王 勇，張思彬

（江蘇飛船股份有限公司設(shè)備部，江蘇泰州 225516）

1 背景

公司加熱設(shè)備有中頻淬火設(shè)備、感應(yīng)透熱爐、自動(dòng)滲碳生產(chǎn)線、等溫正火退火線和空壓機(jī)等。這些設(shè)備都需要冷卻，采用的冷卻介質(zhì)是工業(yè)水。公司的工業(yè)用水是用潛水泵將河水抽至蓄水池，經(jīng)沉淀、過濾后流至送水池，再由送水泵送到各車間補(bǔ)水池，各車間設(shè)備用水由補(bǔ)水池旁的供水泵直接抽水來循環(huán)冷卻各設(shè)備。

中頻淬火、中頻感應(yīng)加熱設(shè)備是靠大功率電力電子器件開、關(guān)控制實(shí)現(xiàn)工件加熱。工作中電力電子裝置會(huì)產(chǎn)生大量熱量，這些元器件對(duì)溫度非常敏感，周圍熱量若不及時(shí)散出，電氣元件溫度會(huì)急劇上升而燒壞，電容也會(huì)因過熱而造成擊穿短路。公司現(xiàn)有4 臺(tái)40 m3、2 臺(tái)20 m3、2 臺(tái)10 m3螺桿空壓機(jī)，分別對(duì)2 個(gè)廠區(qū)進(jìn)行供氣，24 h 運(yùn)行。頻繁加、卸載的空壓機(jī)，機(jī)頭溫升要求控制在75～90 ℃。當(dāng)溫度低于70 ℃時(shí)，有可能導(dǎo)致主機(jī)卡死；如果溫度過高，可能導(dǎo)致空壓機(jī)軸承損壞和機(jī)頭咬死等高溫故障，冷卻水溫度過高、過低都會(huì)影響機(jī)頭使用壽命。在熱處理連續(xù)線中，被冷卻部件主要是爐內(nèi)循環(huán)風(fēng)扇的軸承等部位，這些風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)使?fàn)t內(nèi)氣流處于對(duì)流狀態(tài)，保持爐體內(nèi)各點(diǎn)溫度均衡，溫度不均勻則嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。爐內(nèi)溫度高達(dá)950 ℃左右，因此旋轉(zhuǎn)部位軸承的冷卻相當(dāng)重要。

改造前，公司內(nèi)工業(yè)用水只是經(jīng)過簡單過濾、沉淀，并沒有進(jìn)行軟化處理就直接使用。分布在各處的儲(chǔ)水池也都是開放式結(jié)構(gòu)，在溫度和光照條件下，給儲(chǔ)水池內(nèi)的微生物和藻類的迅速繁殖創(chuàng)造了有利條件。這些微生物產(chǎn)生的分泌物同水中漂浮的灰塵雜質(zhì)、化學(xué)沉淀物粘附在一起，形成沉積物進(jìn)入到熱交換器中并附著管壁上。隨著時(shí)間推移，沉積物越來越多，使冷卻水流量變小，甚至堵死。這些沉積物還具有腐蝕作用，會(huì)腐蝕管壁形成穿孔，引起管道滲漏。對(duì)于空壓機(jī)，冷卻水進(jìn)入熱交換器，給高溫的空壓機(jī)油降溫，如果熱交換器的銅管堵塞，影響冷卻效果，造成超溫停機(jī)。如果銅管穿孔，水將進(jìn)入油中，損壞機(jī)頭，造成很大損失。在熱處理連續(xù)線中，淬火油的冷卻是通過渦旋式熱交換器，當(dāng)管壁腐蝕穿孔后，水進(jìn)入淬火油池后，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。結(jié)垢、堵塞、穿孔等因素都會(huì)使冷卻效果下降，水垢較多時(shí)，供水管網(wǎng)系統(tǒng)阻力增大，供水效率降低、能耗增加，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生堵塞、穿孔，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。

供水方式主要是通過值班人員觀看水池水位情況，手動(dòng)啟停水泵，需配備專業(yè)人員值班。公司內(nèi)設(shè)備分散，管網(wǎng)長且都埋在地下，水量相差大。要保證最遠(yuǎn)端設(shè)備冷卻正常用水，值班人員要開啟所有水泵全天運(yùn)轉(zhuǎn)。要求水泵多、功率大，管網(wǎng)太長，檢修困難，經(jīng)濟(jì)損失較大。

2 措施

基于這種情況，選用閉式逆流冷卻塔成套設(shè)備（無錫方舟水冷設(shè)備有限公司生產(chǎn)）。閉式逆流冷卻塔冷卻效率高，裝置體積小，占用空間小，移動(dòng)及放置方便，無需修建水池，可根據(jù)需冷卻設(shè)備就近安裝。其次是自動(dòng)化智能控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水，操作簡單可靠，無需專人值班，可直接冷卻公司熱處理生產(chǎn)線爐門、風(fēng)扇、空壓機(jī)、中頻感應(yīng)爐類等部件及設(shè)備，介質(zhì)無損耗，成分穩(wěn)定。

3 工作原理

圖1 閉式逆流冷卻塔

閉式逆流冷卻塔成套設(shè)備由主機(jī)、水箱、循環(huán)水泵及電控柜等組成。主機(jī)由殼體、換熱器、風(fēng)機(jī)、噴淋水泵、收水器、水槽及管路閥門等零部件組成。工作過程中，冷卻介質(zhì)（軟水）由主循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)，在換熱器及需冷卻設(shè)備之間循環(huán)流動(dòng)，噴淋水均勻地噴灑在換熱器上。在換熱器外表面形成均勻水膜，冷空氣由塔體下方的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔內(nèi)，與噴淋水逆流經(jīng)過換熱器表面。在此過程中有2 種換熱方式，即冷空氣與冷卻介質(zhì)之間的熱傳導(dǎo)，以及噴淋水蒸發(fā)吸熱的熱交換。吸收熱量后的飽和熱濕空氣由風(fēng)機(jī)排至大氣，其余的噴淋水流入塔體下部的水槽，由水泵再輸送至噴淋系統(tǒng)。如此往復(fù)，換熱器內(nèi)的冷卻介質(zhì)得到降溫冷卻。

閉式冷卻塔有2 種運(yùn)行模式，即風(fēng)冷、風(fēng)冷+噴淋。2 種模式的切換由電控系統(tǒng)根據(jù)工況要求自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。閉式冷卻塔優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）冷卻介質(zhì)全封閉循環(huán)，可防止雜物進(jìn)入冷卻管路系統(tǒng)，減少冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)損耗。

（2）使用軟水作為冷卻介質(zhì)，不結(jié)垢，不堵塞管路，故障少。

（3）采用風(fēng)冷和噴淋水蒸發(fā)吸熱雙重冷卻方式，冷卻效率高。

（4）裝置體積小，占用空間小，移動(dòng)及放置方便，無需修建水池。

（5）采用自動(dòng)化智能控制，可根據(jù)工況要求自動(dòng)變換冷卻模式，水溫可調(diào)，操作簡單可靠。

4 改造前后效果對(duì)比（表1）

表1 改造前后效果對(duì)比

目前公司內(nèi)的水冷系統(tǒng)改造已經(jīng)全部完成，投入運(yùn)行后狀態(tài)穩(wěn)定，每年可為公司節(jié)約支出70.9 萬元，15 個(gè)月可收回全部投資成本。