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某地铁站冷却塔平衡管改造过程分析

发布者:云顶集团游戏网址 / 发布时间:2015年10月09日 /

一、问题简述

深圳地铁罗湖站是一个大站,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℃,车站空调系统设备配制如下表:

冷却平衡管改造,冷却塔平衡管问题

就设备配制来看,开机时是一对一的,即一台主机对应一台冷却水泵、一台冷冻水泵、一台冷却塔,开两台主机时,对应两台冷冻水泵、两台冷却水泵、两台冷却塔。系统的控制模式有自动/手动两种。冷冻泵、冷却泵、冷却塔(电动阀在冷却塔控制箱上)的控制箱上有自动、停、手动的转换开关。

冷却塔风机由主机的排气压力与冷却水的温度来控制,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。第二/三台风机(和第一台风机并联)开停由冷却水温度来控制,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。当开关打在手动的位置时,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不了风扇的启停。

二、方案提出

系统从实际运行来看,开两台机组时,系统正常;但开一台机组时,冷却塔出现不正常的情况:运行的塔在溢水,停止的塔在补水。其它车站也有同样的问题发生。尝试用以下方式处理:

1、调整补水浮球阀。出现水位偏低,有的漏出回水管,使回水吸入空气,冷却效果恶化,排气压力升高,直至高压报警跳机;

2、关掉停用塔的补水浮球阀。导致该塔的水位会很低, 使回水吸入空气,冷却效果恶化,而且一旦换开主机,冷却塔也要换,那么,另一台塔在补水,也不行;

3、将补水浮球阀全部关闭,深圳的夏天,一个小时不补水,冷却塔就缺水,主机就跳机。

4、将停用塔电动阀的旁通阀打开,开度正好是不用补水,这才暂时解决了这个问题(实际上就是部分冷却水未经风扇冷却)。结果是塔不漏水,主机不跳机,能正常工作。但这种办法,在深圳地区只能用在春秋冬短暂的三季。在漫长的夏季,这样开机就不行了,主机经常高温跳机,影响车站的正常工作。

5、把两台塔的旁通阀全开,冷却塔置于手动,风扇电机全开,这样也可以,而且还能节约大量的电能,但在晚上,由于地铁停运,没有乘客,气温不确定,经常发生跳机。当冷却塔置于自动时, 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%),造成巨大的浪费,而且经常高温跳机,给工作人员带来很大的麻烦。

为什么会出现这种情况呢?

三、问题分析

经过计算大家知道,要想保持停用塔的水位不变(不进行补水),运行塔的水位必须比它高183.4 mm,也就是说,停用的冷却塔的水位下降183.4/2=91.7 mm,运行塔上升91.7mm,这样才能保证183.4 mm 的高差,但从塔的结构来看,当水位高于静止水位100mm时,水塔从溢水管开始溢水;水位高于静止水位140mm,水开始从塔的周围溢水;水位低于静止水位,开始补水;单塔运行,一个补水,一个溢水。

原因就在这里:运行的塔进水多,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,致使冷却塔塔里水位不停地升高,当水位高于静止水位100mm时,该塔就溢出;停止的塔只有出水,没有进水,塔里水位慢慢下降,平衡水量慢慢增大,但平衡水量偏小,致使冷却塔塔里水位继续不停地下降,水位低于静止水位,浮球开始补水,这样系统达成动态平衡:运行塔溢水,停用塔补水。

四、解决问题的方案

整改方案有三套,分别是:
1、在冷却塔的回水主管道上安装一电动蝶阀。
2、将原来的冷却塔平衡管改造加粗。
3、在原来的基础上再加装一条平衡管。

方案1分析:

在回水主管上加一电动蝶阀,存在以下的问题:

1)从理论上来看,单机对单塔,理应可行。但这样一改,实际上冷却塔的出水支管减少一半,由六条变为三条,回水流速增大,回水阻力也增大,为原来的2倍。无疑增大水泵的负载。实践证明,此法将会减少水量,温差增高0.2℃。

2)控制较复杂。因为冷却水有较高的温差,及水的热膨冷缩特性,冷却水不能密闭在管道中,必须和外界相通,所以当回水管上安装电动水阀,如何控制,并联在进水管的电动阀上?当两台塔全停时,回水阀不能全关,如何实现?

3)整改费用高。一台冷却塔加一个电动蝶阀,而且还需加一个旁通阀、控制箱,且施工较难,人工费高。 

4)整改困难。施工整改时,必须停机,才可施工,但对于深圳的天气,气温高,湿度大,不可能在春夏秋施工,只能在冬季来做。

5)维护费用高。由于有电动蝶阀,经常开关操作,容易损坏,增加了维护费用。

6)开关机变的复杂。因为增加了设备,操作也变得复杂,且容易出错。

总之,该方案功能可行,但不符合实际情况。

方案2分析:

冷却塔平衡管改造成粗一些的,平衡水管假设为¢250,

也就是说,当采用¢250的水管时,运行塔的水位比停用塔的水位高72 mm ,而溢流水位是比正静止水位高100 mm,只差28 mm,稍不小心,就会溢出,所以不能用¢250的管径。

采用同样的方法,当采用¢300的管径时,H= hf  + hj  + z  = 12.3+4.0+17.8=34.1 mm

通过计算,可以看出,采用¢300的管是可行的。

方案3分析:

再加一条平衡管,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
通过计算,可以看出,采用第三方案即再加一条¢200管也是可行的。

从理论上,方案2、3都可行,但从现场实际情况来看,方案2不便于现场整改,因为管径粗,无法绕开原有的管道,所以只能采用第方案3,即再加一条¢200的平衡管。

五、冷却塔平衡管改造前后对比

改造后进行了实际的测量,水位高差实际测量为50 mm,理论值是45.6 mm,误差为4.4mm,和理论几乎一样;冷却水全部通过风扇冷却,实现可控。这样,在正常开机,冷却塔塔不会漏水,风扇由冷却水的温度和压力来控制,冷水主机不会报警停机。操作、控制简单,方便使用,几乎不用维修,达到了原来的要求。所以这次冷却塔平衡管改造是成功的。

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