也可以勝任一般場合的使用，性價比較高。進口的如法國的“TE”，德國的“西門子”質量較好，一般可以使用5年以上，但價格較高。當一個系統使用國產的接觸器一直出現故障時，就必須考慮加大接觸器的容量和選用進口接觸器了。

　　①線圈燒毀如果接觸器長時間頻繁動作，就會造成線圈過熱，出現燒毀現象，這種現象經常出現在集熱循環接觸器身上。如果接觸器本身質量不好，也會出現燒毀現象，排除故障的辦法就是更換接觸器。

　　檢查的辦法就是用萬用表歐姆擋，測量接觸器線圈的電阻，如果阻值很大，在100kΩ以上，則說明線圈燒毀斷路了;如果阻值很小，比如幾歐以下，則說明線圈短路了。同時在通電的情況下用交流250V以上的擋位測量線圈接頭的電壓，如果測得220V左右的電壓，而接觸器沒有吸合，則說明接觸器線圈壞了。從外觀上看，也能看到線圈燒毀的痕跡。通電情況下，用螺絲刀壓下接觸器的動作塊，系統恢復正常，也說明線圈有問題了。對于真空管工程，這個檢查手段應該在沒有太陽光時才能使用，不然就會炸管。

　　②觸點燒壞觸點燒壞有兩種情況，一種是燒粘住了，這時即使控制器給出斷路信號，接觸器的供電也不間斷;一種是由于觸點接合時，會產生打弧現象，如果觸電的接觸精度不夠或者觸點的材質不好，打弧時就會在接觸面上產生燒焦點，燒焦點的電阻很大，就會影響電流的通過。這樣的接觸動作多了，就會造成觸點接觸不好，時通時斷，接觸器不斷傳出電弧的聲音和電弧的亮光。此時建議更換接觸器，如果電流比較大的接觸器，價值較高，可以拆開接觸器，用砂紙將觸點上的燒焦點磨去，就可以再使用了。用于控制電加熱的接觸器，流過的電流大，就存在觸點燒焦的問題。

　　③機械磨損卡住這種現象經常發生在質量較差的接觸器上。由于經常動作，造成接觸器骨架磨損，磨損到一定的程度，在動作的過程中就卡住了。

　　(2)小型繼電器在太陽能熱水控制系統里，小型繼電器往往作為改變控制電壓和加大控制器控制電流的作用，比如：家用控制器電磁閥輸出電壓為直流12V，而在太陽能熱水工程中，用于控制進水電磁閥或者水泵的往往是220V的交流電，功率也較大，一般達到幾百瓦，這時，選用一個5～10A的小型繼電器就比較合適;一般的選用歐姆龍型的，MY規格的透明小繼電器比較合適。常用的有MY-5、MY-10型等，國內制作的，價格較低，一般可以滿足使用。

　　①觸點燒毀小型繼電器的故障經常出現的是觸點燒毀連接在一起。

　　②磁化小型繼電器是通過線圈吸合簧片來達到通電的目的，由于質量的問題，往往造成吸合線圈磁芯被磁化，此時動作簧片就被吸住了，造成失效。小型繼電器由于外殼是透明的，損壞可以直接從外部看出來，一般不需用儀表檢查。排除故障的辦法就是更換。

　　四、空氣能熱水器的常見故障

　　空氣能作為太陽能的輔助加熱設備已經應用越來越多了，由于空氣能的原理和修理的內容比較多，有其他專門的書籍介紹，這里只是列舉出它經常碰到的問題，作簡單的介紹。

　　1.空氣能的運行次序

　　空氣能正常工作的順序是：通電后風扇運動，水泵循環開始，經過3～4min延時，壓縮機才啟動。這是因為空氣能在工作中一旦停機，內部的壓力仍然存在，此時如果啟動壓縮機，壓縮機的啟動力矩很大，造成無法啟動和壓縮機電機燒毀。

　　由于這種電源突然停止的情形很難判斷，所以一般空氣能，空調機都將延時啟動壓縮機作為常規的動作。了解了這一規律，就不會在機器的延時啟動還未開始時誤斷定機器有故障，匆忙停機檢查。

　　2.傳感器損壞

　　傳感器是一個高技術要求的產品，進口的價格較貴，一般空氣能廠都采用國產的傳感器。但國內產品還不是十分過關，所以故障也比較多。空氣能機主要的傳感器如下。

　　(1)高低壓傳感器主要是檢查在制冷通道中，壓力是否在要求的范圍內。如果不在要求的范圍內，就指示系統停機。當然，如果傳感器本身故障，判斷錯誤也會造成系統停機。一般工程用的空氣能控制儀表都有顯示壓縮機的高低壓，可以從高低壓表中看出目前高壓值和低壓值。一般的控制儀也有故障提示，比如ER一01等，用代碼顯示是何種故障，此時如果在表上看出高低壓正常，而顯示器顯示錯誤誤，那就證明高壓或者低壓傳感器損壞，應該更換。更換高低壓傳感器要通過氣焊更換，應請具有空調維修經驗的師傅解決。一般高壓的停機值是大于2.8MPa，低壓停機值小于0.05MPa。

　　(2)溫度傳感器空氣能控制系統一般設有水溫傳感器，空氣溫度傳感器，還有蒸發器溫度傳感器等，一旦某一傳感器出現故障，空氣能就會停機，顯示器就會顯示故障名稱。此時要觀察該傳感器的情況，一般這類溫度傳感器都是熱敏電阻做的，如果沒有外部的原因，比如插頭接觸不良，導線斷路、短路，被水侵蝕等，它自然損壞的概率很小;如果無法恢復，那只有更換。其中故障比較多的是水溫傳感器，經常由于安裝的溫度探頭被水腐蝕，漏水，使它長期被水侵蝕損壞。

　　(3)水位傳感器有水位浮子開關和水壓力開關等。浮子開關的故障是被泥土等雜質附著在中心桿上，造成浮子上下動作的阻礙。清理掉泥污，傳感器就正常了。壓力開關作用是判斷熱泵工作時，熱水的循環水管中是否有正常的水流動，如果有，則壓力傳感器閉合(原理與水流開關一樣)，如果沒有水流過，就會造成熱交換端過熱，壓力升高，機器損壞。這個傳感器原理簡單，但由于在較高溫度下工咋，所以也經常出現損壞或老化等故障。

　　3.壓力過高停機

　　當機子管道堵塞或者換熱條件差，就會產生高壓。一般控制部分都設置在1h內，出現3次壓力高信號，機子停機。這時要求人工重新啟動，對于新的工程，如果出現這種情況，就要觀察水的循環是否太慢，如果太慢，就要更換功率流量大一點的循環水泵。對于舊的機器，就要考慮水泵的磨損是否造成循環越來越慢，需要更換新的水泵。帶有控制顯示器的機子，控制顯示器自動出現高壓故障的編號。有的還帶有高壓表，這時都可以看到設備的高壓部分的情況。

　　4.壓力過低停機

　　這也是熱泵最常見的故障。一般的情況是系統出現泄漏，由于空氣能熱水器的工作溫度較高，比如，介質經壓縮機壓縮后的介質溫度達到85℃，壓力達到2.5MPa，這都高于一般空調的最高溫度和最高壓力20%以上，因此，機器的故障也多，機器更容易產生泄漏點。故障表現是機器的制熱能力越來越差，最后開機1min不到，機器就停了。這種停機狀態下，用壓力表測試管道的壓力值，(機器一股也帶有低壓壓力表)，一般不到0.05MPa。修復的辦法就是用洗潔精水尋找漏氣的地點，進行補漏。如果沒有查漏補漏的經驗，可以請修空調的師傅幫忙，將漏氣點補上。

　　實際上，空氣能的故障較多，它的維修需要專門一本書才能講清楚，本書僅介紹了一些最經常的故障和簡單的解決辦法。如果經過一定的努力，故障沒有修復，就要請對空調機理熟悉的空調維修師傅來解決問題。

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