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冷却塔平衡管改造工程

浏览次数:60次 日期:2020-06-24

在中央空调系统中,冷却塔作为末端的散热设备,有很重要的作用。配备合理,既方便适用,又经济可靠,否则可能造成严重浪费,甚至影响机组的正常运行,以至于给生产、生活造成严重的影响。无论是单台冷却塔,还是多台冷却塔并用,如工艺设计不合理,同样可以造成巨额浪费和影响生产。所以对那些配备不合理的,有必要对冷却塔进行冷却塔改造

冷却塔改造工程

某地铁车站使用了多塔系统,由于平衡管口径小,造成系统失控,影响生产,通过研究,分析计算,为解决这一问题,将对冷却塔进行改造,尤其是对冷却塔平衡管进行改造。

冷却塔改造必须在该地铁车站环控系统设计原则不变的情况下进行,其原则有各站车站空调系统配两台冷水机组、两台冷却塔,两台冷水机组可同时运行,也互为备用。水系统采用定水量系统。

车站公共区空调设计参数站厅:夏季:T=30℃,¢=57.5﹪。站台:夏季:T=28℃,¢=57.5﹪。同时目前运营客流量已达到地铁设计高峰的客流量,多个车站空调季节都是开两台冷水机组来满足环境温度的要求。

在冷却塔进行改造时必然存在一定的问题,现在就深圳地铁罗湖站为例。该站是一个大站,集火车站、公交大巴、小巴、的士、边检、中心公园于一体,功能齐全,分景观层(地面层)、交通层(地下一层)、地铁车站站厅层(地下二层)、地铁车站站台层(地下三层)。站厅层面积约5700m2,有四个出入口,设计温度为30℃。站台面积2641 m2,设计温度为27℃,有空调的设备房设计温度为25℃。

就设备配制来看,开机时一台主机对应一台冷却水泵、一台冷冻水泵、一台冷却塔。控制系统有自动/手动两种控制模式。控制箱上有自动、停、手动的转换开关是冷冻泵、冷却泵、冷却塔的(电动阀在冷却塔控制箱上)。主机的排气压力与冷却水的温度来控制冷却塔的风机,排气压力高于1310KPa,第一风机启动,排气压力低于1170KPa时,第一台风机停止。冷却水温度来控制第二/三台风机(和第一台风机并联)开停,冷却水温度高于30℃时,第二风机开;水温低于28℃时,第二风机停。

当然在也可完全使用手动模式,开关需设置在手动的位置,设备可根据需要而有选择地开,如:1#冷冻泵→2#电动蝶阀→2#冷却泵→2#主机。但此时冷却水的温度就控制系统将会失效。从实际系统运行来看,两台机组运行时,系统正常;但单台机组运行时,冷却塔运行出现异常:运行的塔在溢水,停止的塔在进行补水。其它车站也有同样的问题发生。

为了解决以上问题,我们进行了各种尝试,例如调整补水浮球阀。但是会出现水位偏低,有的漏出回水管,同时使回水吸入空气,导致冷却效果恶化,甚至导致排气压力升高至高压报警跳机。关掉停用塔的补水浮球阀。这样会导致该塔的水位会很低, 使回水吸入空气,导致冷却效果恶化。还有一个问题就是在切换运行主机时,冷却塔也是要切换,补水浮球阀也得切换,但是效果还不是很好。

将补水浮球阀全部关闭,深圳的夏天,冷却塔一个小时不补水就缺水,主机就跳机不运行了。将停用塔电动阀的旁通阀打开,调整到刚好是不用补水,虽然解决了补水问题,但冷效问题又来了就是部分冷却水未经风扇冷却。尽管塔不漏水,主机不跳机,能正常工作。在深圳地区这种办法也只能用在春秋冬短暂的三季。漫漫长夏一到,这样运行就不行了,主机经常高温跳机,严重影响车站的正常工作。

冷却塔设置为手动模式运行,把两台塔的旁通阀全开,风扇电机全开,这样虽然可以运行,同时还能节约大量的电能。但到了晚上,没有乘客,地铁停运,气温不确定,经常发生跳机。冷却塔设置为自动模式运行时, 就有部分冷却水未经风扇冷却,造成冷凝温度高,主机电流大(实测约6%),而且经常高温跳机,造成工作人员运行管理时很麻烦。

单台冷却塔由三台小塔(有两个进水口,一条出水管,一个手动补水阀,一个浮球自动补水阀,一个溢流水管,一台风扇,在进水主管上各有一电动蝶阀和一个旁通阀)组成,两台大塔之间使用一根¢200平衡管平衡水位。冷却塔(旁通阀始终是关闭的)在运行时,电动蝶阀打开,水泵启动运行向塔是里送水,风扇开机,进行冷却;冷却塔停止时,电动阀关闭,水泵停止,风扇停机。

单台冷却塔运行时,冷却水量大约为:1150×0.215=250m3/h,(水泵流量是260m3/h),

因为两台并联的冷却塔都在回水,停用塔的回水量全靠平衡管来补充,所以:每台塔的回水量太约是:250/2=125 m3/h,即不溢水时的平衡水量为:125 m3/h

平衡水管为¢200,其管内流速为:V=Q/(π*r2)=1.106 m/s。由于没有其他动力控制,要达到1.106 m/s的流速,平衡水流动全靠水位差,其高差必须符合要求。以下是两台水塔的水位高差计算,包括:

(一)、沿程阻力的计算h     m

(二)、局部阻力的计算hj      m

(三)、平衡管内流速达到1.106m/s时,必须的高差z    m

(四)、总的高差H = hf  + hj  + z       m

雷诺数的计算ν:水的流速1.106 m/s,d:平衡管的直径 0.2 m,υ:30℃时水的运动粘度0.804×10-6 m2/s

Re =νd/υ=1.106×0.2/0.804×10-6=2.751×105>2320

所以,该流动为湍流。湍流时沿程阻力系数λ的确定,因为:105<Re=2.751×105<3×106

所以λ用尼古拉兹公式确定λ=0.0032+0.221/Re0.237=0.0032+0.221/(275100)0.237=0.0032+0.221/19.4607=0.0146

沿程阻力的计算hf  m

其中:λ:沿程阻力系数0.0146、l:平衡管的长度6.15m、d:平衡管的直径0.2m、v:平衡管内水的流速1.106m/s。

 hf    =λl/d*v2/2g=0.0146*6.15/0.2*1.1062/(2*9.8)=0.028=28  mm

从计算结果来看,在不进行补水的情况下,要想保持停用塔的水位不变,运行塔的水位必须比它高183.4 mm(停用塔的水位下降183.4/2=91.7 mm,运行塔上升91.7mm),但从塔的结构来看,当水塔从溢水管开始溢水时,水位高于静止水位100mm;水开始从塔的周围溢水时水位高于静止水位140mm;当水位低于静止水位才会开始补水。单塔运行,运行的塔进水多,出水少,平衡水量偏小,当水位高于静止水位100mm时,开始溢出;停止的塔没有进水,只有出水,平衡水量偏小,水位低于静止水位,浮球开始补水。也就是说运行塔溢水,停用塔补水。

通过不断尝试对冷却塔进行改造发现再加一条平衡管是可行的,假设为¢200,采用同样的方法计算得:H= hf  + hj  + z  = 8.2+21.8+15.6=45.6 mm

冷却塔改造后,进行了实际的测量,水位高差实际测量为50 mm和理论值是45.6 mm差不多,误差为4.4mm;冷却水全部通过风扇冷却,成为可控。同时在冷却塔在正常运行时,塔不会漏水,冷却水的温度和压力来控制风扇启动和停止,冷水主机不会报警停机。这种方法操作、控制简单,方便使用,方便维修,达到了改造的要求。