冷卻水系統(tǒng)巧改造

陸進(jìn)

我公司于2003年3月首次引進(jìn)了一條德國曼羅蘭UNISET75高速輪轉(zhuǎn)報(bào)紙印刷生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線采用的是當(dāng)今較為先進(jìn)的無軸傳動(dòng)技術(shù)。無軸傳動(dòng)技術(shù)的核心部件是變頻驅(qū)動(dòng)器，其在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，影響生產(chǎn)線的功能和使用壽命。為了使變頻驅(qū)動(dòng)器更好地散熱降溫，曼羅蘭公司將變頻驅(qū)動(dòng)器安裝在了相對(duì)密閉的電氣柜中，并采用冷卻水系統(tǒng)給變頻驅(qū)動(dòng)器所在的電氣柜降溫。然而，在使用一段時(shí)間后，筆者發(fā)現(xiàn)電氣柜的熱交換片上常出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，不能很好地對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行散熱降溫。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，筆者對(duì)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在此將經(jīng)驗(yàn)分享給讀者。

改造前

使用曼羅蘭UNISET75高速輪轉(zhuǎn)報(bào)紙印刷生產(chǎn)線初期，筆者根據(jù)冷卻水系統(tǒng)的技術(shù)說明書組裝了冷卻水系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。考慮到南京的氣候特點(diǎn)，該冷卻水系統(tǒng)選擇了制冷機(jī)組與風(fēng)冷機(jī)組相結(jié)合的冷卻方式。在夏、秋季，采用制冷機(jī)組制冷；在春、冬季，采用風(fēng)冷機(jī)組制冷，這是因?yàn)轱L(fēng)冷機(jī)組較制冷機(jī)組耗電量低，可節(jié)約大量電能，又可避免冬季制冷機(jī)組不易啟動(dòng)的問題。此外，冷卻水系統(tǒng)中還設(shè)置了一個(gè)容量為5立方米的貯水柜，可為設(shè)備泵站提供溫度相對(duì)恒定的冷卻水。

經(jīng)過1年多的運(yùn)行后，筆者發(fā)現(xiàn)電氣柜的熱交換片上常出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，剛開始以為是夏季濕度大，空氣流過相對(duì)較冷的熱交換片而產(chǎn)生的冷凝現(xiàn)象，然而在空氣相對(duì)干燥的冬季仍會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，且情況越來越嚴(yán)重。為此，筆者將熱交換片的保護(hù)罩打開，發(fā)現(xiàn)在冷水流經(jīng)的熱交換片的銅管上有水珠冒出，于是初步確認(rèn)是熱交換片自身出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，而不是冷凝現(xiàn)象。

為進(jìn)一步查明熱交換片出現(xiàn)滲水的原因，筆者對(duì)冷卻水系統(tǒng)中的水質(zhì)進(jìn)行了化驗(yàn)。化驗(yàn)結(jié)果表明，水質(zhì)中的顆粒物雜質(zhì)超標(biāo)。究其原因，主要是冷卻水系統(tǒng)的管路太長(zhǎng)，且由于貯水柜內(nèi)裝有浮球式補(bǔ)水閥，且其上方留有一個(gè)檢修口，使得冷卻水系統(tǒng)處于相對(duì)開放的狀態(tài)，大量空氣進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)，造成管道氧化、銹蝕。大量鐵銹從管壁剝落后，隨著水流進(jìn)入電氣柜的熱交換片中，對(duì)熱交換片的銅管產(chǎn)生沖刷、研磨。時(shí)間一長(zhǎng)，銅管的管壁就會(huì)變薄，最終被磨破，從而導(dǎo)致漏水。

原因查明后，筆者將貯水柜內(nèi)的浮球式補(bǔ)水閥外移，將檢修口做密閉處理，使整個(gè)冷卻水系統(tǒng)處于相對(duì)密閉的狀態(tài)，同時(shí)，加強(qiáng)了水質(zhì)檢測(cè)，并定期更換冷卻水。采取上述措施后，電氣柜的熱交換片滲水現(xiàn)象明顯減輕。

改造后

為進(jìn)一步提高冷卻水的水質(zhì)，尤其是進(jìn)入到電氣柜熱交換片的冷卻水的水質(zhì)，2010年7月，我們對(duì)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，改造后的冷卻水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，改造后的冷卻水系統(tǒng)比原有的冷卻水系統(tǒng)增加了板式熱交換器。該板式熱交換器將原有冷卻水系統(tǒng)分成了2個(gè)獨(dú)立的水系統(tǒng)，即貯水柜系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)的冷卻水互不交叉，熱量交換通過相隔的板式熱交換器中的不銹鋼片完成。

其中，設(shè)備系統(tǒng)中的設(shè)備泵站是負(fù)責(zé)向電氣柜提供所需溫度的冷卻水的重要環(huán)節(jié)，其通過一個(gè)電動(dòng)的比例控制閥實(shí)時(shí)、自動(dòng)地將來自于板式熱交換器的冷水與來自電氣柜中的回流水相混合，為電氣柜提供預(yù)先設(shè)定好溫度的冷卻水，其原理如圖3所示。

當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到電氣柜中的冷卻水溫度高于電氣柜預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)，電動(dòng)的比例控制閥會(huì)加大冷水的進(jìn)水比例，使設(shè)備泵站的出水溫度下降；當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到電氣柜中的冷卻水溫度低于電氣柜預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)，電動(dòng)的比例控制閥會(huì)減少冷水的進(jìn)水比例，同時(shí)加大從電氣柜回流的熱水比例，使設(shè)備泵站的出水溫度上升。通過這樣的雙向調(diào)節(jié)，設(shè)備泵站的出水溫度可基本保持恒定，從而為電氣柜提供所需溫度的冷卻水。

需要注意的是，電動(dòng)的比例控制閥同時(shí)具備手動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，在設(shè)備泵站實(shí)際運(yùn)行中，每過一段時(shí)間，可用手動(dòng)的方法檢查電動(dòng)的比例控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，以防因長(zhǎng)時(shí)間不轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部分因生銹而卡住。

此外，改造冷卻水系統(tǒng)時(shí)我們還做了以下變動(dòng)：一是將板式熱交換器與設(shè)備泵站放在同一水平面上，確保設(shè)備泵站的水壓與板式熱交換器的水壓相同，因?yàn)槿绻迨綗峤粨Q器的位置高于或低于設(shè)備泵站的位置，均會(huì)產(chǎn)生水壓疊加效應(yīng)或增加設(shè)備泵站內(nèi)水泵的負(fù)荷，從而產(chǎn)生故障；二是將板式熱交換器盡量放在設(shè)備泵站附近，盡可能減少連接板式熱交換器與設(shè)備泵站的管道長(zhǎng)度，同時(shí)，設(shè)備泵站到電氣柜之間的管道采用高強(qiáng)度塑料水管壓接而成，以降低管道產(chǎn)生鐵銹等顆粒物的可能性。

改造后的冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行6年來，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)情況良好，電氣柜的熱交換片上沒有再發(fā)生滲水現(xiàn)象，取得了良好的預(yù)期效果。