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冷卻塔系統圖-接管分步指南

我意識到我的標題的第一部分幾乎聽起來像是偷書本的書呆子版本,但實際上并非如此。但是,在寫完上一篇文章之后,我認為向你介紹我是如何做出決定來打破我自己的規則并擺脫純粹的“階梯式”圖表可能會有所幫助。并且,因為我在談論違反規則的原因,這些規則通常與操作和調試問題有關,這篇文章也將提供一些解決冷卻塔系統問題的一些見解。
 
在這個例子中,我將使用武漢的一個項目的冷卻塔系統。下面是合同文件中顯示的管道的物理布置,因此您可以將其與我將要討論的系統圖變化進行對比。
 
并且,這是合同文件中提供的系統示意圖。這是設計者對所討論系統的系統圖的版本,與我在其他項目中遇到的非常類似,其中包含原理圖和物理管道布置。
 
一個有趣的觀點是,如圖所示的管道與原理圖中所示的管道之間存在細微差別。如果仔細觀察,您會注意到在管道圖上,每個泵獨立地連接到冷卻塔盆之間的集管,而在圖中,泵的前面有一個共同的管道部分,包含用于側流過濾的未來水龍頭系統。
 
冷卻塔系統

像這樣的連接細節的次要順序可能會導致意外的操作問題,如我的標題為系統圖:連接順序的順序所示。在我開始開發系統圖時,這個問題已經得到了認可,并且提交了一份RFI(請求信息,一種在建設過程中提問和回答問題的正式方式)。答案是圖中的配置是正確的,并且承包商提交的管道準備并且在安裝之前已經批準,在集水盆集管和泵之間應該有一個共同長度的管道。
 
所有這些都說,設計者的系統圖版本沒有什么特別的錯誤。但就我個人而言,采用我一直在討論的一些概念來進一步簡化它使我更容易理解系統動力學。
 
重要的是要認識到,在某種程度上,這是個人偏好,也可能是一種自我實現的預言。換句話說,由于我從第一天開始接觸到HVAC系統并且從那時起就開始使用它,因此我接觸到這種方法,相對于其他方法,我對它有一種自然的舒適度。但是,話雖如此,我也發現我學到的一些策略似乎在識別和診斷問題方面有所作為,因此我已經確信它們在一般情況下的優點,個人偏好除外。
 
如果我用一個純粹的“梯形側面”格式繪制系統圖,它可能會看起來像下面這樣。請記住,我知道RFI,因此顯示了塔式水池和水泵之間管道的公共部分,如果我只是從管道計劃中工作的話,這不是我想要的。
 
在系統圖的上下文中,我對系統的表示沒有什么特別的錯誤。事實上,它可能是我在職業生涯早期所得到的并且對此感到滿意,因為:
 
    該圖體現在“梯子側”概念中。
 
    您可以清楚地看到哪些元素彼此平行,哪些元素彼此串聯。
 
    如果您要將圖表與我開發的文檔中顯示的管道的物理排列進行比較,您會發現連接順序是正確的。
 
    轉彎(彎頭)僅在圖表上出于組織目的。換句話說,許多在圖上顯示為直線的管道實際上包含多個彎頭。
 
但是,由于我在使用冷卻塔等開放式系統時遇到的一些經驗,基于合同文件的這個特定系統的系統圖的初稿看起來像這樣。
 
這個圖表與純粹的“側面梯子”版本之間存在一些微妙但重要的差異,我認為這對于幫助我理解系統動態,識別潛在的故障點以及解決操作問題非常重要。
對稱與非對稱冷卻塔單元管道
 
如果您研究合同文件管道計劃,您會發現進出冷卻塔單元的管道是arr對稱的老年人。換句話說,從返回線分裂到兩個單元的點,在T形管的兩側有相同數量的彎頭和相同的管腳直線。并且,T形管的使用方式意味著從入口到任一出口的壓降是相同的。離開收集盆的管道中存在類似的布置。
冷卻塔離開水管道缺乏對稱性
 
不對稱管道等同于流動下的不對稱壓降。并且,雖然管道長度較短,因此相應的壓降差異相對較小,但在處理冷卻塔盆時,完全補償和溢流條件之間的差異可能在3英寸范圍內,一個未成年人并聯管道的兩個水池之間的壓降差異可能導致操作問題。
 
這樣想吧;壓降為1至2英尺/小時。在需要50或60 ft.w.c.的系統環境中,這似乎相當適中。泵頭等于12至24英寸w.c ..因此壓力差為1/4至1/2 ft.w.c。在管道中留下兩個并聯管道的冷卻塔盆,如果是較短的管道,則可以使一個盆地的補給系統大開,而另一個較長的盆地則可能超過 - 流動。
 
我在職業生涯的早期遇到了這個問題,所以對我來說這是一個“熱門按鈕”。事實上,如果您感興趣,我之前的一篇博文會查看此問題的詳細信息。
 
在任何情況下,因此,當我為開放系統開發系統圖時,我所做的一件事就是在我的描述中包括分布盆和收集盆的管道中存在的對稱性(或缺乏對稱性)。 。要做到這一點,我打破了關于最小化系統圖中的轉彎的規則,并添加了一些我不一定需要的純粹“梯形側”格式。下圖對比了該圖的兩個版本。
 
請注意修改后的版本如何在兩個盆地的長度和彎頭數量方面顯示相同的管道運行,就像物理管道計劃一樣。
 
圓形玻璃鋼冷卻塔進水管道缺乏對稱性
 
重要的是要認識到缺乏對稱性也可能是進水側冷卻塔的問題,特別是如果冷卻塔通過底部開孔而不是帶噴嘴的管道將水分配到填充物上。 (順便提一下,如果你想了解更多的差異或一般冷卻塔,Marley / SPX在他們的網站上免費提供一本名為Cooling Tower Fundamentals的手冊。)
 
塔的進入側缺乏對稱性可導致在冷卻塔單元之間沒有適當分配流動的情況。如果一個單元缺少流量,那么它將無法提供額定值的全部冷卻措施。此外,在極端天氣期間可能存在與填充物結冰相關的問題。
 
由開放式盆地類型的分配系統服務的小區可以溢出超過其份額的流量。這不僅會導致容量損失。它浪費水和水處理化學品,并可能在屋頂上造成混亂。在2008年4月的CSE雜志題為“校園調試”的文章中,該問題與非對稱收集盆管道一起進一步探討。
使用平衡來解決缺乏對稱性問題
 
乍一看,似乎你可以使用平衡技術來解決對稱性問題,例如在較短的運行中對閥門進行節流以使水更難以這樣做。事實上,我第一次遇到這個問題,就是我認為我能做到的。但是出現了一些問題。
 
第一個是必須有一個節流閥,但情況并非總是如此。與此相關的是,我們需要調整的壓力差相對較小,而我們正在處理的管道和可能安裝在其中的管道尺寸閥門相對較大。結果是出于多種原因,包括由平衡閥和滯后所代表的限制流動產生的壓降動力學;即,在閥致動系統中“游隙”或“松動”,可能難以或不可能調節可能存在的閥以產生所需的相對較小的阻力。
 
要獲得一些實用的見解,請到您的廚房水槽,并嘗試調整水龍頭,使您每分鐘滴一滴。如果你設法這樣做并且仍然留有任何頭發,請嘗試調整它以使每分鐘滴兩次。如果你實際上已達到那一點,那么嘗試將其恢復到每分鐘一滴的設置。我敢打賭,雖然從理論上說這可能是可能的,但你的耐心會比證明它的時間快得多。
 
如果您嘗試使用非常大的閥門進行非常小的調整,則可能會在現場發生相同的結果。
 
使問題復雜化還有許多其他因素。
 
    根據負載條件,許多多個冷凝器單元塔以不同的單元組合運行。
 
    有時,不同的細胞具有不同的尺寸,并且令人驚訝的是,安裝有不同的盆地高度。
 
    多塔系統通常也是多泵系統,并且泵以不同的組合操作,這些組合彼此相互作用,負載和塔單元。通常,這種相互作用的一部分發生是因為泵具有不同的操作特性。
 
冷卻塔管道對稱和系統圖;底線
 
冷卻塔接管

我所做的更改的底線是我的圖表版本提供了一個“記憶慢跑者”,提醒我非對稱管道不應該成為這個系統的問題。反過來,這將有助于我制定我的測試計劃,如果我們遇到盆地水位控制問題,它將幫助我解決問題。
管道位于冷卻塔集水池上方
 
如果你研究冷卻塔和冷卻器的平面圖,你就會發現冷卻塔和冷卻器都在屋頂上,而冷卻器的冷卻塔輸出高度足以讓你走在它。你可以從上面的“BOP + 11'6”屋頂“泵下面的注意事項”中說出來。 BOP代表管底。 (我想這也可能意味著如果你身高11英尺6英寸并試圖在彎腰之下行走,你會在頭上“沾沾自喜”。)
 
這種管道布置在管線中產生陷阱和倒陷,這些陷阱具有操作含義,特別是對于開放系統。我在之前的帖子中談到了這些問題,關于系統圖中的彎頭以及它引用的關于空氣綁定在某些倒置陷阱中成為問題的項目的帖子。
 
由于在開放系統中遇到這種類型問題的經驗,當我開發系統圖時,我經常打破自己關于彎頭和其側面概念的規則。瘋狂的方法就像對稱的管道一樣;違反規則提供了一個關于潛在系統操作挑戰的記憶慢跑者,我可能希望在測試中將其作為目標,或者需要在將來的某個時間進行故障排除。
 
第一個類似陷阱的情況是由泵從泵上升然后再回落到冷凝器中而產生的。關于由此產生的倒置陷阱有兩個普遍關注的問題;當泵關閉并排氣時,回流到水池中。
泵關閉時的回流
 
由于管道中的水位高于水池,如果水泵關閉,它將嘗試通過泵排回冷卻塔水池。在我們的例子中,泵上的止回閥一旦關閉就會阻止這種情況發生。
 
但是可能存在高架管和盆之間沒有止回閥的情況。對于較大的系統,止回閥可以緩慢關閉。在這些情況下,高架管道中包含的水量(相對于水池水位)將排回水池,可能導致溢流,特別是如果盆地和水池的設計沒有考慮到這個問題水平控制系統。
 
并且,當泵重新啟動時,必須重新填充管道。這意味著盆地水位將以與泵運行相關的體積速率填充管道所需的體積下降。由于這通常代表的水平變化比系統流量自身確定時所遇到的水平變化要快得多,因此它可以在多個方面產生操作挑戰,包括排出空氣,這將在下一節中討論。和盆地水位控制。水平控制問題與泵關閉時與排水相關的水位控制問題相互作用,并且在設計時最好解決。
 
與排水相關的一個更微妙的問題是,當水流回盆地時,水會產生虹吸作用。在我知道的至少一個例子中,回流產生的負壓足以使經歷它的大玻璃纖維主管坍塌,導致在最壞的情況下為醫院的冷卻器設備服務的冷凝器水系統的災難性故障需要冷卻的可能時間(夏季中西部)。
排氣
 
管道中捕獲的任何空氣都很難通過某種排氣操作排出,如果在泵關閉時管道排到水池,那么它將充滿空氣,當需要出路時水泵重啟。如果泵關閉并且啟動是自動化的,則可能需要排氣機構也是自動化的。
 
同樣重要的是要認識到,即使水不從水中排出,空氣也會積聚在倒置的疏水閥中,特別是在冷卻塔系統中,根據冷卻塔的性質,循環水不斷提供夾帶的機會空氣。我在2009年初做的博客文章中討論了這背后機制的細節。
陷阱,倒陷阱和系統圖
 
在我們討論的系統中有兩個位置,管道的物理布置傾向于形成倒置的陷阱,以及管道的物理布置形成陷阱的一個位置。第一個倒置陷阱被創建,其中冷卻器的供應管線從泵中升起,越過屋頂,然后落入冷卻器。為了捕捉系統圖中的細微差別,我在側視圖中修改了梯子,以顯示冷卻塔水池水位以上泵的排放管道,如下圖所示。
 
差別很微妙,但至少對我來說,它是有效的。當我看右邊的圖表時,我想哦,是的,當泵關閉時,水池上方的管道可能會回流到它們,特別是如果止回閥不能保持。
 
第二個倒置的疏水閥位于管道中,離開冷卻器,在那里它上升穿過屋頂,上升到冷卻塔,但是,在最后一刻,通過專用平衡閥進入分配池。
 
傳統的陷阱發生在冷卻器本身。冷凝器代表系統的低點,管道在進出連接處上升到屋頂高度11'6“。結果,存在沉積物在其中積聚的趨勢,特別是當出口處的壓頭控制閥具有節流的流量時。
考慮對稱管道和陷阱的底線
 
所有這一切的底線是我打破了我自己的規則并繪制了如下所示的系統圖,而不是如前所述在純粹的“側面梯子”形式中繪制它。
 
現實;真正的底線
 
當我們進入該領域實際工作在這個系統上時,我們發現它并不是完全用管道繪制的。具體地說,進出塔的管道不對稱。這使我作為委托提供者采取了兩個步驟。一個是我修改了我的系統圖,又一次提供了一些關于潛在操作問題的記憶慢跑者。
 
另一個是它讓我編寫了一個針對我所關注的潛在問題的測試序列,其中包括:
 
    所有操作模式下的液位控制。
 
    與泵啟動和關閉相關的排放和泵空化問題。
 
    由于空氣夾帶,在啟動時擾亂冷卻器流動安全行程。
 
通過創建系統圖所收集的信息啟發的測試確實揭示了一些操作問題,包括盆地控制系統中非常復雜的動態,很容易導致同時組成和溢出,同時加熱和冷卻的節水等效。
 
所以,你有它,一步一步了解規則,以及為什么這樣接管的原因。


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