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冷卻塔行業資訊

某地鐵站冷卻塔平衡管改造過程分析

發布者:東莞市深菱冷暖科技有限公司 / 發布時間:2015年10月09日 /

一、問題簡述

深圳地鐵羅湖站是一個大站,集火車站、公交大巴、小巴、的士、邊檢、中心公園于一體,功能齊全,分景觀層(地面層)、交通層(地下一層)、地鐵車站站廳層(地下二層)、地鐵車站站臺層(地下三層)。站廳層面積約5700m2,有四個出入口,設計溫度為30℃。站臺面積2641 m2,設計溫度為27℃,有空調的設備房設計溫度為25℃,車站空調系統設備配制如下表:

冷卻平衡管改造,冷卻塔平衡管問題

就設備配制來看,開機時是一對一的,即一臺主機對應一臺冷卻水泵、一臺冷凍水泵、一臺冷卻塔,開兩臺主機時,對應兩臺冷凍水泵、兩臺冷卻水泵、兩臺冷卻塔。系統的控制模式有自動/手動兩種。冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔(電動閥在冷卻塔控制箱上)的控制箱上有自動、停、手動的轉換開關。

冷卻塔風機由主機的排氣壓力與冷卻水的溫度來控制,排氣壓力高于1310KPa,第一風機啟動,排氣壓力低于1170KPa時,第一臺風機停止。第二/三臺風機(和第一臺風機并聯)開停由冷卻水溫度來控制,冷卻水溫度高于30℃時,第二風機開;水溫低于28℃時,第二風機停。當開關打在手動的位置時,設備可根據需要而有選擇地開,如:1#冷凍泵→2#電動蝶閥→2#冷卻泵→2#主機。但此時冷卻水的溫度就控制不了風扇的啟停。

二、方案提出

系統從實際運行來看,開兩臺機組時,系統正常;但開一臺機組時,冷卻塔出現不正常的情況:運行的塔在溢水,停止的塔在補水。其它車站也有同樣的問題發生。嘗試用以下方式處理:

1、調整補水浮球閥。出現水位偏低,有的漏出回水管,使回水吸入空氣,冷卻效果惡化,排氣壓力升高,直至高壓報警跳機;

2、關掉停用塔的補水浮球閥。導致該塔的水位會很低, 使回水吸入空氣,冷卻效果惡化,而且一旦換開主機,冷卻塔也要換,那么,另一臺塔在補水,也不行;

3、將補水浮球閥全部關閉,深圳的夏天,一個小時不補水,冷卻塔就缺水,主機就跳機。

4、將停用塔電動閥的旁通閥打開,開度正好是不用補水,這才暫時解決了這個問題(實際上就是部分冷卻水未經風扇冷卻)。結果是塔不漏水,主機不跳機,能正常工作。但這種辦法,在深圳地區只能用在春秋冬短暫的三季。在漫長的夏季,這樣開機就不行了,主機經常高溫跳機,影響車站的正常工作。

5、把兩臺塔的旁通閥全開,冷卻塔置于手動,風扇電機全開,這樣也可以,而且還能節約大量的電能,但在晚上,由于地鐵停運,沒有乘客,氣溫不確定,經常發生跳機。當冷卻塔置于自動時, 就有部分冷卻水未經風扇冷卻,造成冷凝溫度高,主機電流大(實測約6%),造成巨大的浪費,而且經常高溫跳機,給工作人員帶來很大的麻煩。

為什么會出現這種情況呢?

三、問題分析

經過計算我們知道,要想保持停用塔的水位不變(不進行補水),運行塔的水位必須比它高183.4 mm,也就是說,停用的冷卻塔的水位下降183.4/2=91.7 mm,運行塔上升91.7mm,這樣才能保證183.4 mm 的高差,但從塔的結構來看,當水位高于靜止水位100mm時,水塔從溢水管開始溢水;水位高于靜止水位140mm,水開始從塔的周圍溢水;水位低于靜止水位,開始補水;單塔運行,一個補水,一個溢水。

原因就在這里:運行的塔進水多,出水少,水位慢慢升高,平衡水量也慢慢加大,但平衡水量偏小,致使冷卻塔塔里水位不停地升高,當水位高于靜止水位100mm時,該塔就溢出;停止的塔只有出水,沒有進水,塔里水位慢慢下降,平衡水量慢慢增大,但平衡水量偏小,致使冷卻塔塔里水位繼續不停地下降,水位低于靜止水位,浮球開始補水,這樣系統達成動態平衡:運行塔溢水,停用塔補水。

四、解決問題的方案

整改方案有三套,分別是:
1、在冷卻塔的回水主管道上安裝一電動蝶閥。
2、將原來的冷卻塔平衡管改造加粗。
3、在原來的基礎上再加裝一條平衡管。

方案1分析:

在回水主管上加一電動蝶閥,存在以下的問題:

1)從理論上來看,單機對單塔,理應可行。但這樣一改,實際上冷卻塔的出水支管減少一半,由六條變為三條,回水流速增大,回水阻力也增大,為原來的2倍。無疑增大水泵的負載。實踐證明,此法將會減少水量,溫差增高0.2℃。

2)控制較復雜。因為冷卻水有較高的溫差,及水的熱膨冷縮特性,冷卻水不能密閉在管道中,必須和外界相通,所以當回水管上安裝電動水閥,如何控制,并聯在進水管的電動閥上?當兩臺塔全停時,回水閥不能全關,如何實現?

3)整改費用高。一臺冷卻塔加一個電動蝶閥,而且還需加一個旁通閥、控制箱,且施工較難,人工費高。 

4)整改困難。施工整改時,必須停機,才可施工,但對于深圳的天氣,氣溫高,濕度大,不可能在春夏秋施工,只能在冬季來做。

5)維護費用高。由于有電動蝶閥,經常開關操作,容易損壞,增加了維護費用。

6)開關機變的復雜。因為增加了設備,操作也變得復雜,且容易出錯。

總之,該方案功能可行,但不符合實際情況。

方案2分析:

冷卻塔平衡管改造成粗一些的,平衡水管假設為¢250,

也就是說,當采用¢250的水管時,運行塔的水位比停用塔的水位高72 mm ,而溢流水位是比正靜止水位高100 mm,只差28 mm,稍不小心,就會溢出,所以不能用¢250的管徑。

采用同樣的方法,當采用¢300的管徑時,H= hf  + hj  + z  = 12.3+4.0+17.8=34.1 mm

通過計算,可以看出,采用¢300的管是可行的。

方案3分析:

再加一條平衡管,假設為¢200,采用同樣的方法計算得:H= hf  + hj  + z  = 8.2+21.8+15.6=45.6 mm
通過計算,可以看出,采用第三方案即再加一條¢200管也是可行的。

從理論上,方案2、3都可行,但從現場實際情況來看,方案2不便于現場整改,因為管徑粗,無法繞開原有的管道,所以只能采用第方案3,即再加一條¢200的平衡管。

五、冷卻塔平衡管改造前后對比

改造后進行了實際的測量,水位高差實際測量為50 mm,理論值是45.6 mm,誤差為4.4mm,和理論幾乎一樣;冷卻水全部通過風扇冷卻,實現可控。這樣,在正常開機,冷卻塔塔不會漏水,風扇由冷卻水的溫度和壓力來控制,冷水主機不會報警停機。操作、控制簡單,方便使用,幾乎不用維修,達到了原來的要求。所以這次冷卻塔平衡管改造是成功的。

東莞市深菱冷暖科技有限公司是國內冷卻塔、橫流冷卻塔、逆流冷卻塔生產廠家

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