某工業(yè)廠房循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)急方案設(shè)計(jì)

李 素 娟

(中國(guó)航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100120)

某工業(yè)廠房循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)急方案設(shè)計(jì)

李 素 娟

(中國(guó)航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100120)

結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)急工藝流程進(jìn)行了介紹，針對(duì)應(yīng)急冷卻水方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、自動(dòng)化程度高、對(duì)工藝設(shè)備保障性高等特點(diǎn)，深入探討了其方案設(shè)計(jì)的最優(yōu)措施，以保證循環(huán)冷卻水的可靠供應(yīng)。

循環(huán)冷卻水，系統(tǒng)，供應(yīng)，方案

0 引言

隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程需要的各種工藝設(shè)備日趨高精貴，并且大多數(shù)設(shè)備在使用過(guò)程中采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行降溫。但若突然停電，導(dǎo)致設(shè)備停止運(yùn)行，循環(huán)冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)也隨之中斷，但工藝設(shè)備內(nèi)部還處于高溫狀態(tài)，此時(shí)會(huì)造成設(shè)備損壞和其他未知事故，危及財(cái)產(chǎn)人身安全。通常在生產(chǎn)的工廠，存在以下兩種可能導(dǎo)致循環(huán)冷卻水供應(yīng)中斷的情況：1)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生大的波動(dòng)，市電供應(yīng)中斷；2)水泵發(fā)生故障或者管道出現(xiàn)斷裂漏水等。對(duì)于第2)種情況，只要選擇品質(zhì)可靠的水泵，較好的管道連接工藝，一般很少發(fā)生重大問(wèn)題。第1)種情況比較常見(jiàn)，解決辦法通常有兩種：配備發(fā)電機(jī)和建造高位水池。配備發(fā)電機(jī)是在停電狀況下以最快速度啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，并快速讓水泵自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)入供水狀態(tài)。建造高位水池工藝要求簡(jiǎn)單，但對(duì)場(chǎng)地要求較高，當(dāng)廠區(qū)不具備此條件時(shí)，我們通常采用其他方法替代。

本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及其應(yīng)急方案的設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)急方案進(jìn)行了深入的探討，以保證在緊急停電等事故狀態(tài)下,循環(huán)冷卻水可靠供應(yīng)及安全運(yùn)行，以供同類(lèi)項(xiàng)目的借鑒和參考。

1 循環(huán)冷卻水及應(yīng)急工藝流程

該工程位于東北某工業(yè)廠區(qū)，廠房為鈦合金精密塑性成型廠房，需要循環(huán)冷卻水的設(shè)備主要為熱成型機(jī)和各種形式的真空爐。工藝專(zhuān)業(yè)要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水量264 m3/h，水質(zhì)自來(lái)水，進(jìn)出口水溫32 ℃～42 ℃，設(shè)備進(jìn)水壓力0.3 MPa，回水均為重力回水。根據(jù)工藝專(zhuān)業(yè)提供的設(shè)計(jì)條件，經(jīng)過(guò)方案討論，冷卻塔設(shè)置在廠房屋頂，設(shè)一組開(kāi)式冷卻塔KFT-HC-250C2(兩個(gè)模塊)，為適應(yīng)不同用水設(shè)備的組合，地下循環(huán)水泵房設(shè)4臺(tái)冷水泵(三用一備)，3臺(tái)熱水泵(兩用一備)，同時(shí)為保證冷熱水池水量平衡，在冷熱水池隔墻上設(shè)有溢流口。循環(huán)冷卻水工藝流程如圖1所示。

真空爐價(jià)格昂貴，在精密超塑成形過(guò)程中是個(gè)核心設(shè)備，真空爐是高溫爐，在使用過(guò)程中散發(fā)大量的熱量，其組件爐體、電極、液壓系統(tǒng)等屬于精密系統(tǒng)，過(guò)熱會(huì)燒壞。在突然斷電的情況下，真空爐內(nèi)部熱量還在擴(kuò)散，設(shè)備制造廠商提供的要求是冷卻水還必須持續(xù)供應(yīng)0.5 h，且循環(huán)冷卻水停水切換至應(yīng)急冷卻水的時(shí)間不能太長(zhǎng)(1 min以?xún)?nèi))。真空爐循環(huán)水量為168 m3/h，應(yīng)急冷卻水量按循環(huán)水量的30%設(shè)計(jì)，其應(yīng)急工藝流程如圖2所示。

2 應(yīng)急冷卻水方案設(shè)計(jì)

由于市政供水壓力不能滿(mǎn)足生產(chǎn)、生活用水要求，廠區(qū)集中設(shè)水池和加壓泵房，部分工藝設(shè)備對(duì)生產(chǎn)用水有時(shí)間要求，向電氣專(zhuān)業(yè)提出不間斷電源的需求，最終廠區(qū)生產(chǎn)、生活用水的可靠性得以保證。

結(jié)合真空爐應(yīng)急冷卻水需求及本廠區(qū)實(shí)際供水情況，廠區(qū)所在東北地區(qū)，自來(lái)水水溫10 ℃左右，經(jīng)過(guò)方案討論，采用以下兩種方案保證：方案一，在廠房設(shè)有柴油發(fā)電機(jī)房，當(dāng)停電等故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，由柴油發(fā)電機(jī)供給一臺(tái)冷水泵、一臺(tái)熱水泵及一個(gè)模塊的冷卻塔的用電量，保證應(yīng)急冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行。方案二，當(dāng)停電等故障發(fā)生時(shí)，且柴油發(fā)電機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)啟需要應(yīng)急供水自來(lái)水應(yīng)急供水閥，由廠區(qū)加壓自來(lái)水提供應(yīng)急供水，保證設(shè)備安全。具體做法如圖3所示。

在圖3中，27號(hào)、63號(hào)設(shè)備為真空爐設(shè)備，接設(shè)備的左側(cè)管路為正常循環(huán)水管路，管路上設(shè)有流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力表、蝶閥和止回閥，這些儀表閥門(mén)的安裝作用均為方便調(diào)節(jié)循環(huán)水水量、水溫。右側(cè)管道為應(yīng)急供水管道，為防止應(yīng)急供水系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不用，管道水質(zhì)腐敗，可根據(jù)具體情況在管道末端設(shè)泄水閥泄掉腐水。工作情況為：應(yīng)急供水管路上的蝶閥平時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)。閥1、閥2和閥3均采用電動(dòng)閥，閥1在正常工作時(shí)開(kāi)啟，為平時(shí)的循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)，事故情況需要應(yīng)急供水時(shí)關(guān)閉；閥2在循環(huán)水系統(tǒng)正常工作時(shí)關(guān)閉，事故情況需要應(yīng)急供水時(shí)開(kāi)啟；閥3平時(shí)關(guān)閉，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急系統(tǒng)無(wú)法工作時(shí)自動(dòng)打開(kāi)。三個(gè)閥門(mén)的啟動(dòng)控制關(guān)系是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一，要與電氣等相關(guān)專(zhuān)業(yè)互相協(xié)作配合完成。本設(shè)計(jì)在每個(gè)電動(dòng)閥后設(shè)蝶閥，方便電動(dòng)閥損壞時(shí)檢修和調(diào)試。

應(yīng)急冷卻水系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)優(yōu)先采用方案一，因方案一中供水來(lái)自平時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)的冷水池，回水回至熱水池，但方案二中自來(lái)水應(yīng)急系統(tǒng)供水來(lái)自廠區(qū)自來(lái)水，回水卻要回至熱水池，這樣就給熱水池增加了水量負(fù)荷，水量大時(shí)會(huì)從水池溢流至泵房，可能會(huì)造成水量浪費(fèi)。但即便這樣，相比工藝設(shè)備的貴重性，此種保障還是有必要的。

3 方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，控制精確

系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)變化的反應(yīng)靈敏，精確，根據(jù)電氣專(zhuān)業(yè)的驗(yàn)證[1]，從停電到應(yīng)急循環(huán)水供應(yīng)到真空爐所用時(shí)間40 s，滿(mǎn)足工藝設(shè)備商提出的不超過(guò)1 min的安全時(shí)間。

3.2 自動(dòng)化程度高，便于管理

本設(shè)計(jì)整個(gè)循環(huán)水應(yīng)急冷卻水系統(tǒng)的控制部分基本上采用自動(dòng)—手動(dòng)切換方式，正常運(yùn)行時(shí)采用自動(dòng)控制技術(shù)，手動(dòng)方式主要用于設(shè)備調(diào)試和檢修，這樣既節(jié)省了人力又便于工廠的科學(xué)集中管理，同時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用降低了人為誤操作的可能性，使工廠的管理模式越來(lái)越趨于現(xiàn)代化。

3.3 對(duì)工藝設(shè)備保障性高

本工程采用了兩種設(shè)計(jì)方案對(duì)循環(huán)水應(yīng)急冷卻系統(tǒng)進(jìn)行保障，其中方案二是對(duì)整個(gè)應(yīng)急系統(tǒng)更進(jìn)一步的保證，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，通常市政壓力進(jìn)入廠房達(dá)不到0.3 MPa的要求，本設(shè)計(jì)由于生產(chǎn)、生活用水廠區(qū)單獨(dú)加壓，所以壓力能滿(mǎn)足要求，并且供水不會(huì)中斷，因此本設(shè)計(jì)采納了此種方案作為備用。

4 結(jié)語(yǔ)

柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急電源是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在停電等突發(fā)故障情況下正常供給的主要保障，并且能滿(mǎn)足工藝設(shè)備商提出的安全時(shí)間要求。在無(wú)條件建造高位水池等重力供水方式的情況下，自來(lái)水壓力、水量若能滿(mǎn)足應(yīng)急要求，也不失為一種經(jīng)濟(jì)安全的技術(shù)措施。

[1] 方偉平，王浩勝.燒結(jié)爐循環(huán)冷卻水應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝[J].電氣與儀表，2014(3):54-56.

Emergent scheme design of circulating cooling water system of the industrial workshop

Li Sujuan

(ChinaAirlinePlanningConstructionDevelopmentCo.,Ltd,Beijing100120,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces emergent technology procedure of circulating cooling water system. In light of emergent cooling water scheme design features of sensitive response, high automatic degree and high technology equipment guarantee, it explores optimal scheme design measures, with a view to guarantee reliable of the circulating cooling water supply.

circulating cooling water, system, supply, scheme

2015-03-29

李素娟(1983- ),女，工程師

1009-6825(2015)16-0127-02

TU991.4

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