冷卻水系統巧改造

陸進

我公司于2003年3月首次引進了一條德國曼羅蘭UNISET75高速輪轉報紙印刷生產線，該生產線采用的是當今較為先進的無軸傳動技術。無軸傳動技術的核心部件是變頻驅動器，其在工作時會產生大量熱量，影響生產線的功能和使用壽命。為了使變頻驅動器更好地散熱降溫，曼羅蘭公司將變頻驅動器安裝在了相對密閉的電氣柜中，并采用冷卻水系統給變頻驅動器所在的電氣柜降溫。然而，在使用一段時間后，筆者發現電氣柜的熱交換片上常出現滲水現象，不能很好地對變頻驅動器進行散熱降溫。根據多年經驗，筆者對冷卻水系統進行了改造，在此將經驗分享給讀者。

改造前

使用曼羅蘭UNISET75高速輪轉報紙印刷生產線初期，筆者根據冷卻水系統的技術說明書組裝了冷卻水系統，其結構如圖1所示?？紤]到南京的氣候特點，該冷卻水系統選擇了制冷機組與風冷機組相結合的冷卻方式。在夏、秋季，采用制冷機組制冷；在春、冬季，采用風冷機組制冷，這是因為風冷機組較制冷機組耗電量低，可節約大量電能，又可避免冬季制冷機組不易啟動的問題。此外，冷卻水系統中還設置了一個容量為5立方米的貯水柜，可為設備泵站提供溫度相對恒定的冷卻水。

經過1年多的運行后，筆者發現電氣柜的熱交換片上常出現滲水現象，剛開始以為是夏季濕度大，空氣流過相對較冷的熱交換片而產生的冷凝現象，然而在空氣相對干燥的冬季仍會出現滲水現象，且情況越來越嚴重。為此，筆者將熱交換片的保護罩打開，發現在冷水流經的熱交換片的銅管上有水珠冒出，于是初步確認是熱交換片自身出現了漏水現象，而不是冷凝現象。

為進一步查明熱交換片出現滲水的原因，筆者對冷卻水系統中的水質進行了化驗?；灲Y果表明，水質中的顆粒物雜質超標。究其原因，主要是冷卻水系統的管路太長，且由于貯水柜內裝有浮球式補水閥，且其上方留有一個檢修口，使得冷卻水系統處于相對開放的狀態，大量空氣進入冷卻水系統，造成管道氧化、銹蝕。大量鐵銹從管壁剝落后，隨著水流進入電氣柜的熱交換片中，對熱交換片的銅管產生沖刷、研磨。時間一長，銅管的管壁就會變薄，最終被磨破，從而導致漏水。

原因查明后，筆者將貯水柜內的浮球式補水閥外移，將檢修口做密閉處理，使整個冷卻水系統處于相對密閉的狀態，同時，加強了水質檢測，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象明顯減輕。

改造后

為進一步提高冷卻水的水質，尤其是進入到電氣柜熱交換片的冷卻水的水質，2010年7月，我們對冷卻水系統進行了改造，改造后的冷卻水系統結構如圖2所示。

由圖2可知，改造后的冷卻水系統比原有的冷卻水系統增加了板式熱交換器。該板式熱交換器將原有冷卻水系統分成了2個獨立的水系統，即貯水柜系統和設備系統。這兩個系統的冷卻水互不交叉，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，設備系統中的設備泵站是負責向電氣柜提供所需溫度的冷卻水的重要環節，其通過一個電動的比例控制閥實時、自動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，為電氣柜提供預先設定好溫度的冷卻水，其原理如圖3所示。

當溫度傳感器檢測到電氣柜中的冷卻水溫度高于電氣柜預先設定的溫度時，電動的比例控制閥會加大冷水的進水比例，使設備泵站的出水溫度下降；當溫度傳感器檢測到電氣柜中的冷卻水溫度低于電氣柜預先設定的溫度時，電動的比例控制閥會減少冷水的進水比例，同時加大從電氣柜回流的熱水比例，使設備泵站的出水溫度上升。通過這樣的雙向調節，設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，電動的比例控制閥同時具備手動調節的功能，在設備泵站實際運行中，每過一段時間，可用手動的方法檢查電動的比例控制閥轉動是否靈活，以防因長時間不轉動而導致轉動部分因生銹而卡住。

此外，改造冷卻水系統時我們還做了以下變動：一是將板式熱交換器與設備泵站放在同一水平面上，確保設備泵站的水壓與板式熱交換器的水壓相同，因為如果板式熱交換器的位置高于或低于設備泵站的位置，均會產生水壓疊加效應或增加設備泵站內水泵的負荷，從而產生故障；二是將板式熱交換器盡量放在設備泵站附近，盡可能減少連接板式熱交換器與設備泵站的管道長度，同時，設備泵站到電氣柜之間的管道采用高強度塑料水管壓接而成，以降低管道產生鐵銹等顆粒物的可能性。

改造后的冷卻水系統運行6年來，經檢測發現，水質情況良好，電氣柜的熱交換片上沒有再發生滲水現象，取得了良好的預期效果。