某工業廠房循環冷卻水系統應急方案設計

李 素 娟

(中國航空規劃建設發展有限公司，北京 100120)

某工業廠房循環冷卻水系統應急方案設計

李 素 娟

(中國航空規劃建設發展有限公司，北京 100120)

結合工程實例，對循環冷卻水系統應急工藝流程進行了介紹，針對應急冷卻水方案設計的系統反應靈敏、自動化程度高、對工藝設備保障性高等特點，深入探討了其方案設計的最優措施，以保證循環冷卻水的可靠供應。

循環冷卻水，系統，供應，方案

0 引言

隨著航空工業的不斷發展，航空發動機制造過程需要的各種工藝設備日趨高精貴，并且大多數設備在使用過程中采用循環冷卻水系統進行降溫。但若突然停電，導致設備停止運行，循環冷卻水供應系統也隨之中斷，但工藝設備內部還處于高溫狀態，此時會造成設備損壞和其他未知事故，危及財產人身安全。通常在生產的工廠，存在以下兩種可能導致循環冷卻水供應中斷的情況：1)電網電壓產生大的波動，市電供應中斷；2)水泵發生故障或者管道出現斷裂漏水等。對于第2)種情況，只要選擇品質可靠的水泵，較好的管道連接工藝，一般很少發生重大問題。第1)種情況比較常見，解決辦法通常有兩種：配備發電機和建造高位水池。配備發電機是在停電狀況下以最快速度啟動發電機，并快速讓水泵自動啟動，進入供水狀態。建造高位水池工藝要求簡單，但對場地要求較高，當廠區不具備此條件時，我們通常采用其他方法替代。

本文結合工程實例，介紹了循環冷卻水系統及其應急方案的設計，對應急方案進行了深入的探討，以保證在緊急停電等事故狀態下,循環冷卻水可靠供應及安全運行，以供同類項目的借鑒和參考。

1 循環冷卻水及應急工藝流程

該工程位于東北某工業廠區，廠房為鈦合金精密塑性成型廠房，需要循環冷卻水的設備主要為熱成型機和各種形式的真空爐。工藝專業要求系統設計循環冷卻水量264 m3/h，水質自來水，進出口水溫32 ℃～42 ℃，設備進水壓力0.3 MPa，回水均為重力回水。根據工藝專業提供的設計條件，經過方案討論，冷卻塔設置在廠房屋頂，設一組開式冷卻塔KFT-HC-250C2(兩個模塊)，為適應不同用水設備的組合，地下循環水泵房設4臺冷水泵(三用一備)，3臺熱水泵(兩用一備)，同時為保證冷熱水池水量平衡，在冷熱水池隔墻上設有溢流口。循環冷卻水工藝流程如圖1所示。

真空爐價格昂貴，在精密超塑成形過程中是個核心設備，真空爐是高溫爐，在使用過程中散發大量的熱量，其組件爐體、電極、液壓系統等屬于精密系統，過熱會燒壞。在突然斷電的情況下，真空爐內部熱量還在擴散，設備制造廠商提供的要求是冷卻水還必須持續供應0.5 h，且循環冷卻水停水切換至應急冷卻水的時間不能太長(1 min以內)。真空爐循環水量為168 m3/h，應急冷卻水量按循環水量的30%設計，其應急工藝流程如圖2所示。

2 應急冷卻水方案設計

由于市政供水壓力不能滿足生產、生活用水要求，廠區集中設水池和加壓泵房，部分工藝設備對生產用水有時間要求，向電氣專業提出不間斷電源的需求，最終廠區生產、生活用水的可靠性得以保證。

結合真空爐應急冷卻水需求及本廠區實際供水情況，廠區所在東北地區，自來水水溫10 ℃左右，經過方案討論，采用以下兩種方案保證：方案一，在廠房設有柴油發電機房，當停電等故障發生時，自動啟動柴油發電機，由柴油發電機供給一臺冷水泵、一臺熱水泵及一個模塊的冷卻塔的用電量，保證應急冷卻水系統運行。方案二，當停電等故障發生時，且柴油發電機無法正常啟動時，開啟需要應急供水自來水應急供水閥，由廠區加壓自來水提供應急供水，保證設備安全。具體做法如圖3所示。

在圖3中，27號、63號設備為真空爐設備，接設備的左側管路為正常循環水管路，管路上設有流量計、溫度計、壓力表、蝶閥和止回閥，這些儀表閥門的安裝作用均為方便調節循環水水量、水溫。右側管道為應急供水管道，為防止應急供水系統長時間不用，管道水質腐敗，可根據具體情況在管道末端設泄水閥泄掉腐水。工作情況為：應急供水管路上的蝶閥平時處于開啟狀態。閥1、閥2和閥3均采用電動閥，閥1在正常工作時開啟，為平時的循環水供應系統，事故情況需要應急供水時關閉；閥2在循環水系統正常工作時關閉，事故情況需要應急供水時開啟；閥3平時關閉，柴油發電機應急系統無法工作時自動打開。三個閥門的啟動控制關系是本設計的亮點之一，要與電氣等相關專業互相協作配合完成。本設計在每個電動閥后設蝶閥，方便電動閥損壞時檢修和調試。

應急冷卻水系統投入運行時優先采用方案一，因方案一中供水來自平時循環水系統的冷水池，回水回至熱水池，但方案二中自來水應急系統供水來自廠區自來水，回水卻要回至熱水池，這樣就給熱水池增加了水量負荷，水量大時會從水池溢流至泵房，可能會造成水量浪費。但即便這樣，相比工藝設備的貴重性，此種保障還是有必要的。

3 方案設計特點

3.1 系統反應靈敏，控制精確

系統對數據變化的反應靈敏，精確，根據電氣專業的驗證[1]，從停電到應急循環水供應到真空爐所用時間40 s，滿足工藝設備商提出的不超過1 min的安全時間。

3.2 自動化程度高，便于管理

本設計整個循環水應急冷卻水系統的控制部分基本上采用自動—手動切換方式，正常運行時采用自動控制技術，手動方式主要用于設備調試和檢修，這樣既節省了人力又便于工廠的科學集中管理，同時自動控制技術的運用降低了人為誤操作的可能性，使工廠的管理模式越來越趨于現代化。

3.3 對工藝設備保障性高

本工程采用了兩種設計方案對循環水應急冷卻系統進行保障，其中方案二是對整個應急系統更進一步的保證，根據以往經驗，通常市政壓力進入廠房達不到0.3 MPa的要求，本設計由于生產、生活用水廠區單獨加壓，所以壓力能滿足要求，并且供水不會中斷，因此本設計采納了此種方案作為備用。

4 結語

柴油發電機應急電源是循環冷卻水系統在停電等突發故障情況下正常供給的主要保障，并且能滿足工藝設備商提出的安全時間要求。在無條件建造高位水池等重力供水方式的情況下，自來水壓力、水量若能滿足應急要求，也不失為一種經濟安全的技術措施。

[1] 方偉平，王浩勝.燒結爐循環冷卻水應急電源系統設計安裝[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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