Оборотные системы охлаждающего водоснабжения металлургических заводов по переработке цветных металлов, в частности алюминия, отличаются значительной неравномерностью водоподачи, которая обусловлена большим разнообразием типоразмеров отливаемых слитков, значительными колебаниями числа одновременно подключенных теплообменных аппаратов, а также посменным режимом работы литейного цеха. На одном из таких заводов для охлаждения расплавленного алюминия используются теплообменные аппараты открытого типа, которые представляют собой дырчатые корпуса, образующие контур будущего слитка. Вода подается на охлаждаемый металл через отверстия корпуса и сливается самотеком в резервуар нагретой воды. Нагретая вода охлаждается на градирне и подается в литейный цех (рис. 5). В процессе кристаллизации слитков температура охлаждающей воды должна колебаться в пределах 17--25 °С, отклонения давления от требуемого значения не должны превышать ± 0,25 атм (± 24,5 кПа) при любом требуемом расходе .

В настоящее время подача холодной воды регулируется вручную, с помощью электрозадвижек, а также изменением числа одновременно работающий насосов. Такой способ регулирования, как показано в , приводит к возникновению избыточных напоров в трубах, перерасходу электроэнергии, непроизводительным потерям воды. Подача горячей воды регулируется так, чтобы избежать срабатывания холодного и горячего резервуаров. Производительность насосов горячей воды можно регулировать или дросселированием напорной линии, или периодическим включением--отключением агрегатов.

Рис. 5. Оборотное водоснабжение литейного цеха. Функциональная схема автоматизации: 1, 2 -- резервуары горячей и холодной воды; 3 -- градирня; 4, 5, 8, 9 -- насосы; 6, 7 -- регулируемые электропри-воды насосов; 10--напорный трубопровод охлаждающей воды 11 - трубопровод нагретой самотечной воды; 12 - литейные машины; 13 - датчик уровня; 14 - датчик давления; 15 - индикатор уровня; 16 - индикатор давления; 17, 18 - электронные регуляторы; 19, 20 - переключатели режимов (ручной - автоматический); 21, 22 - ручные задатчики

Чтобы продлить срок службы электрозадвижек, персонал пользуется ими только при критичных значениях уровней и давлений воды. Поэтому имеют место значительные колебания уровней горячей и холодной воды. Чтобы избежать аварии, давление охлаждающей воды в трубопроводе намеренно завышается.

При увеличении подачи охлаждающей воды в литейный цех до момента возврата нагретой самотечной воды в резервуар проходит какое-то время, за которое вода протекает через наклонный трубопровод длиной 125 метров. Время возврата горячей воды при этом является функцией расхода охлаждающей воды. Запаздывание водопритока, носящее нелинейный характер, может быть причиной срабатывания резервуара горячей воды и срыва насосов.

С целью оптимизации режима работы описанной водооборотной станции, с учетом указанных характерных особенностей сегодняшней ее эксплуатации, была разработана упрощенная модель водооборотного цикла. Была составлена программа, по которой ЭВМ, при заданных конструктивных параметрах системы водоснабжения (геодезические перепады высот, размеры резервуаров, гидравлические характеристики трубопроводов и т. п.), а также при заданном графике потребления литейным цехом охлаждающей воды, вычисляла колебания расходов и уровней воды в разных точках сети. Подсчитывалась также мощность, потребляемая насосами горячей и холодной воды при разных способах регулирования водоподачи:

дросселированием напорной линии;

плавным изменением частоты вращения рабочего колеса насоса;

периодическим включением - отключением насосов по уровню воды в приемном резервуаре;

саморегулированием, вызванным изменением статического перепада высот за счет изменения уровня воды в резервуаре.

Выходные данные модели были представлены в виде функциональных зависимостей:

Qp = f1(t), Qг = f2(t), Нх = f3(t), Нг = f4(t),

где Qp, Qг -- расходы охлаждающей горячей воды, м3/c; Нх, Нг -- уровни холодной и горячей воды в резервуарах, м.

При составлении модели были приняты следующие допущения:

приведение в соответствие водопотребления и водоподачи, а также отработка заданного уровня в резервуаре происходят мгновенно; это допущение возможно, так как скорости изменения водопотребления (максимальная составляет 4800 м3/ч-ч) намного меньше, дам скорости протекания механических и гидравлических переходных процессов в трубах, резервуарах, насосах;

подача подпиточной воды в холодный резервуар производится так, что потери поды в каждый момент времени полностью компенсируются;

КПД системы «насос--двигатель» при регулировании расхода воды изменением частоты вращения рабочего колеса нacooa остается неизменным.

При расчете расходов и уровней воды определялись:

1. По реальному суточному графику водопотребления текущее значение расхода охлаждающей воды

Qp = QI + ((QI+1 - QI) / (60DI+1)) t.

где QI, DI -- массивы чисел, описывающие график водопотребления; t--текущее время.

2. Время возврата нагретой самотечной воды

где L --длина самотечного трубопровода.

3. Скорость потока по формуле Шези

где R -- гидравлический радиус; I -- гидравлический уклон; с--коэффициент Шези.

4. Скорость потока, выраженная через его сечение,

Решая совместно уравнения пп. 3 и 4, получим (для круглого сечения)

где r -- радиус трубы. Отсюда v находится методом последовательного приближения при известном Q.

5. Расход горячей воды

а) при поддержании постоянным уровня холодной воды

б) три поддержании постоянным уровня горячей воды Qг = Qс, где Qc -- расход нагретой воды на выходе самотечного трубопровода;

в) при использовании свойств саморегулирования производительности за счет изменения уровня воды

где Нф -- фиктивное давление, развиваемое насосом при нулевой подаче;

Нст = Нгр- Нд. г + Нг

Статический перепад высот; Нгр-- уровень сопел градирни; Нд. г -- уровень дна горячего резервуара; Нг -- уровень горячей воды в резервуаре;

г) при регулировании водоподачи периодическим включением -- отключением насоса

Qг = Qн при Нг Нв. к,

Qг = 0 при Нг Нн. к,

где Hв.к, Нн. к-- верхнее и нижнее критичные значения уровня горячей воды; Qн -- номинальная производительность насоса.

6. Мощность, потребляемая насосами

а) при регулировании водоподачи дросселированием напорной линии

где - плотность воды, кг/м3; Q -- текущее значение расхода, м3/ч; -- общий КПД системы «насос--двигатель»;

б) три регулировании водоподачи изменением частоты вращения рабочего колеса насоса

где Нв -- уровень воды в резервуаре; Нп, Нд -- геодезические высоты потребителя воды и дна резервуара.

7. Численным интегрированием текущие значения объемов (V м3) и уровней (H м) горячей и холодной воды в резервуарах

Vt = Vt-1 - t(Qвых.I - Qвх.I),

где Qвых.I -- суммарный расход воды, забираемой из резервуара; Qвх.I --cуммарный расход воды, подаваемой в резервуар; S -- площадь резервуара, изменяющаяся по высоте.

Таким образом, задавая характер потребления воды и режим управления насосами горячей ступени, получаем значения расходов горячей и холодной воды в интересующих нас точках сети, уровней воды в резервуарах в функции времени, а также потребленную электроэнергию при том или ином режиме.

Как и следовало ожидать, наименьшее потребление электроэнергии имеет место три плавном регулировании водоподачи изменением скорости вращения насосов, наибольшее -- при регулировании водоподачи дросселированием напорной линии.

Использование свойств саморегулирования насоса за счет изменения статического перепада высот в данной водооборотной системе невозможно: резервуар горячей воды при таком регулировании срабатывается за 10--15 минут.

Задавая режим работы насосов таким, при котором давление холодной воды на входе в литейный цех и уровень воды в одном из резервуаров остаются постоянными, имеем следующие результаты.

По зависимости Qc = f(t) (рис. 6) видим, что максимальное время запаздывания притока нагретой воды -- 85 с, минимальное -- 45 с. И то и другое намного меньше времени срабатывания резервуара при отсутствии притока и максимальном отборе воды (11 минут).

Задавая характер возрастания водопритока на входе в самотечный трубопровод таким, при котором вся вода достигает конца трубы в течение 20--30 с, не получаем каких-либо аварийный ситуаций; уровень воды а нерегулируемом резервуаре колеблется в пределах ±0,5 м, что допустимо. Целесообразнее регулировать уровень, воды в горячем резервуаре, так кaк колебания в нем сильнее. К тому же при высоких уровнях горячая вода уходит через перелив в ливневую канализацию и теряется безвозвратно.

Рис. 6.

Можно сказать, что значительный запас резервуаров горячей и холодной воды ino емкости дозволяет приманить в данной циркуляционной системе схему регулирования, состоящую из двух нe связанных между собой контуров:

контура управления подачей холодной воды по давлением на входе в литейный цех;

контура управления подачей горячей воды по уровню в приемном резервуаре.

Возможный вариант схемы автоматического регулирования станции оборотного водоснабжения, состоящей из контура управления давлением (I) и уровнем (II), представлен на рис. 5. Регулируемый электропривод изменяет частоту вращения насосов в зависимости от сигнала, снимаемого или с датчика давления (уровня), или c ручного задатчика Н.

В системах оборотного водоснабжения происходит повторное (многократное) использование части воды. При этом техническая вода нагревается. Перед повторным использованием температура воды должна быть снижена в соответствии с требованиями техно­логии. Снижение температуры технической воды достигается в спе­циальных охлаждающих устройствах (охладителях).

По способу отвода теплоты охладители подразделяются на испарительные и поверхностные (радиаторные). В испарительном охладителе отвод теплоты достигается в результате испа­рения при непосредственном контакте с воздухом, в поверхностном - вода движется в трубках, омываемых с внешней стороны воздухом.

Выбор типа охладителя производится на основе технико-эконо­мического сравнения по минимуму приведенных затрат с учетом, показателей работы всей заводской системы технического водо­снабжения. При сопоставлении вариантов учитываются гидрологи­ческие и метеорологические условия применительно к району строи­тельства системы водоснабжения.

Испарительные охладители могут быть представлены: прудами-охладителями (водохранилища-охладители), брызгальными бассей­нами и градирнями башенного или вентиляторного типов.

Пруды и водохранилища-охладители обладают рядом несомнен­ных достоинств. Они обеспечивают более низкие температуры охлаждения воды в течение года; являются регуляторами поверх­ностного стока; просты в эксплуатации и могут обеспечить водой оборотное водоснабжение любого крупного завода. Однако созда­ние водохранилищ-охладителей сопряжено со значительными капи­тальными затратами как на основное сооружение, так и на строи­тельство очистных сооружений.

Брызгальные бассейны требуют сравнительно небольших капиталовложений и применяются при небольших расходах техниче­ской воды (до 300м 3 /ч). Обладают плохой охлаждающей способ­ностью и допускают большие потери воды.

Башенные градирни используются в системах оборотного водо­снабжения с расходами воды до 100-10 3 м 3 /ч. Благодаря организо­ванному движению воздуха обеспечивается устойчивое охлаждение и более низкая температура воды, чем в брызгальном бассейне. К недостаткам нужно отнести высокие капитальные затраты.

Вентиляторные градирни обеспечивают наиболее глубокое и ста­бильное охлаждение технической воды. Затраты на строительство оказываются меньше, чем у башенных. Большой расход электро­энергии и возможность образования туманов и обледенения суще­ственно влияют на выбор варианта водоснабжения с вентиляторными градирнями. Их применение оказывается экономически обоснованным, когда требуется низкая и стабильная температура охлаждаемой воды (холодильные и компрессорные станции, произ­водственные технологии в районах с жарким климатом).

Некоторые характеристики испарительных охладителей приве­дены в табл. 2.7.

Табл. 2.7. Характеристика испарительных охладителей

Применение радиаторных охладителей позволяет сократить до минимума потери воды в системе оборотного водоснабжения. Вода в «сухих» градирнях не засоряется пылью окружающего воздуха и солями (минерализация воды), как это имеет место в градирнях «мокрого» типа. «Сухие» градирни имеют больший объем по сравне­нию с «мокрыми», так как интенсивность теплообмена в них ниже. Их применение может быть оправдано невозможностью восполне­ния потерь воды в системах охлаждения.

Охлаждение воды в испарительных охладителях всегда сопро­вождается ее потерями вследствие испарения (снижение темпера­туры воды на 6 °С в системах испарительного охлаждения сопряжено с потерями воды до 1 %). Потери воды подсчитываются по формуле

DV = DV исп + DV ун

где DV исп - доля испарившейся воды, DV ун - доля уноса с воз­духом за пределы охладителя от циркуляционного расхода (табл. 2.8).

Табл. Величина уноса воды DV ун

Значение DV исп определяется по формуле

DV исп = kDT,

где k - коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением от общего коэффициента теплоотдачи (испарение и конвекция), % (табл. 2.9); DT - абсолютная величина перепада температур, °С.

Табл. 2.9. Значение коэффициента k

В результате испарения в охладителе части воды повышается концентрация минеральных солей, растворенных в оборотной воде. При этом соли временной жесткости MgCO 3 и СаСО 3 (главным образом СаСО 3) выпадают на поверхности устройства, что ухуд­шает его эксплуатационные показатели и резко снижает коэффи­циент теплопередачи. Для предотвращения этого явления произво­дится непрерывная продувка системы оборотного водоснабжения, т. е. удаление из нее части циркулирующей воды и восполнение свежей водой из природного источника водоснабжения. Продувку осуществляют водой из глубинных слоев охладителя. Тогда урав­нение солевого баланса имеет вид

С д (DV исп + DV ун + DV прод) = С ц (DV ун + DV прод), (2.3)

где С д, С ц - концентрация солей жесткости в добавочной и цирку­лирующей воде соответственно, мг-экв/л; DV исп, DV ун - потери воды с испарением и уносом, %; DV прод - объемная доля удаляе­мой воды по отношению к циркулирующей, %.

Если принять для циркуляционной системы С ц на уровне макси­мально допустимой (СНиП II - 31-74), то выражение (2.3) можно переписать в виде

С д (DV исп + DV ун + DV прод) = С у max (DV ун + DV прод),---------

Из равенства (2.4) находят значение DV прод, выраженное в про­центах. Однако нужно помнить, что регулирование солевого балан­са системы оборотного водоснабжения путем непрерывной продувки эффективно лишь в случае, когда С д <<С ц ma х. Во всех остальных ситуациях применяют способы снижения жесткости воды путем реагентной обработки, табл.2.10.

Табл. Способы реагентного умягчения технической воды

Наряду с выпадением солей жесткости в системах оборотного водоснабжения могут откладываться продукты кислородной кор­розии, механические взвеси, биологические организмы, содержа­щиеся в природной воде. Для борьбы с биологическим обрастанием применяют обработку циркуляционной воды хлором. Хлорирование ведется периодически по 30 мин с интервалами в З...12ч дозами 1,5...7,5 мг/л (в зависимости от качества воды). При обрастании системы водорослями воду обрабатывают медным купоросом 2...3 раза в месяц по 1...2 ч дозами 4...6 мг/л. При бактериальном обрастании наряду с обработкой медным купоросом делают хлори­рование воды дозами 2 мг/л при продолжительности хлорирования 30...40 мин.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Установки охлаждения оборотной воды (УООВ)

НАЗНАЧЕНИЕ

Установка охлаждения оборотной воды (далее именуемая «УООВ») предназначена для охлаждения технологической воды в системах оборотного водоснабжения энергопотребляющего оборудования (теплообменные аппараты компрессорных установок, конденсаторы холодильных машин, кондиционеры, термопласт-автоматы, станки, поточные линии, технологическое оборудование в промышленности, радиоэлектронное оборудование и т. п.).

N и Q – поток энергии и теплоты от внешних источников;

Q1 – поток теплоты, переданный воде при осуществлении рабочего процесса;

Q2 – поток теплоты, рассеянный в атмосфере при охлаждении воды в градирне УООВ.

Рабочие процессы в энергопотребляющем оборудовании, как правило, требуют отведения и рассеяния в окружающей среде тепловых потоков (рис.1). Сначала через теплообменные аппараты и охлаждаемые узлы оборудования пропускают наиболее эффективный промежуточный теплоноситель – воду. Вода в них нагревается. Для того, чтобы многократно использовать одну и ту же воду в замкнутом контуре оборотного водоснабжения, ее необходимо охладить. Имеется только один способ это сделать – рассеять тепловой поток в атмосферном воздухе. Применение УООВ позволяет не только решить данную задачу, но и значительно снизить энергозатраты и потребление сетевой воды.

2. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Климатическое исполнение У1 по ГОСТ 15150-69:

предельные рабочие температуры воздуха от +45 до -50°С; относительная влажность воздуха в наиболее теплый и влажный период 80% при 20°С в течение шести месяцев; содержание пыли в воздухе не более 0,01 г/м3; присутствие в воздухе липких и волокнистых веществ не допускается; тип атмосферы II - промышленная (содержание сернистого газа от 20 до 250 мг/м2сут., или 0,025 до 0,31 мг/м3; хлориды менее 0,3 мг/м2сут.).

2.2 Загрязнение охлаждаемой воды должно находиться в пределах обычных величин, характерных для технической воды оборотных циклов, показатель рН = 6…8.

2.3 Максимальная температура подаваемой на охлаждение воды непосредственно в УООВ: + 500С. Для охлаждения воды с температурой выше 500С необходимо согласование с предприятием-изготовителем. Предельная минимальная температура воды на выходе из УООВ: + 210С.

Примечание: Использование УООВ для охлаждения сильно загрязненных (в том числе маслами), подкисленных и щелочных вод должно быть согласовано с предприятием-изготовителем.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

3.1 Основные параметры приведены в табл.1.

3.2 Питание электродвигателей вентиляторов - от трехфазной сети напряжением 380 В, частотой 50 Гц. Электродвигатели имеют климатическое исполнение У2 и степень защиты IP54 по ГОСТ 14254-96. УООВ комплектуются односкоростными и многоскоростными электродвигателями вентиляторов. Перечень штатных электродвигателей приведен в табл. 2.

3.3 Тип вентиляторов - осевые серии ВО 06-300.

3.4 Установка может иметь моноблочную или раздельную сборку.

3.5 Блок-охладитель установки может быть изготовлен из нержавеющей стали.

Таблица 1

Основные показатели	Модель установки охлаждения оборотной воды
Расход охлаждаемой воды, м3/час
Тепловой поток,* кВт
Номинальное охлаждение воды,0С Одноконтурное/двухконтурное
Количество форсунок, шт.
Количество вентиляторов, шт.
Диаметр рабочего колеса, мм
Частота вращения, об/мин
Установленная мощность электродвигателя, кВт
Расход воздуха, тыс. м3/час
Масса, кг
Габаритные размеры корпуса градирни, мм								2130х 2018х 3370	2227х 2938х 3367
Уровень звукового давления на расстоянии 10м, дБ(А)

* при температуре смоченного термометра 190С, относительной влажности 60% и охлаждении воды на 100С; пересчет на другие условия осуществляется по запросу.

Выбор УООВ и других элементов системы должен быть увязан в проекте с объектом охлаждения. В проекте также должны быть предусмотрены мероприятия по переводу системы на условия зимней эксплуатации. Если объект охлаждения относится к объектам высокой степени ответственности или особых условий эксплуатации, то в проекте должны быть предусмотрены резервные УООВ и разработаны специальные мероприятия по поддержанию работоспособности системы в зимний период.

Ответственность за обеспечение работоспособности УООВ в зимних условиях несет заказчик.

Таблица 2

Модель установки	Марки электродвигателя, мощность, кВт/частота вращения, об/мин
Односкоростной электродвигатель	Многоскоростной электродвигатель
	АИР63А4 0,25/1500
	АИР80В6 1,1/1000	1,25/970 1,0/710
	АИР80В4 1,5/1000	1,7/1420 1,0/710
	АИР100L6 2.2/1000	1,8/960 1,32/710
		3,0/1430 1,2/940 0,71/700

наряду с указанными электродвигателями могут быть использованы электродвигатели иных моделей с соответствующими значениями мощности и частоты вращения, а также электродвигатели с частотным регулированием частоты вращения.

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Установка охлаждения оборотного водоснабжения (УООВ) представляет собой систему, состоящую из следующих основных блоков:

блок-охладитель (градирня), насосная группа, шкаф управления УООВ, емкость для оборотной воды, водяной фильтр с возможностью промывки фильтрующих элементов (дополнительная опция), устройства нехимической водоподготовки (дополнительная опция).

Градирни имеют прямоугольную форму с нижним боковым расположением вентиляторов.

Градирни моделей УООВ-4 … УООВ-16 состоят из неразъемного корпуса, вентилятора с электроприводом, бака для слива охлажденной воды, расположенного в нижней части корпуса, оросителя, каплеуловителя, водораспределительного коллектора с форсунками, входного и выходного (сливного) водяных патрубков.

Градирни моделей УООВ-24 … УООВ-350 являются составными и состоят из блока и бака, а в остальном комплектуются так же, как градирни моделей УООВ-4 … УООВ-16.

В градирне модели УООВ-350 вентиляторы крепятся на собственной раме и соединяются с диффузорами посредством гибкой вставки.

На всех моделях в баке над окнами диффузоров установлен наклонный козырек с отгибом вверх и гидравлическими уклонами от середины к боковым стенкам. Козырек служит для защиты оконных проемов от брызг и намерзания влаги в зимнее время на стенках проемов. В стандартном исполнении корпус градирни выполнен из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Трубчатый коллектор, несущая рама, вентиляторы с диффузорами могут быть изготовлены в двух вариантах: как из нержавеющей стали, так и из углеродистой стали с покраской.

Ороситель и каплеотделитель представляют собой пакеты гофрированных листов ПВХ толщиной 0,3 - 0,4 мм. Листы имеют косую гофру. Смежные листы уложены с встречным направлением гофры. В градирнях моделей УООВ-4 … УООВ-16 блок оросителя высотой 400 мм набирается из пакетов высотой 200 мм. В градирнях моделей УООВ–24 и УООВ-32 ороситель высотой 540 мм набирается из пакетов такой же высоты. В градирнях моделей УООВ-50…УООВ-350 ороситель высотой 940 мм набирается из пакетов высотой 400 и 540 мм.

Пакет каплеуловителя имеет толщину (в направлении потока воздуха) не менее 75 мм, ширина пакета 140 мм.

Пакеты оросителя укладываются на решетку внутри градирни над баком в один или в два слоя. Пакеты каплеуловителя укладываются на решетку, приваренную к водораспределительному коллектору между трубами коллектора и стенками корпуса. В моделях УООВ-50 … УООВ-350 укладываются два слоя каплеуловителя во взаимоперпендикулярных направлениях.

Охлаждаемая вода подается под давлением через входной патрубок в водораспределительный коллектор и распыляется цельнофакельными форсунками с углом распыла 120° на верхний торец пакета оросителя. Пройдя по каналам оросителя в виде пленки, вода струями стекает в бак. Воздух из окружающей среды подается вентилятором непосредственно в пространство под оросителем, проходит по каналам оросителя навстречу водяной пленке и через каплеуловитель покидает градирню.

Испарительное охлаждение воды происходит, главным образом, в каналах оросителя при противотоке воздуха и водяной пленки. Дополнительное охлаждение имеет место в баке и в пространстве между верхним срезом оросителя и форсунками. В жаркое время года при относительной влажности 50-60% минимальная температура охлажденной воды после градирни выше температуры “мокрого” термометра на 4-5°С. Для предотвращения значительного капельного уноса воды служит эффективный каплеуловитель. Затраты воды на испарение вместе с потерями через каплеуловитель (самые мелкие капли) составляет около 1% от расхода воды. Повышение относительной влажности воздуха против обычно нормируемых 50-60% сближает температуры воздуха по сухому и смоченному термометрам. При фиксированном расходе воздуха на 1 м3 воды это уменьшает долю испарительного охлаждения и повышает температурный уровень процесса в системе охлаждения относительно температуры окружающей среды.

Давление воды перед форсунками должно быть предусмотрено проектом системы водоснабжения. Количество форсунок в каждой модели указано в таблице 1.

Вентиляторы градирен могут быть укомплектованы двух - и трехскоростными электродвигателями (опция). В таблице 2 приведены марки одно-, двух - и трехскоростных электродвигателей для всех моделей градирен.

5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. При эксплуатации УООВ необходимо соблюдать правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) и межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (ПОТ РМ-016-2001).

5.3. Работы по обслуживанию УООВ должен проводить специально подготовленный персонал.

5.4. Запрещается проводить работы по обслуживанию УООВ без снятия напряжения с электродвигателей.

6. УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ, МОНТАЖУ И РЕМОНТУ

6.1 Для обеспечения нормальной эксплуатации установок охлаждения на предприятии должна быть разработана соответствующая инструкция для обслуживающего персонала. Периодические осмотры установок рекомендуется производить не реже, чем один раз в месяц.

6.2 Для размещения установки при раздельном монтаже под блок-охладитель предусматривается металлический каркас, исходя из размеров блока-охладителя.

6.3 При размещении установок на площадке учитывают характер застройки окружающей территории, а также направление господствующих ветров зимой и летом.

6.4 В целях уменьшения диаметров и протяженности трубопроводов, установки располагают с максимальным приближением к потребителям воды.

6.5 Текущие ремонты установок необходимо проводить по мере необходимости, но не реже одного раза в год, по возможности, в летний период. В объем текущих ремонтов входят работы, не требующие остановки УООВ на длительный срок, а именно очистка и ремонт водораспределительного устройства, трубопровода, канализации, сопел, каплеуловителя и оросителя. При капитальном ремонте выполняются все виды работ, требующие длительного отключения установки: устранение повреждений оросителя, ремонт либо замена вентиляторной или насосной группы и т. п.

6.6 При длительном нахождении установки в нерабочем состоянии необходимо перед пуском проверить сопротивление изоляции. Если его величина менее 0,5 МОм, следует просушить электродвигатели током короткого замыкания при пониженном напряжении или наружным обогревом. Температура сушки не должна превышать 1000С.

6.7 Не рекомендуется регулировать работу УООВ при положительных температурах воздуха периодическим отключением нагнетающих вентиляторов. Подаваемая форсунками вода эжектирует воздух и выталкивает его через вентиляторные окна. При высокой гидравлической нагрузке, характерной для градирен УООВ (20-30 м3/ч/м2), электродвигатели вентиляторов могут быть подвергнуты в этом случае воздействию водяных струй, тогда как их защита IP54 – защита от водяных брызг со всех сторон. Проникновение внутрь корпуса или клеммной коробки капельной влаги приведет к выходу двигателя из строя. Кроме того, длительное пребывание неработающего двигателя в потоке насыщенного влажного воздуха создает эффект «насасывания» влаги, т. е. диффузии водяного пара внутрь корпуса через зазоры вокруг вала. При накоплении внутри некоторой «критической» массы влаги может наступить пробой изоляции.

6.8 При установке УООВ внутри помещений необходимо соблюдать следующие требования. Забор воздуха из помещения с одновременным выбросом его в помещение недопустим, т. к. на выходе из градирни влажность воздуха близка к 100%. Через короткое время работы градирня перестанет охлаждать воду, а ограждения помещения станут влажными. Нельзя забирать воздух из помещения и выбрасывать его за пределы помещения, поскольку через ворота, окна, из других помещений воздух будет затекать в том же количестве. Зимой это будет холодный воздух, на подогрев которого придется тратить энергию. При установке градирни в помещении потребуется теплоизолированный воздуховод для подачи воздуха с улицы и такой же воздуховод для вывода его на улицу. Для компенсации связанных с этим потерь давления может потребоваться дополнительный вентилятор.

7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УООВ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ

В зимнее время крайне опасно обмерзание оросителя, т. к. это может привести к его деформации и обрушению. Обмерзание начинается обычно при температуре наружного воздуха ниже –10°С и происходит в местах, где подаваемый в установку холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды (в местах с пониженной плотностью орошения).

Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не следует допускать понижения плотности орошения на отдельных участках. В связи с относительно большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях УООВ в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м3/м2час.

Для предупреждения большого обмерзания градирен необходимо уменьшать поступление в градирню холодного воздуха. Чем ниже температура входящего воздуха или меньше тепловая нагрузка на градирню, тем меньше должен быть расход воздуха. Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды. Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом, чтобы температура охлажденной воды в градирне была не ниже 12°С … 15°С, то обледенение градирен УООВ обычно бывает невелико и не выходит за пределы допустимого.

Для уменьшения подачи холодного воздуха в градирню можно установить на входных патрубках вентиляторов дросселирующие устройства (диафрагмы, дисковые щиты и т. д.). При наличии нескольких вентиляторов на одной градирне дросселирующие устройства должны быть одинаковыми на всех вентиляторах. Того же эффекта можно добиться, перекрывая равномерно сечение верхнего среза градирни. Перекрытие окон вентиляторов или верхнего среза градирни можно поставить в зависимость от температуры воды на выходе из градирни.

Для водооборотных систем, использующих несколько градирен, в зимнее время можно отключать часть из них, перебрасывая воду на оставленные в работе. Это помогает уменьшить обледенение градирен. Отключение градирни должно быть полным и протекать в следующей последовательности: отключается вода, после чего отключаются вентиляторы. Коллектор с форсунками должны быть продуты сжатым воздухом, вентиляторы с электродвигателями демонтированы, верхний срез градирни закрыт щитами.

Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию. Это может быть вызвано рециркуляцией уходящего из градирни воздуха, содержащего мелкие капли воды (унос) и пар, который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом. Неравномерное образование льда на лопастях может привести к разбалансировке и вибрации вентилятора.

Нельзя регулировать работу в зимнем режиме периодическим отключением нагнетающих вентиляторов, т. к. при отсутствии избыточного давления в градирне подаваемая вода эжектирует воздух и выталкивает его через вентиляторные окна. При этом воздух выносит мелкие капли воды, которые замерзают на лопастях и обечайках вентиляторов. Кроме того, отключение вентиляторов способствует насасыванию влаги в электродвигатель.

Устройство обогревающего трубопровода (шланга) по периметру обечайки вентилятора с подачей в него части нагретой воды помогает предотвратить обмерзание обечайки работающего вентилятора при рециркуляции воздуха и в отдельных случаях обмерзание вентиляторов при их отключении. Возможен обогрев обечайки и с помощью гибкого электрического обогревателя мощностью не более 1 кВт.

8. ГАРАНТИЯ

7.1 Предприятие-изготовитель гарантирует надежную и бесперебойную работу УООВ при условии соблюдения правил транспортировки, монтажа и эксплуатации.

7.2 Срок гарантии 24 месяца со дня ввода УООВ в эксплуатацию.

7.3 В случае выхода УООВ из строя в период гарантийного срока предприятие-изготовитель принимает претензии только при получении от заказчика акта с технически обоснованными указаниями характера неисправностей. В акте обязательна информация о датах поставки, монтажа, пуска в эксплуатацию, условиях хранения УООВ до монтажа (на открытом воздухе, под навесом, на складе), о температуре и качестве воды, поступающей на охлаждение, ссылка на проект системы оборотного водоснабжения с указанием проектной организации.

В случае выхода УООВ из строя в зимний период необходимо перечислить мероприятия, которые были предприняты для предотвращения обледенения градирни УООВ, расход и температуру воды на входе и выходе.

При оборотном водоснабжении промышленного объекта охлаждающее устройство (охладитель) должно обеспечить охлаждение циркуляционной воды до температур, отвечающих оптимальным технико-экономическим показателям работы объекта.

Понижение температуры воды в охладителях происходит за счет передачи ее тепла воздуху. По способу передачи тепла охладители, применяемые в системах оборотного водоснабжения, разделяются на испарительные и поверхностные (радиаторные).

В испарительных охладителях охлаждение воды происходит в результате ее испарения при непосредственном контакте с воздухом (испарение 1 % воды снижает ее температуру на 6°). В радиаторных охладителях охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом. Вода проходит внутри трубок радиаторов, через стенки которых происходит передача ее тепла воздуху.

Так как теплоемкость и влагоемкость воздуха относительно невелики, для охлаждения воды требуется интенсивный воздухообмен. Например, для понижения температуры воды с 40 до 30° С при температуре воздуха 25° С на 1 м3 охлаждаемой воды к испарительному охладителю должно быть подведено около 1000 м3 воздуха, а к радиаторному охладителю, в котором воздух только нагревается, но не увлажняется,- около 5000 м3 воздуха.

Испарительные охладители по способу подвода к ним воздуха разделяются на открытые, башенные и вентиляторные. К открытым охладителям относятся водохранилища-охладители (или пруды-охладители), брызгальные бассейны, открытые градирни.

В них движение воздуха относительно поверхности охлаждаемой воды обусловливается ветром и естественной конвекцией. В башенных охладителях - башенных 1радирнях - движение воздуха вызывается естественной тягой, создаваемой высокой вытяжной башней.

В вентиляторных охладителях - вентиляторных градирнях - осуществляется принудительная подача воздуха с помощью нагнетательных или отсасывающих вентиляторов.

Радиаторные охладители, которые называют также «сухими градирнями», по способу подвода к ним воздуха могут быть башенными или вентиляторными.

Для охлаждения циркуляционной воды до достаточно низких температур требуется большая площадь контакта ее с воздухом - порядка 30 м2 на 1 м3/ч охлаждаемой воды. Соответственно этой рекомендации следует принимать площадь зеркала воды водохранилищ-охладителей.

В градирнях необходимая площадь контакта создается путем распределения воды над оросительными устройствами, по которым она стекает под действием силы тяжести в виде тонких пленок или капель, разбивающихся при попадании на рейки на мельчайшие брызги.

В брызгальных бассейнах для создания необходимой площади контакта с воздухом вода разбрызгивается специальными соплами на мельчайшие капли, суммарная поверхность которых должна быть достаточной для испарительного охлаждения.

Внедрение системы охлаждения оборотного водоснабжения в промышленности в технологических процессах производства позволяет добиться максимального снижения потребления воды. С учетом ежегодного роста стоимости воды такое решение позволяет конечному потребителю создать условия для ежегодной экономии денежных средств.

Для использования повторного применения технической воды в технологических промышленных процессах она должна пройти предварительную подготовку, связанную с механической термической и другой обработкой.

Компания Балттех выполняет комплекс работ «под ключ» по проектированию, поставке, монтажу и сервисному обслуживанию систем промышленного охлаждения воды.

Способы охлаждения технической воды в системах оборотного водоснабжения

Способы охлаждения воды систем оборотного водоснабжения:

• открытый способ (охлаждение воды происходит при контакте воды с окружающим воздухом);
• закрытый способ (охлаждение воды происходит в теплообменных аппаратах).

Особенности работы промышленных систем охлаждения оборотной воды обусловлены ее физическими свойствами. Так охлаждение воды до температур +0,5…+2°С (ледяная вода) происходит в холодильных установках () с испарителями открытого типа (испарители орошаемого типа, погружные испарители, льдоаккумуляторы). Это связано с риском замерзания воды на поверхности испарителя. При охлаждении воды до температур свыше +2°С используются чиллеры с пластинчатыми или кожухотрубными испарителями.

Компания Балттех выполняет установки для охлаждения систем оборотной технической воды для следующих отраслей промышленности:

• производство пластиковых изделий;
• испытательные стенды лабораторий и НИИ;
• молокоперерабатывающие заводы;
• мясопрерабатывающие заводы;
• металлургия;
• химическая промышленность;
• фармацевтическая промышленность;
• системы промышленного кондиционирования воздуха и др.