論文關鍵字：高爐冷卻水溫差流量數字化溫度傳感器監測系統自動控制

論文摘要：利用數字化溫度傳感器、電磁流量計對高爐冷卻水系統進行溫度和流量參數的監測，同時根據這些數據以及歷史記錄和人工設定參數等進行分析和比較，確認高爐冷卻水系統運行狀態，并對不佳狀態進行必要的調整。

引言

在高爐生產過程中，由于爐內反映產生大量的熱量，任何爐襯材料都難以承受這樣的高溫作用，必須對其爐體進行合理的冷卻，同時對冷卻介質進行有效的控制，以便達到有效的冷卻，使之既不危及耐火材料的壽命，又不會因為冷卻元件的泄露而影響高爐的操作。因此對高爐冷卻介質進行必要的監測和控制尤為重要。本文主要闡述對高爐水冷卻部分進行監測和控制的一套系統構成及工作原理。

高爐冷卻水系統比較重要的幾個參數：

高爐冷卻的作用：

摘要：針對北京地鐵復八線空調循環冷卻水系統運行過程中的節水問題，在理論研究的基礎上，通過采用旁流式過濾技術和化學藥劑相結合的方式，對天安門西站的冷卻水系統進行了改造。通過不同的處理方式進行技術性和經濟可行性比較，找出適合地鐵冷卻循環水處理的方法。

關鍵詞：循環水旁通過濾器節水效果

一、情況概述：

北京地鐵復八線西起復興門站，東至四惠東站，全線共設13座車站，是北京地鐵建設史上第一條設計安裝有中央空調系統的地鐵線路。車站全部采用水冷式制冷機做為站內環境溫度控制。在機組運行過程中循環冷卻水的損失量很大，已成為北京地鐵用水量最多的設備。北京是一個缺水的大都市，市政府對節水要求很高，而且，水費又在不斷的提升，使制冷系統的運行費用在地鐵公司總的費用中也占據了一定的比例。

節約用水，降低運行費用是地鐵運營公司的首要任務，首先我們要確定可以節約的水量在哪里？

在制冷機運行季節，正常的蒸發量和合理的飛濺損失量是無法回收的，只有通過相應的水處理技術和設備來合理的減少排污水量。也就是說：減少排污量是開展節約用水工作的重點⑴

1.正確加注冷卻水

1.1加注清潔的軟水。發動機的冷卻水應選用雨水、雪水和河水等軟水，雨水、雪水和河水等軟水含礦物質少，適宜發動機使用。井水、泉水、自來水等硬水中含多種礦物質(如多種鹽類等)，這些礦物質受熱后易沉積在水箱壁、水套壁、水道壁上而形成水垢和銹蝕物，使發動機散熱能力變差，導致發動機過熱。同時，加入的軟水必須保持清潔。否則，水中的雜質會造成水道堵塞或加劇水泵葉輪等機件的磨損。如條件不允許，沒有軟水加注而需要使用硬水時，必須先采取“加熱法”或“加入堿液法”對其進行軟化處理，再加入發動機，確保加入的冷卻水適合發動機使用。

1.2冬季盡量加注熱水。在寒冷冬季，發動機機體溫度較低，機油粘度較高，起動阻力較大，發動機起動困難。如果起動前向發動機冷卻系統加注冷水，很易在加水過程中或在加完水未能及時起動時，造成水箱下水室及迸水管處發生凍結，致使冷卻水無法循環，甚至導致水箱脹裂。因此，發動機在寒冷冬季起動前應盡量加注熱水。這樣，一方面可以避免出現前述的凍結現象，另一方面可以通過加注熱水并反復循環更換，使機體溫度得到一定程度提高，幫助發動機起動。

1.3起動前加注冷卻水。在寒冷冬季，為便于發動機起動、避免發生凍結現象或因水源較遠，有些建筑工程機械使用人員常常采取“干起動”的方法起動發動機。采取先起動后加水的“干起動”方法起動發動機，因發動機機體內沒有冷卻水，發動機起動后各部件溫度上升極快，尤其是缸蓋水套、噴油器水套等處升溫更快且溫度特別高。此時，如果突然加入冷卻水，由于溫差變化大，缸蓋及水套易因驟冷而產生裂紋或變形。例如，一部ZL50C型裝載機在冬季起動時采取“干起動”的方法起動發動機后，發現1、2缸噴油器處向外“嘶、嘶”噴氣，拆檢該處噴油器水套，水套均出現了裂紋，更換水套后故障排除。

1.4忌“開鍋”時急于加水。發動機因缺水而溫度過高，造成水箱“開鍋”時，不要急于加注冷卻水。發動機水箱“開鍋”時，發動機各部件溫度均較高。此時，如果突然加注冷卻水，發動機缸蓋等部件會因驟熱激冷而產生裂紋或變形。正確的做法是：首先，卸去發動機負荷，怠速空轉幾分鐘；其次，用毛巾或擦機布蓋在水箱蓋上并擰開水箱蓋，再次，待無蒸汽噴出時再取下水箱蓋；最后，當水溫達到正常時，加注冷卻水。

2.正確更換冷卻水

摘要：針對傳統空分項目循環冷卻水系統普遍存在的水泵揚程偏高、流量偏大等主要問題，提出了創新設計方法。正確運用流體力學基本原理，結合空分工程的具體特點，抓住關鍵，從設計源頭入手，合理確定水泵流量、科學計算水泵揚程等，不僅可以大幅度降低循環冷卻水系統的運行能耗，還可以降低投資成本。

關鍵詞：空分設備；循環冷卻水系統；創新設計；節能降耗

大型空分設備用戶是能源消耗大戶，蘊藏著巨大的節能潛力，其主要關鍵設備的節能技術已不斷取得發展，而循環冷卻水系統的節能優化，空分行業對此研究較少。近年來，杭氧對空分項目的循環冷卻水系統的節能從理論到實踐進行了全面、系統的研究，認為空分項目的循環冷卻水泵的揚程余量太大（大部分揚程為45～60m，而實際只需30～35m），余量達到29%～71%，因此僅合理配置水泵揚程，平均就有30%左右的節能空間；同時，由于冷卻水流量安全系數重復考慮，造成確定的水泵流量不合理，雖然換熱設備冷卻水供、回水溫差設計值為8～10℃，但實際運行時溫差大多為4～6℃，有的更小。盡管有些企業已經實施了一些節能改造，但大多從表象出發，沒有抓住本質，盲目性大，因而節能不徹底，效果欠佳。空分項目的循環冷卻水系統龐大，其節能空間相當可觀。循環冷卻水系統的節能工作，需要創新設計，只有在正確、系統的理論指導下，從設計源頭入手，才能少走彎路。

1傳統循環冷卻水系統設計和運行中存在的問題

1.1盲目選擇水泵揚程。長期以來，空分行業以產品技術附件中的“供水壓力0.4MPa，回水壓力0.25MPa”等內容為依據來確定循環冷卻水泵的揚程，大部分選45～60m。理論上，這個做法是一大誤區，水泵揚程的確定應根據流體力學基本原理對具體的工程進行詳細水力分析計算后確定。實際上，這樣確定的水泵揚程余量太大，表現為：如果所配電機功率比較小，則管路上的閥門就不能完全打開（一般只能開30%），需要人為增加阻力損失才能安全運行；如果所配電機功率比較大，水泵就會在超大流量工況下運行，不僅水泵效率低，而且易產生葉輪汽蝕、噪聲大、振動大等不利安全運行的問題，同時，如果超額的流量對傳熱影響不大，本身就是浪費。總之，盲目確定水泵揚程，既浪費投資又使運行能耗增高。1.2缺少必要的水力分析計算。除了水泵揚程的選擇缺少必要的水力分析計算外，各換熱設備支路也沒有經過水力平衡分析設計，阻力損失小的支路實際流量大大超過設計流量，造成流量浪費；阻力損失大的支路實際流量小于設計流量，造成冷卻效果不理想，這時只能通過關小阻力損失小的支路上的閥門，提高整個系統的阻力，來調節流量平衡。如果某個支路的阻力損失特別大，這種做法就更不合理。而且，如果沒有經過必要的水力分析計算，循環冷卻水供水干管在空冷塔位置的壓力就沒有數據，空冷塔常溫水泵和冷卻水泵的揚程確定必然盲目，要么過高，要么過低。如果循環冷卻水系統變流量運行，更會出現這種情況。1.3不恰當地應用變頻調速技術。先盲目增加水泵揚程或流量的余量，再增設變頻調速裝置，將揚程或流量降下來。這種做法不可取：不僅要增加一大筆投資，而且水泵不可能在高效區工作，變頻系統本身也有一定的能量損失，附屬裝置增加，故障率和維修量均增大。應用變頻調速技術的目的是在變工況時調節流量。一臺工頻泵和一臺變頻泵聯合工作，當變頻泵改變流量時，工頻泵的流量朝與其相反的方向改變，不能充分發揮變頻調速的作用。同時變頻泵不可能頻率降得很低，否則，變頻泵提供的壓力比工頻泵的低得多，變頻泵就泵送不了水。1.4對變頻調速系統盲目采用壓力自動控制。在市政供水和采暖空調供水系統中，當流量改變時常采用壓力自動控制方式，有其具體原因。而盲目地將這種壓力自動控制方式應用到空分項目，就會人為增加系統阻力，不利節能。1.5為達到運行工藝要求人為增大阻力損失。受產品技術附件中“供水壓力0.45MPa，回水壓力0.25MPa”等內容的影響，很多用戶都認為“只要壓力上去就好”“只要水回得去就好”，一旦回水壓力低，水回不去，就去關小回水管閥門。這是運行中的一大誤區。循環水泵供水的目的是供給換熱設備冷卻水流量而不是壓力，應該是流量達到要求就好。對一個水力性能可調系統，流量與壓力沒有直接關系，而換熱設備進、出口壓差與該設備的流量有直接對應關系（換熱設備水力性能已固定），設計和運行時希望系統閥門全開，各點的壓力最低，而流量恰好滿足要求。1.6不合理確定水泵流量。確定水泵流量的各環節都考慮安全系數，造成重復考慮；工程設計時沒有確切的換熱設備水流量作為依據，更沒有相應的水阻力損失可參考，得出的總流量是個大概數，因此多數情況下所配水泵流量遠大于換熱設備的設計流量，水泵揚程偏高使實際運行流量進一步增大。實際運行中又認為流量大總是好的，流量大可以使壓縮機級間冷卻器的空氣溫度降得更低，可以降低壓縮機的功耗。這些都造成水泵流量確定不合理，使大流量、小溫差運行成為一種習慣。1.7通過關小水泵進水管閥門來調節水流量。大流量運行對水泵節能和運行不利，所以有的企業采用關小水泵進水管閥門的辦法。這種方法操作快，節能效果明顯。但是，增加水泵進水管阻力，很容易使葉輪汽蝕，進而使水泵運行效率降低、振動大、噪聲大等。1.8不考慮實際濕球溫度，冷卻塔出水溫度一律定為32℃如青海省西寧市的夏季空氣調節室外計算濕球溫度只有16.6℃，而冷卻塔的進、出水溫度依然設定為42、32℃。本來可以充分利用氣候條件，有效降低壓縮機能耗，卻被不合理的設計人為抹殺。

2通過創新設計實現先天節能

摘要:以某企業葉輪塑件為研究對象，針對塑件腔體內部及柱位冷卻難度大的問題，設計了葉輪注塑模具傳統冷卻水道和隨形冷卻水道方案，并進行了模流分析及對比分析，結果表明，與葉輪注塑模具傳統冷卻水道方案相比，隨形冷卻水道方案的塑件表面溫差降低了22.1%，達到頂出溫度的時間縮短了26.3%，柱位處頂出時的最大體積收縮率降低了30.6%，柱位處的翹曲變形值降低了51.7%。并且，根據隨形冷卻水道方案設計了葉輪注塑模具結構，進行了試模驗證。對比分析與試模驗證結果表明，設計的葉輪模具隨形冷卻水道有效地改善了塑件的冷卻效果，提高了塑件的生產效率，降低了塑件的體積收縮率和翹曲變形值，從而改善了塑件質量。

關鍵詞:注塑模具;隨形冷卻水道;冷卻水道設計;模流分析;對比分析

注塑模具冷卻系統優劣對塑件質量、成型周期的影響較大。與傳統冷卻系統相比，隨形冷卻系統的水道可以隨產品輪廓形狀變化而變化，因此，可以得到均勻的溫度分布和冷卻速率，從而實現均勻冷卻，達到有效提升冷卻效率、改善塑件外觀質量、提高塑件尺寸精度的目的［1］。隨著金屬3D打印技術的應用與推廣，隨形冷卻系統在注塑模具中的應用越來越廣泛，可以解決塑件中冷卻難度大的部位的有效冷卻問題［2－4］。文章結合某企業葉輪塑件腔體內部及柱位冷卻難度較大的問題，設計葉輪模具傳統冷卻水道和隨形冷卻水道方案，然后進行模流分析和對比分析，根據隨形冷卻水道方案設計葉輪注塑模具結構，在實現葉輪塑件均勻冷卻的同時，降低模具的制造成本。

1產品實例分析

圖1為某企業葉輪塑件3D模型。高度為100mm、最大直徑為150mm、產品平均厚度為3mm，葉輪塑件腔體分為上、下2部分，腔體內的柱位需要與其他零件進行精密裝配，對此處的尺寸精度及外觀質量要求較高，但是，柱位處于腔體內部，在成型過程中無法有效冷卻，導致冷卻效率低且冷卻不均勻，造成收縮不均、翹曲變形較大等缺陷。葉輪注塑模具采用一模一腔，為了便于葉輪塑件葉片成型與脫模，采用四面成型滑塊機構，模具結構復雜。葉輪塑件工作時的高速轉動可以產生離心力，使其內部產生較大的內應力，因此，塑件要求具有足夠大的強度和剛度，但葉輪模具型腔結構復雜、成型難度較大。因此，選擇具有高流動性、高抗沖、高剛性等物理特性的PP/AW564材料。

2冷卻水道設計

【【摘要】根據發動機結構特點和工作原理，結合工作實踐，對發動機冷卻水的正確使用作以簡要介紹。供同仁借鑒。

【關鍵詞】發動機；冷卻水；正確使用

建筑工程機械大多采用水冷式發動機作為機械的源動力裝置。在工作過程中，水冷式發動機是依靠冷卻水的循環將發動機工作時產生的熱量散發到大氣中，使發動機工作溫度保持在規定范圍之內。冷卻水作為發動機冷卻系統的重要工作介質，應嚴格按照操作規程和使用方法進行加注、更換和排放。根據發動機結構特點和工作原理，結合工作實踐，對發動機冷卻水的正確使用作以簡要介紹。供同仁借鑒。

1.正確加注冷卻水

1.1加注清潔的軟水。發動機的冷卻水應選用雨水、雪水和河水等軟水，雨水、雪水和河水等軟水含礦物質少，適宜發動機使用。井水、泉水、自來水等硬水中含多種礦物質(如多種鹽類等)，這些礦物質受熱后易沉積在水箱壁、水套壁、水道壁上而形成水垢和銹蝕物，使發動機散熱能力變差，導致發動機過熱。同時，加入的軟水必須保持清潔。否則，水中的雜質會造成水道堵塞或加劇水泵葉輪等機件的磨損。如條件不允許，沒有軟水加注而需要使用硬水時，必須先采取“加熱法”或“加入堿液法”對其進行軟化處理，再加入發動機，確保加入的冷卻水適合發動機使用。

1.2冬季盡量加注熱水。在寒冷冬季，發動機機體溫度較低，機油粘度較高，起動阻力較大，發動機起動困難。如果起動前向發動機冷卻系統加注冷水，很易在加水過程中或在加完水未能及時起動時，造成水箱下水室及迸水管處發生凍結，致使冷卻水無法循環，甚至導致水箱脹裂。因此，發動機在寒冷冬季起動前應盡量加注熱水。這樣，一方面可以避免出現前述的凍結現象，另一方面可以通過加注熱水并反復循環更換，使機體溫度得到一定程度提高，幫助發動機起動。

摘要：自從通用變頻調速器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛應用，變頻調速器以節能、安全、高品質的質量等優點，在實際應用中得到了很大發展，隨著電子技術的飛速發展，變頻調速器的功能也越來越強，尤其充分利用變頻調速器內置的PID調節功能，對合理設計變頻調速設備，保證正常生產等方面有著非常重要意義。

關鍵詞：55KW循環冷卻水泵系統改造變頻調速器

以往我公司的循環冷卻水系統采用了二臺循環水泵（一用一備）以恒速泵的方式供水，通常情況下水壓波動很大，能量損耗大，一旦發生車間用水量大時管網壓力會迅速下降，而車間停止或減少用水量時，管網壓力又會急速上升，實際上間接的流量改變導致管網壓力改變造成了循環泵的輸出功率損失，循環泵的出口壓力不穩定而造成了循環泵的工作點發生變化，從而使循環泵組本身的效率變差，無形中增加了電能的消耗和設備的機械磨損，容易造成設備故障率的升高，而為了保證生產正常，達到車間預期冷卻效果，平時循環泵后的壓力保持過高，這樣相對的在恒速循環泵供水管網中用水流量大時管網壓力底，用水流量小時管網壓力高的現況；公司對車間循環水使用情況沒有具體的什么規定和約束，時有發生車間已經不用循環水了而循環泵卻是開的；有時也由于循環水池水位過底而使泵組吸不到水也不知道，循環泵組卻在空載運行既浪費了電力能源也加速了泵組的機械磨損；另一方面循環水泵的拖動電機啟動方式采用星-三角降壓瞬時啟動，啟動時的沖擊波造成了電網的不穩定和循環泵組的機械性能受損。鑒于以上幾點有意改用變頻調速閉環控制方式來控制。

自從通用變頻調速器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛應用，變頻調速器以節能、安全、高品質的質量等優點，在實際應用中得到了很大發展，隨著電子技術的飛速發展，變頻調速器的功能也越來越強，尤其充分利用變頻調速器內置的PID調節功能，對合理設計變頻調速設備，保證正常生產等方面有著非常重要意義。公司的循環水泵供水系統通過變頻調速器改變泵組的出水能力來適應各車間對流量的需求，當循環水泵的轉速改變時，揚程特性隨著改變，而管阻特性則不變，則調節了管網壓力流量。由于在不同的時間段，車間用水量變化是很大的，為了節約能源，本著多用多開多送，少用少開少送的原則，故通常需要“1控X”的切換。若供水不足，自動提升循環泵的轉速來增大泵組出口流量壓力或啟動2號泵組進行變頻控制；反之，當車間用水量減少時則先停止2號泵組退出工作，僅由1號泵組變頻控制系統供水。變頻調速器已具有內置PID調節運算功能，使采集到的壓力信號（DC4—20mA）經過PID調節比較處理后得到新的頻率給定信號輸出（DC4—20mA），決定變頻調速器輸出頻率的大小，從而改變了循環泵的轉速大小來實現管網壓力恒定，構成了閉環定值控制系統，能按需自動調速，實現管網水壓實時調節的平穩恒定，避免水壓流量波動造成的沖擊損耗；合理對PID的參數值設定，可以大大減少系統供水管網水壓過高過底所帶來的功率損耗，節約能源和減少機械磨損。此外，通過變頻調速器對循環泵電機啟動過程的過渡性設置，使得泵組的啟動電流平緩增大，連續啟動運行，避免了常規快速啟動電機產生大電流對電網的沖擊和所產生的機械沖擊；從而有效的降低軸承和其他易損件的磨損，普遍減少機械應力，具有節電和延長電機、泵組使用壽命的功效。

另外對循環水池的水位情況及冷卻踏的風機運行情況與循環泵組變頻調速閉環控制系統進行連鎖工作。根據水池水位決定開機，一當水池水位過底可以連鎖自動打開補充進水閥們給水池加水，直到達到預定水位。這樣保證了整個系統正常運行的可控性。

目前工業循環冷卻水水處理中大多采用磷系配方緩蝕阻垢劑。總磷是控制水處理效果的一個重要指標。投加量偏高容易生成難溶的有機膦酸垢，加之環保上對磷的限制，故投加量不宜太高。投加量低又達不到緩蝕阻垢的作用。所以，有必要控制投加量[1]。烏魯木齊石化公司目前共有12套循環水裝置，由于循環水在管網中重復利用，造成水質惡劣，濁度增加，為保證生產的正常進行，減少設備腐蝕，必須在循環冷卻水中投加緩蝕阻垢藥劑。控制循環冷卻水的結垢和腐蝕趨勢，藥劑的投加量控制是很重要，藥劑含量低就達不到控制效果，藥劑量多會增加結垢趨勢同時使生產成本上升。總磷含量是判斷加藥的主要參考依據，保證生產的正常進行，控制藥劑的投加量，為節能降耗和裝置平穩運行提供了理論依據[1]。測定循環水中的總磷含量采用鉬酸銨分光光度法，此方法操作雖然簡便，但是由于磷的存在形態較多和較復雜，如果測定中處理不好，將對測定結果帶來誤差。因此，總磷含量測定結果的快速與準確顯得尤為重要。

1.分析方法簡述

1.1主要儀器、試劑、材料

（1）紫外可見光分光光度計：UV1700，日本島津；

（2）電子天平：AE240，最小分度0.1mg，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；

（3）單標線吸量管：10.00mL；

1冷凍水系統的操作

“空調用冷水機組一般是在標準工況所規定的冷水回水溫度12℃，供水溫度7℃，溫差為5℃的條件下運行的。對于同臺冷水機組來說，其運行條件不變，外界負荷一定的情況下，冷水機組的制冷量是一定的。此時．通過蒸發器的冷水流量與供、回水溫差成反比，即冷水流量越大，溫差越小；反之．流量越小，溫差越大所以，冷水機組工況規定冷水供回水溫差5℃，這實際上是規定了機組的冷水流量。這種冷水流量的控制就表現為控制水通過蒸發器的壓力降在標準工況下，蒸發器上冷水供回水壓降調定為49kPa(0．5kg／cm)。

在冷凍水系統的實際操作中，往往存在著以下幾種誤操作：

(1)一些空調主機房的操作人員開機時未嚴格按照機組的運行參數調節冷凍水進出水壓力降．往往調得高于運行參數，當壓力降過高時．不是關小冷水泵出水閥．而是采取打開另一臺不運行機組蒸發器進出水閥．將過多的水從另一臺機組蒸發器放走．以降低壓力降，導致人為增加冷水泵的運行電流，造成電的浪費。

(2)開機時．未先將不開機組蒸發器上的進出水閥關閉，造成一部分冷水從不開的機組蒸發器內流走，影響工作狀態下機組的制冷效果。

為了說明這個問題．下面就以兩臺機組(分別簡稱為A機和B機)為例，談談這種誤操作的危害若A機開啟，B機不開．A、B兩機蒸發器進出水閥均打開。

摘要本文提出了污垢熱阻研究的動態試驗方法，以珠江水（獵德段）作為冷卻水并通過一系列試驗得出了不同流速下的污垢熱阻試驗數據，并觀察到了污垢老化現象。這些數據比HTRI/TEMA推薦的數值更具體，可為冷水機組冷凝器的設計、監控和清洗提供參考。

關鍵詞污垢熱阻冷卻水冷凝器冷水機組

換熱表面的污垢會使傳熱惡化，且隨著強化換熱技術的應用，污垢熱阻對傳熱過程的影響更加明顯，因此冷凝器冷卻水側污垢熱阻值的選取便成了水冷式冷水機組優化設計的主要問題之一。冷卻水污垢熱阻的數值通常是根據經驗數值或是文獻、規范等確定，如根據HTRI/TEMAJointCommittee推薦的污垢熱阻[1]，河水的污垢熱阻值是3.52×10-4～5.28×10-4m2·℃/W，而根據《工業循環水處理設計規范》（GB50050-95）[2]，敞開式循環水系統的污垢熱阻值為1.71×10-4～3.44×10-4m2·℃/W。由于不同參考資料給出的污垢熱阻的數值變化較大，給實際的設計工作帶來了困難。另外不同河流、不同區段、在不同季節時冷卻水所形成的污垢也有所不同，因此我們擬采用試驗方法，選用在珠江三角洲地區被廣泛用作冷卻水的珠江水為試驗工質進行冷卻水污垢熱阻的試驗，試驗是在6月到10月期間進行。冷卻水污垢熱阻的影響因素主要是溫度、流速和水質。由參考文獻[1]分析，冷卻水溫度低于50℃時溫度對污垢熱阻的影響可忽略。因此主要研究冷卻水流速對污垢熱阻的影響，為冷凝器的設計提供較具體的污垢熱阻數據。

1試驗原理及試驗裝置

1．1試驗原理

由傳熱學法測量污垢熱阻Rf，即