水循環系統范文
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篇1
關鍵詞:真空;冷凝;過濾;節能減排
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)35-8128-02
Key words: vacuum; condensation; filtration; energy conservation
1 真空回潮機簡介
1.1結構
如圖1所示,真空回潮機由回潮箱1、真空系統(由4、6、8、9及相關管道、儀表、執行器件組成)、加潮系統Ⅰ、液壓系統、冷卻水循環系統(由2、5、7、10、11、12、13、14等組成)、氣動系統、單機電控系統等組成。
1.2原理
真空回潮機是利用真空泵抽吸回潮箱內的空氣,使箱內達到預定的真空度,然后由加潮系統將水蒸氣和水混合后以低壓濕蒸汽的形式輸入箱內,被煙葉吸收而回軟。
冷卻水循環系統在此過程起的作用是:由位于多個真空泵之間的冷凝器將蒸汽冷凝,得到更高的真空度,且減少蒸汽使用量。
其工作流程如下:
2 設備現狀及存在問題
真空回潮機在使用一段時間后,出現
1)真空度不穩定甚至達不到真空度要求;2)物料出口水分偏小;
以上現象存在并有差距逐漸拉大的趨勢。這樣,不利于真空回潮機工藝任務的實現。
3 原因分析
造成真空度不穩定甚至達不到真空度要求,物料出口水分偏小的原因,推斷有以下幾點:
1)蒸汽壓力偏低及壓力波動,蒸汽含水量過多:蒸汽壓力偏低及壓力波動對真空泵的能力有較大影響,因此蒸汽壓力不應低于要求的工作壓力;而壓力波動會引起真空泵性能不穩定。蒸氣含水量過大將導致各流量下真空度的波動,造成泵的工作不穩定。
2)蒸汽噴射泵噴嘴磨損或堵塞:蒸汽噴嘴的磨損或堵塞將影響抽真空效果。
3)真空箱體門密封圈密封不好、氣動閥不到位、管路連接處或閥類器件損壞而造成的微小泄漏;
以上因素引起的泄露將直接影響到抽真空過程。
4)冷卻水水質較差,影響熱交換性能,使蒸汽難于冷凝,從而影響真空度;
5)冷卻水供水量不足或溫度太高:進入冷凝器的冷卻水量不足,會使冷凝器中排氣溫度上升,從而使未冷凝的蒸汽量增多,使下一級蒸汽噴射泵被抽的混合物量增加,導致其吸入壓強上升,真空泵能力下降。并且冷卻水水溫越高,耗用的蒸汽量越多。
4 現象排查
1)對于原因分析中的1:檢查氣源壓力表示數大于0.8Mpa,且示數穩定,未有壓力波動;真空回潮入口蒸汽管路疏水良好,是干度較高的工作蒸汽。
2)對于2:檢查噴嘴,未出現磨損或堵塞現象。
3)對于3:結果為箱體密封和管路無泄漏、各閥類器件均正常。
4)對于4:將冷凝水循環系統內的冷凝水放干凈,人工清理循環水池,重新注入純凈的軟化水。經過試機,真空度仍然上不去。
5)對于5:在對進水管道閥類器件法蘭端拆卸后,發現存在銹皮、焊渣等雜物。而清理干凈后,真空度達到要求,且物料出口水分正常。
因此,判斷出,管道堵塞,冷凝水水量不足是造成真空度不達標、蒸汽量消耗增多的原因。
為防止此類問題再次發生,需對冷卻水循環系統進行改造。
5 改進措施及方案優點
5.1改進措施
5.2方案優點
1)進水管道加裝過濾器,用來消除冷卻水中的雜質,使進入冷凝器中冷卻水量充足,降低冷凝器的排氣溫度,減少未冷凝的蒸汽量,實現真空度要求。并在過濾器下方加裝蝶閥,便于拆卸清理濾筒。
2)增加自循環水系統,并附加溫度檢測儀。自循環水系統即:水池循環水系統。當溫度超過32°以上,水池循環水系統的水泵自動開啟,進入自循環,便于循環水熱量能夠排出。
3)水箱底部開排污口。定期打開水箱底部排污閥排除水箱底部污垢,便于水箱水泵的正常工作。同時,對水箱進行清洗,保證水質清潔。
6 效果與總結
經過實地改進,并跟蹤檢測,此項改造取得了良好效果,具體體現在:
冷卻水供量充足,冷凝器不再發熱,真空度穩定且達到要求;蒸汽的滲透性和煙葉的吸濕性增強,回潮速度快且效果好,保證了工藝質量;如表1所示。
表1
[\&改造前(平均)\&改造后(平均)\&最低真空度\&0.67Kpa\&0.49Kpa\&冷卻水進水最高溫度\&33.7°\&31.1°\&出口水分\&12.24%\&13.66%\&]
2)冷卻水溫度降低,使真空泵負荷降低,減少了抽真空所耗用的蒸汽量,一定程度上降低了能耗,為企業的節能減排做出了貢獻。
參考文獻:
[1] 徐灝.新編機械設計師手冊[M].北京:機械工業出版社,1995:368.
[2] 電機工程手冊編委委員會.機械工程手冊[M].北京:機械工業出版社,1982.
篇2
關鍵詞:太陽能 熱水循環節能環保
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
引言
隨著世界人口的增加,礦產資源的過度開發,可利用的礦產資源越來越少,礦產資源的消耗帶來的污染也越來越嚴重,本著節約資源、降低能耗、減少環境污染的思想,特別是進入21世紀以來,社會的經濟的發展和科學技術水平的提高,建筑也向著節能、環保的方向迅速發展,其中太陽能環保、節能、經濟的特性得到了充分的應用,太陽能的技術的應用早已成為世界各國科學家研究的課題,其中太陽熱水器已進入千家萬戶,方便了廣大老百姓的生活,但是,目前太陽能熱水器絕大數為一家一戶獨立單獨的簡單的小系統,熱源、水源(熱水未能循環,開始使用需將管內冷水放盡才到熱水)浪費也較大,而未形成集中統一的大型、復雜、多功能、更節能、更環保的熱水供應系統,在公共住宅建筑中(如學校宿舍樓、大型賓館的熱水供應系統還采用鍋爐燒水供應)未能得到充分利用。
中國科學院研究生院(現更名為中國科學院大學),新園區學生宿舍的熱水供應擬采用太陽能熱水集中、統一供水、熱水循環,且進行遠程控制的供應系統。且其設計設想如下:
一、工程概況
1、中國科學院研究生院新園區5標段,總建筑面積:79000平米,由A、B、C、D、E五個組團及三食堂組成,層數6-9層,共計478間宿舍,可容納4300名學生住宿。遠程控制室及泵房擬設在三食堂地下設備房。
2建筑狀況:樓頂建筑為平頂;
3用水類型:學生宿舍沐浴及生活用水;
4熱水用量:每人每日熱水定額為50L計算
本工程分為A區、B區,其中A區為2棟樓,B區為3棟樓,考慮到屋面上集熱器實際擺放數量以及熱水用量的需求,現將實際熱水用量設置如下:
A區 A1號樓,日熱水用量20噸;
A2號樓,日熱水用量20噸。
B區 B1號樓,共計3個單元,每單元日熱水用量12噸;
B2號樓,共計3個單元,每單元日熱水用量12噸;
B3號樓,共計2個單元,每單元日熱水用量12噸;
5用水方式:24小時用熱水;
6熱水溫度:55℃,溫度也可以調節;
7控制系統:智能控制器控制。
二、、設計說明:
根據國家節能減排及綠色工房的相關要求,本工程學生宿舍擬配套建設太陽能熱水系統,宿舍屋頂安裝集熱器及水箱,利用太陽能加熱水,用于學生沐浴及生活用水。
設計為24小時供應熱水,熱水設計水溫為55℃(可調)。系統主要由太陽能集熱器、儲熱水箱、循環管路及水泵、控制系統組成。其中太陽能集熱器、太陽能集熱水箱均安裝在建筑的屋頂,實現一體化結構,整套熱水系統由智能控制器控制,自動化運行,可實現無人值守。
工程設計要點:
1.建筑與太陽能一體化 :
考慮太陽能與建筑結構匹配,外觀美觀大氣,使用輕鋼結構作支架,斜坡類型、顏色、尺寸盡可能接近,不出現設計缺陷,整體建筑風格應保持一致。
2.建筑自身負荷:
太陽能平均負荷約為70kg/㎡,加之輕鋼結構對屋面都產生一定影響,所以設計時盡量考慮全面,避免屋面沉降;其次,屋面與輕鋼結構接觸,考慮與隔熱防水層銜接完好。
3.太陽能與輕鋼結構聯接盡可能考慮鏍栓聯接,接口做過防銹處理,鏍栓鏍帽使用不銹鋼或熱鍍鋅材料。
4.太陽能售后檢修通道,日常維護通過應考慮檢修通道便于檢修。
5.太陽能與鋼結構防風、防雷擊、防銹蝕。太陽能主機,聯箱,管道,鋼結構支架等進行防銹處理;同時建筑結構應考慮防臺風的增強措施,太陽能在建筑頂層,防雷擊措施到位。
三、太陽能系統運行原理
1.水位上水:系統采用水位上水方式,即當儲熱水箱水位低于最低水位h1時,上水電磁閥F1開啟,向水箱內進水,當水位達到h2時,系統處于滿水狀態,即可進入集熱過程。
2.溫差循環:當儲熱水箱達到最高水位h2后,上水電磁閥F1不再開啟,系統自動比較集熱器出口水溫T1與儲熱水箱出口水溫T2,當T1-T2>8°C時,集熱循環泵P1自動開啟溫差循環,當T1-T2
3.快速補水:如果用水量較大集熱器產水量不能滿足要求,儲熱水箱水位不斷下降至最低警戒水位h1時,上水電磁閥F1打開,系統快速補水,避免系統斷水。若上水電磁閥F1出現故障,系統無法正常補水時,可開啟手動補水閥F2通過浮球閥進行補水控制。
4.保溫循環:用戶供熱管路設置自動增壓循環泵,在保證系統管路壓力的恒定也能保證管路內水溫的恒定。當熱水回水管管路水溫T5低于40℃時,回水電磁閥F3打開,進行保溫循環,當T4升至45℃時,回水電磁閥F3關閉,待管路內壓力恢復設定值時水泵停止循環,保證用戶端水溫、水壓的恒定。
5.防凍循環:當室外管路水溫T3低于6°C時,集熱循環泵自動啟動進行防凍循環,T3升至8°C時,停止循環,保證室外管路冬季不發生冰凍危險。
四、太陽能系統設計計算
1、系統集熱面積的確認
(1)設計用氣象參數
從上圖可看出,北京屬于我國太陽能資源II類地區,地理位置:北緯39°56′;年平均日太陽輻照量:16.014MJ/ m2;
(2)太陽能集熱系統面積的確定:
太陽集熱器數量的確定(以春秋季節為依據),水溫要求55℃
(式——1)
——直接系統集熱器采光面積,㎡;
——日均用水量Kg;
——水的密度,0.983kg/L;
——儲水箱內水的終止溫度(用水溫度)55℃;
——水的定壓比熱容,4.187KJ/(㎏·℃);
—— 水的初始溫度,5℃;
——集熱器受熱面上年均日輻照量,16014KJ/m2
——太陽能保證率,無量綱, 0.5;
——集熱器全日集熱效率,無量綱,0.55;
——管路及儲水箱熱損失率,無量綱,0.2;
本工程擬系統采用U型管式集熱器,型號為U1858-30,太陽能集熱器的規格為φ58×1.8米×30支,每組集熱器30支集熱管,每支集熱管的集熱面積為0.16㎡,每組集熱器集熱面30×0.16=4.8m2。
根據屋面的實際擺放情況,各樓集熱器擺放數量如下:
A區 A1號樓,日熱水用量20噸,設置集熱器60組,集熱面積為288㎡;
A2號樓,日熱水用量20噸,設置集熱器60組,集熱面積為288㎡;
B區 B1號樓,一單元日熱水用量12噸;設置集熱器30組,集熱面積為144㎡,
二單元日熱水用量12噸;設置集熱器28組,集熱面積為134.4㎡,
三單元日熱水用量12噸;設置集熱器30組,集熱面積為144㎡,
B2號樓,一單元日熱水用量12噸;設置集熱器30組,集熱面積為144㎡,
二單元日熱水用量12噸;設置集熱器28組,集熱面積為134.4㎡,
三單元日熱水用量12噸;設置集熱器30組,集熱面積為144㎡,
B3號樓,一單元日熱水用量12噸;設置集熱器30組,集熱面積為144㎡,
二單元日熱水用量12噸;設置集熱器30組,集熱面積為144㎡,
(3)集熱器的布置
1)采用串并聯方式,集熱器采用串并聯的連接方式,通過角鋼支架傾角約15度左右敷設于屋面集熱器基礎上。
2)集熱器組前后排擺放時,為了放置前排的太陽能集熱器不遮擋后排必須使得后排集熱器不在前排集熱器的投影里。
3)集熱器安裝平臺:本工程安裝在建筑的樓頂上,在屋面上預置混凝土基礎,在此基礎上搭建鋼結構支架(與預埋在基礎上的金屬構件焊接)作為太陽能集熱器的安裝平臺。
4)太陽能集熱器的連接組合:對于強制循環系統,太陽能集熱器采用串聯、并聯相結合的方式進行連接。
2、太陽能循環泵設計:
1)水泵選擇:水循環泵
2)型號選擇:根據施工現場的條件,結合現場情況,查看威樂水泵揚程流量曲線,各個系統選擇水泵型號為:
A區:A1、A2號樓的20噸熱水系統分別設置兩個循環系統,則每個循環系統的集熱循環泵為PH-251E——輸入功率為500W,全揚程為7.5m,最大流量為13.8T/h,電源220v。
B區:B1樓由3個單元組成,B2樓由3個單元組成、B3樓由2個單元組成,現將每個單元作為一套獨立的熱水系統設置,每單元用水量為12噸,則集熱循環泵為PH-251E——輸入功率為500W,全揚程為7.5m,最大流量為13.8T/h,電源220v。
型號 電源 功率(W) 揚程(m) 流量(l/min) 管徑(mm) 重量(kg)
輸入 輸出 最大 額定 最大 額定
PH-251E 220V/50Hz 410 250 7.5 4 230 190 65 17
3、系統管路設計
1、管材選型:選用襯塑復合管。
2、管徑確定:由上述所計算的集熱器循環流量及流速要求,太陽能集熱循環管路的管徑為:DN50;
3、管路保溫:采用橡塑保溫棉材料,室外明露部分管路保溫棉外包鋁皮防護。
4、儲熱水箱設計
A區:A1、A2號樓的分別設置1個20噸水箱。
B區:B1、B2、B3樓的每單元分別設置1個12噸水箱。
水箱形式為不銹鋼方形拼裝水箱,保溫材料為聚氨酯發泡保溫,厚度5cm。
保溫材料性能:聚胺脂發泡性能表
參數
性 能 測試標準 單位 測試說明 測試結果 備注
密度 GB6343-86 Kg/m3 —— 35.82
壓縮
強度 GB8813-88 Kpa —— 172.5
導熱
系數 GB10295-88 W/Mk 熱板溫度25℃
冷板溫度 5℃
平均溫度15℃ 0.0193
尺寸
穩定性 GB8811-88 % 方向
條件 L W T 平均值 L:長度
W: 寬度
T: 厚度
-20℃,24h 0.23 0.18 0.46 0.30
100℃,24h 0.63 0.46 0.69 0.60
閉孔率 GB10799-89 % 體積膨脹法23℃ 95.10
5、輔助熱源的確立
(1)、空氣源熱泵輔助加熱:在太陽能熱水系統中最惡劣的狀況就是連陰天,考慮學生洗浴規律,選用KRS-17Ⅱ型(5P)熱泵機組5臺。其設備制熱量105KW,輸入功率25KW,小時產水量2250Kg。保證在7個小時內能將15噸恒溫水箱中的熱水從基礎溫度10℃加熱到40℃。
(2)、電加熱:本項目采用外置式水電分離電加熱機組,選用功率為90Kw電加熱機組,分三級控制,連陰天時可保證學生正常用水。
(3)、熱交換站熱水利用:如果學校建設熱交換站,也可作為太陽能系統的輔助熱源,本熱源運行成本較上兩種都比較經濟,可最大程度節約常規能源。
6、控制系統功能的設計(系統運行原理)
(1)電控系統采用自動控制儀表。
(2)考慮到太陽能系統設置在建筑樓頂,對系統的監控比較麻煩,現設計遠距離顯示與簡單控制的太陽能遠程控制系統
系統控制原理如下圖所示:
現場信號現場信號
控制信號控制信號
五、主要材料的選用
1、太陽能集熱器選用“銅鋁復合式”新型U形管式真空管型太陽能集熱器,該集熱器導熱能力墻、得熱量高,熱量轉化完全、熱損失小、抗凍能力強;
2、集熱器聯箱,外側采用優質彩鋼板,內膽選用優質不銹鋼,采用優質聚氨酯,特有的三重保溫芯技術。
3、控制系統選用遠程型智能控制柜。
4、水泵選用太陽能集熱循環泵和熱水變頻泵,功率根據計算結果選擇,需滿足要求,并安裝減振設備。
5、水管管道及保溫:冷水管 熱水管 均選用天津友發國標化優質鋼塑復合管道。外裹橡塑膠保溫棉,以鋁皮外包防護,耐腐蝕,美觀、整潔。
6、水箱:選用食品級SUS304不銹鋼板材制作而成,各項指標均符合國家衛生標準,進水箱主體不銹蝕,不漏水,不滋生藻類。確保水源無二次污染。水箱保溫采用5CM厚的聚氨酯發泡,可保證儲熱水箱保溫。
六、系統安全要求
防風雪 系統支架為整體結構,并與樓面預留的地墩固定,承重基礎做好防水。
防凍 系統室外水管和循環上水管安裝有自限溫電伴熱帶,可保證冬季不凍。
防雷擊 系統如不在原建筑防雷設施防護區內,按相關標準做防雷設施。
防冰雹 系統配置的真空管可抗擊Φ2.5CM冰雹。
防漏電 采用漏電開關和接地雙重保護,確保用電安全。
防水垢 在系統管路上安裝阻垢劑裝置,并控制熱水溫度不超過60℃。
防滲漏 嚴格按施工工藝要求做好防水防滲工序。
承重 根據建筑結構情況,水箱放在預留承重梁上,集熱器放在承重水泥基礎上(由結構設計單位驗算結構頂板承載力)。
篇3
關鍵詞:熱電廠;循環水系統;處理技術;問題與建議
1.前言
首先,先對熱電廠的循環水系統進行了解。其是通過泵將循環水輸送到凝汽器中,在經過換熱之后通過升溫的方式,在達到一定溫度之后在送至冷卻塔中將熱水從塔頂向下噴淋,以此形成水滴。其中,途經的空氣會同熱水氣進行接觸,以此形成熱交換。而輸入到冷卻塔中的熱水在使用完之后,或者達不到熱水標準值時,則會通過再循環方式進行再次使用。因水蒸氣在噴淋過程中與空氣所接觸,所以在一定程度上提升了循環水中離子的數量,如果在使用中達不到循環水要求,則只有通過不斷的注入新鮮水才能將鹽分保持在合理范圍內達到循環水應用的標準,以此才能正常運行。而對于循環水同補充水之間所具有的離子比值則要與循環水系統濃縮倍數相符。[1]如果是熱電廠特定的循環水系統對新鮮水的含鹽量進行合理調整也能夠達到循環水系統所具有的濃縮倍數值,才能確保循環水系統在穩定環境中所運行。
2.熱電廠循環水系統概況
3.熱電廠循環水系統處理技術的發展現狀
熱電廠循環水系統在運行過程中必然會對設備產生一定的腐蝕,如水垢或者微生物、粘泥等,都會對循環水系統設備產生一定影響,甚者對設備造成破壞。這些問題如得不到合理解決的話那么必然會對循環水系統所用水質產生影響,對熱電廠正常運行上也會造成一定的影響。所以,為了熱電廠循環水系統能夠正常運行,減少其對熱電廠正常運行所造成的影響,只有對循環水合理有效的管理才能得以改善?,F今,國內熱電廠循環水系統處理技術主要有以下幾方面:
3.1對水垢的控制和清理
針對循環水系統設備水垢問題則要將循環水中的鈣離子和鎂離子進行去除,循環水添加新鮮水的時候也要將水質進行軟化處理,并要將其中具有的鎂離子和鈣離子進行去除,以此才能確保循環水系統中的設備不被水垢所腐蝕。現今,對水質進行軟化的方法主要有以下幾種:第一種,采取石灰進行水質軟化,此種方法較為簡便,只需將石灰放置水中就可將水中的鈣離子進行分離,以此產生CaCO3,產生沉淀物質所進行分離。[2]因此種方法較為簡便,且所使用的成本相對較低。所以,如果熱電廠所用循環補充水較多的話,且在原水中存有大量的鈣離子,那么則可以使用這種方法將鈣離子進行分離;第二種,通過加酸或者加入二氧化碳的方式,將水質中的PH值進行降低,保持水質中的碳酸鹽具有恒久的穩定性,以將重碳酸鹽保持在穩定的狀態。其計算公式為:Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2。
對于加酸方法的使用,在一些熱電廠中仍得到應用,通過往水質中添加硫酸的方式,以對水質中鈣離子進行游離。但是,使用這種方法要將酸量進行控制,如果所加入的酸過多,那么則會對循環水系統設備造成腐蝕,不但不會減少對水循環系統設備的影響,反而加快了對設備的腐蝕作用。而使用二氧化碳氣體對水質PH值進行控制時,如果所使用PH值在控制上不能達到循環水系統對PH值的要求,那么則在經過冷卻塔時就會因二氧化碳氣體的溢出造成塔內出現CaCO3結晶的情況,雖然將水垢的影響進行了轉移,但卻對循環水系統正常運行產生嚴重的影響。
3.2對污垢的控制
新鮮水要先進行預處理以此才能夠將其存在的污濁和泥沙等進行處理;其次,針對循環水水質存在的污垢給予重視,且通過有效方法將水質進行處理;第三,通過往水質中投加一定比例的分散劑對污垢問題進行處理;最后,可通過增設過濾設備的方式將污垢問題進行控制。且在循環水系統中使用過濾設備則要對設備中所流出的污垢等進行控制,以確保循環水在使用過程中減少污垢所造成的影響。[3]但是,污垢并不會完全去除,只能將污濁保持在水循環系統指標范圍內,以此減少污垢對水循環系統所造成的影響。采取以上方法雖然能夠將循環水系統中污垢問題得以解決,但是以上方法都是借助其他物質控制循環水系統中的污垢問題,而并未從根本上將污垢問題得以解決,并且對于鹽濃縮所造成的影響以及破壞等并未得到根治。并且,因采取傳統操作方法相對較為麻煩,在實際操作上程序較為復雜,且使用的藥劑費用上也相當高,這樣就導致熱電廠循環水系統在運行的成本上過高。
4.熱電廠循環水系統處理新技術分析
對于熱電廠循環水系統管理上存在的不足問題,針對所用藥劑費用較高,所以在對循環水系統中所存在的水垢和污濁以及滋生細菌等問題進行解決,采取有效的方法降低熱電廠循環水系統中存在的問題,以達到節能減排的目的。因此,借助科學手段將循環水系統進行技術處理,采取過濾法、離子交換法第方法,以對這些技術進行循環水系統的處理。
4.1離子交換法
使用此種方法的話主要是采取物理方法將水質中的離子化物質進行去除。但是,因水質中還有部分非離子物質,尤其是在污泥中存在部分有機物質,且同固定離子間具有一定的結合力,如果只采取離子交換法的話則無法將循環水污垢問題得以改善。除此之外,一些非離子物質具有一定的氧化性,但是在性質上不夠穩定,如果采取離子交換方法的話在效果上不夠明顯。
4.2電滲析法
將離子交換膜作為介質,借助離子通過性將水溶液中所具有的一些物質進行分離處理。電滲析法是現今熱電廠循環水系統中所采取的一種新技術,能夠將循環水中電解質物質進行去除,且根據物理方法能達到一定效果。但是,對電滲析法進行了解發現,其雖然取得效果較好,但是在運行過程中所花費成本較高,且在回收率上較低。因此,采取電滲透方法在熱電廠循環水系統中應用也存在較大不足,不但不能進行再循環利用,且對熱電廠所取得的經濟效益上也會產生影響,更與節能減排要求相差甚遠。
4.3反滲透法
這種方法在國內污水治理中以及水質去鹽上應用較多,其主要原理是將水質中的離子以及分子進行溶解和分離,以對物質起到溶解作用。在操作的方法上也較為簡單:將一定壓力融入水質中,以此將溶劑水從滲透膜中進行滲透,在一定時間內就會變為淡水,而溶質則會被在應用過程中變為濃水。通過此種方法能夠從含鹽水中將淡水去除,且能夠將處理過的濃水所具有的污濁物質進行溶解,以此還能被再利用。[4]采取這種方法不但在消耗上較低,并且所取得的效果較為明顯,具有一定的實用性。所以,熱電廠循環水系統中采取此處理技術不但提高了效率,且符合節能減排需要,可以在熱電廠中被廣泛應用。
5.結論與建議
雖然熱電廠循環水系統在技術處理手段上取得了一定的成績,但是在實際應用過程中仍存在諸多問題,可以通過以下方法得到改善:
5.1可以在循環水系統中增設旁濾裝置,雖然在投資費用上較高,但是其在運行過程中可以對水處理起到重要幫助,且在實際的運行上所花費費用較低。因此,可以在循環水系統旁邊安置旁濾裝置,以此⒀環水中的部分污垢等進行處理;
5.2對循環水系統應進行嚴格監控和檢測。對于一些重要部位應安裝監測掛片器,能夠隨時的對循環冷卻水處理的溫度和效果等有一定了解,確保循環水系統設備在穩定環境中運行;
5.3對循環水中存在的泥垢等應進行取樣,以對污濁物質進行研究和分析,對設備腐蝕情況有一定了解后才能根據實際情況提出合理解決方案;
5.4對循環水中所使用的藥劑等要進行定期的檢查。因所使用的水處理藥劑不同對循環水系統設備存在腐蝕作用,則對使用的藥劑應進行嚴格控制,對藥劑的質量和性能等進行評估,以確保水循環系統在合理范圍內得到應用。
參考文獻:
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篇4
關鍵詞:循環水處理;控制系統;上位機;PLC
引言
工業冷卻水循環系統一般為敞開式循環系統,敞開式循環冷卻水系統的主要設備之一就是冷卻塔。冷卻塔的種類很多,按照塔內空氣流動的動力可分為自然通風和機械通風式。自然通風最常見的是風筒式冷卻塔,機械通風式又分為抽風式和鼓風式兩種。在工業冷卻水循環處理中抽風式冷卻塔的應用最為普遍,風機安裝在冷卻塔頂部,抽風時塔內空氣處于負壓,有利于水的蒸發散熱,傳熱效果好,但缺點是風機的電能消耗很大。工作時:循環水由水泵輸送到供水總管,再分別進入各臺生產設備,流過需冷卻的部位后匯集到回水總管,再經過冷卻水塔上方的布水管向下噴淋。冷卻水塔頂部的風機運轉時,回水在填料層中與空氣流進行充分的熱交換后流回到塔下吸水池中。
按照以前的常規做法,循環水處理系統的監視控制都采用了常規模擬儀表,由于常規模擬儀表受到傳輸信號傳輸距離短,不便于全廠集中管理,分散控制,自動化水平低等原因的限制,在瑞星項目中,循環水系統的控制采用了可編程邏輯控制器(PLC)來完成實時數據的采集和自動控制功能,重要監控參數通過光纖通訊至DCS進行監控??删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC)以其可靠性高、接線方便,編程簡單,性價比高等優點大大提高了裝置整體自動化水平,實現安全、穩定、長周期運轉,并大大降低了維修費用。
1 控制系統結構
1.1 概述
循環水處理系統根據生產要求配置為:十臺離心式水泵(八用兩備),在正常負荷運行條件下八臺水泵就可滿足生產需要,另外兩臺水泵備用,以便在有水泵處于檢修狀態時仍能滿負荷生產。另外配置十臺冷卻風機。
十臺循環水泵電機和十臺冷卻塔風機電機軸承和定子測溫以及裝置內水管上測溫共計熱電阻輸入信號104個,裝置內水管壓力、流量及塔下吸水池液位測量共計模擬量輸入信號14個,循環水泵和冷卻塔風機運行狀態信號及塔下吸水池液位調節閥限位開關信號共計開關量輸入信號24個,循環水泵和冷卻塔風機聯鎖停機信號及塔下吸水池液位調節閥開關信號共計開關量輸出信號25個。
為了便于全廠集中管理,分散控制,本循環水控制系統可分為兩部分:上位機監控部分和控制部分。其中,控制部分包括了三套PLC系統,分別用于加藥系統,監測換熱器系統和除此之外裝置內所有循環水系統的監視控制(加藥控制系統和監測換熱器控制系統由設備廠家成套供貨)。本項目通過采用可靠性高、技術成熟、先進實用且具有最優性價比的PLC控制系統,將提高裝置整體自動化水平,實現安全、穩定、長周期運轉,并大大降低維修費用。
由于上位機監控部分和控制部分相距較遠,為了保證系統的可靠運行及未來擴展的方便性,這兩部分之間采用光纖通訊。此系統可通過增加I/O單元來縱向擴展,橫向可通過以太網來實現網絡節點的增加。當設備增加時無需更換先前的系統,就可以使新系統加入到網絡中來,可擴展性好。另外,系統采用光纖通訊,減少了信息傳輸過程中信號的干擾和丟失,增加了上位機監控部分和控制部分的傳輸距離,同時采用光纖通訊也有利于施工。
1.2 控制系統組成及體系結構
根據整個裝置內循環水系統規模,設置3個PLC過程控制站(加藥控制系統過程控制站、監測換熱器控制系統過程控制站、循環水控制系統過程控制站),一個操作站,用于完成對整個循環水系統工藝參數檢測顯示、設備狀態檢測顯示、控制和信息存儲、報表、打印等。控制系統基本原理如下:現場工藝參數如溫度、壓力、流量、液位等經傳感變送器測量變送后由PLC模擬量輸入卡送至PLC CPU卡進行數據計算處理;現場開關量如循環水泵、冷卻塔風機運行狀態信號和閥門限位開關信號等由PLC數字量輸入卡送至PLC CPU進行數據處理;PLC CPU將現場傳來的模擬量信號和數字量信號進行運算處理后送至操作站進行現場參數的監控顯示,現場輸出信號經PLC判斷處理后由數字量輸出卡送至現場并改變現場設備的狀態(如閥門開關信號,電機啟停信號)和燈的指示狀態(燈的亮和滅)等。
圖1 自動化控制系統示意圖
控制系統硬件體系結構:如圖2所示,系統硬件部分選用西門子S7-300PLC一臺,CPU采用標準型的CPU314,適用于對程序量有中等要求的應用,對二進制和浮點數有較高的處理性能。另外,配備電源模塊3塊,接口模塊3塊,8通道熱電阻輸入卡13塊,8通道模擬量輸入卡8塊,16通道數字量輸入卡3塊,16通道數字量輸出卡2塊,形成了一個主機架,2個擴展機架,所有的模塊用DIN35導軌安裝在主機架和擴展機架上。主機架和擴展機架之間用接口模塊進行通信。
圖2 系統硬件體系結構圖
2 系統過程測控站
2.1 概要
過程控制站是循環水控制系統直接與現場打交道的I/O處理系統,它主要有控制柜,S7-300PLC,內部供配電系統等組成。承擔并完成循環水現場儀表和測控裝置系統的供配電,現場工藝參數的檢測、處理和傳輸,現場設備狀態的檢測、傳輸和控制等功能。
2.2 主要功能
2.2.1 變送檢測功能?,F場物理量如溫度、壓力、流量、液位等通過現場儀表轉換成過程站PLC可接受的信號,由PLC對其完成檢測處理和向上傳輸;現場設備狀態,如閥門的開與關,電機的開與停,工藝參數的正?;驁缶蓹z測裝置送至過程站PLC,由PLC對其完成檢測處理和向上傳輸。
2.2.2 控制功能。循環水控制系統過程控制站具備PLC可編程順序控制功能,可對各設備的啟停進行順序條件控制,實現循環水系統各工藝設備的自動控制。
2.2.3 供配電功能。循環水控制系統過程控制站除完成測控功能外,同時還具有供配電功能,完成對現場流量儀表、各類變送器的供配電功能。
3 系統監控管理站
3.1 概要
系統監控管理站安放于就地控制室內,主要由一臺觸摸屏、打印機、編程軟件、通訊卡等組成,觸摸屏采用西門子的彩色觸摸屏,10.4寸,并帶編程軟件。系統監控管理站承擔并完成對循環水控制系統的上位監控和管理功能。
3.2 主要功能
3.2.1 信號檢測處理功能。對現場模擬量和開關量信號進行實時檢測和處理,判斷是否有異常情況發生,對重要參數的超限發出聲光報警,提示操作人員注意并確認。
3.2.2 畫面顯示功能。畫面顯示分檢測儀表顯示畫面、工藝流程顯示功能、設備狀態顯示畫面、報警信息匯總顯示畫面、趨勢曲線記錄顯示畫面等,要求畫面顯示直觀、色彩鮮艷、操作簡便。
3.2.3 趨勢曲線記錄功能。系統對模擬量有歷史趨勢曲線顯示記錄功能。
3.2.4 操作保護功能。為防止非授權人員操作測控系統,系統對重要的操作均設有密碼保護功能,以保證系統操作的安全性。
3.2.5 報表功能。根據生產要求制定各類報表格式和內容,具備統計和計算功能,對報表進行打印輸出。
3.2.6 在線參數調整功能。系統能簡單方便地的對檢測點的各種信息如量程、上下限報警、單位、遷移量等進行授權在線修改。
4 結束語
在循環水控制系統中,采用中規模的S7-300 PLC控制器后,系統的可靠性,安全性,可擴展性,全廠的自動化水平等都得到了很大的提升。同時采用光纖通訊,減少了信息傳輸過程中信號的干擾和丟失。在系統監控管理站中,采用PLC控制器后,可以對現場設備的狀態等進行畫面監控,清晰直觀,操作方便。
參考文獻
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篇5
關鍵詞:節能減排 天臺降雨積水 水循環利用
中圖分類號:TU 文獻標識碼:A 文章編號:1008-925X(2012)O8-0129-01
我國是水資源短缺非常嚴重的國家,且城市缺水問題尤為突出,全國666個城市中,有400多個城市缺水,100多個城市嚴重缺水,水資源短缺和水污染嚴重已經成為制約城市可持續發展的突出問題[1]。
調查顯示城市居民生活平均日用水量構成中洗澡占(25%),洗衣服占(17%),做飯占(14%),洗滌占(11%)沖廁占(9%)洗漱占(7%),飲用占(2%),其他占(15%)。如果把其中洗衣、洗滌、洗漱用水中較為干凈的二手水用于廁所的沖洗那么廁所沖洗用水便不再要用潔凈的自來水了。這樣既節省9%的沖廁用水量,也減少了更多的臟水排放量。同時降雨水的循環利用也越來越受到重視,各大城市中,越來越多的社區和單位為了收集利用雨水,使用上了眾多高科技的手段,在北京更是把降雨水的收集利用寫入地方性法規。
1、洗漱間廁所用水循環設備設計原理
1.1 設計原理及思路
圖1所示就是此次設計中的宿舍、家庭及公共洗手間洗漱用水池[2、3]。其中盆1通過B管用來排放太臟而不適合用于沖洗廁所的水,盆2通過C管把洗漱+洗頭+洗衣等較干凈的二手水儲存于水池,通過D管(D管需添加閥門)用于廁所的沖洗。因為蓄水水位不能超過線a—b(因為水位超過a—b,則水將涌出盆來),所以布設A管用于控制蓄水水位,使多余的水排出,其中E管則根據需要來添加。添加E管則可以把上下兩層樓的水池通過A管和E管連通(此時A管和E管功能相同,既起到控制水位作用,又使上下樓水池相連通),使上層樓多余的水通過E管流到下層樓的水池,使水得以充分循環利用。因為在居民樓和宿舍樓為了不使上下兩層樓用水相互影響,所以不宜添加E管(此時A管僅僅起控制水位作用,不連接下樓)。而在公共場所添加E管就比較合適。
1.2 需考慮的因素
a.此設計主要要考慮的因素是沖洗廁所用水的壓強。如果壓強不夠則需要通過調節D管的高度以及增大D管直徑以提高水位差達到增強壓強的效果。最理想的辦法就是把上層樓蓄水池的水用于下層樓的沖洗(這樣就有足夠的水位差),但考慮到下層樓受上層樓的影響,因此此種方法應有選擇性的使用,而在公共廁所(例如學校的教學樓)通常都使用節水水箱沖水,因而可以把上層樓的蓄水直接輸送到下層樓的節水水箱,所以壓強因素可以解決。b.水池的清洗也是需要考慮的因素,可以把盆2設計成活動式,清洗時把盆2提出就可以進行水池的清洗。也可以在a—b上方設計開口用于水池沖洗。當然有了此種設施原有的廁所沖水設施也必須保留,使水池在沒有水時廁所仍可以正常沖洗。
2、天臺降雨水積蓄池設計原理
2.1 設計原理及思路
如圖2所示為天臺降雨蓄水池,原理簡單實際,可用于積蓄雨水,同樣也起到隔熱作用。底部鋪瀝青用來隔水,上面再鋪上圖2所示小塊水泥板用來蓋住水面,在降低水的蒸發的同時也便于在天臺上行走。接上A管,再在每層樓道上接上水龍頭就可以利用天臺所積蓄的雨水??梢杂么怂畞磉M行許多清洗工作,也可以用來澆花等,因為雨水較為潔凈所以有多種用途。
2.2 需考慮的因素
a.此設計需考慮降雨積水的水位,因為如果降雨量過大,積水過多,水位過高則會蓋過小水泥板,影響天臺空間的綜合利用。b.此設計還需考慮天臺樓板所能承受的壓力大小,所以積水所產生的壓強必須小于天臺所能承受壓強的能力。因此綜合以上兩個因素設計B管,用于控制蓄水的水位,使超量的水由B管排出。
本文設計的水循環系統,既降低了自來水的用量也大大減少了生活廢水的排放量,充分利用了降雨水,達到了節能減排的效果。所設計的結構物具有造價低、使用方便、適用性較強等特點。
參考文獻:
[1]張燦,周從直.污水的資源化與回用[J].西南給排水,2002,24(6):20-23
篇6
[關鍵詞] 循環水 加藥 自動系統
目前,在電廠或能源站的生產設備中,工業循環水是不可缺少的部分,工業循環冷卻系統在自然運行時,會因循環水的硬度、堿度、PH值、濃縮倍數、氣溫、環境濕度等因素的綜合影響產生結垢或腐蝕傾向,兩者對循環冷卻系統的安全和運行效率都會產生不良影響, 致使設備的使用壽命極大的縮短,給企業造成很大的經濟損失,為了抑制結垢或者腐蝕發生,就需向水中人工投加緩蝕劑或阻垢劑,而傳統的循環水加藥過程主要是依靠人工進行,人工投加藥物存在加藥量不能隨著循環冷卻水的水質以及各類相關工藝參數的變化而相應地變化的缺陷。近年來,對于提高工業循環水處理的自動化程度,引起了人們的高度重視。新研制的循環水加藥系統采用自動控制加藥裝置進行藥劑的精確投加,從而有效的將化學藥劑經濟、合理的加入到循環冷卻水系統中,可以保證優良的水質,對延長生產設備的運行周期,降低能耗和生產成本,提高經濟效益乃至環境的保護都具有重要意義。
一、循環水加藥系統的概述
常規循環冷卻水系統加藥加酸處理,常用的緩蝕劑和阻垢劑包括聚磷酸鹽、鋅鹽、聚梭酸鹽和嶙酸鹽等等。雖然能夠起到一定的作用,但是要達到理想的效果,距離系統常年無垢運行還有很大的差距。傳統的循環水加藥過程多以加入液態藥品為主,存在以下缺點:1、需要配加藥泵,存在結構復雜、耗能、維修麻煩的缺點;2、要配備儲存液體的容器體積大、占地空間大;3、存在安全隱患:液體藥品易濺入眼睛、沾染身體;4、碳排放高。以上提到的各種問題可能在冷卻水系統運行中綜合存在,而且隨著濃縮倍數的增加而更加嚴重。針對不同的水質及設備型式,采取切合實際的水處理方案,確保裝置及水冷設備安全經濟運行成為迫切需要。為了解決現有技術的循環水加藥存在結構復雜、體積大、不安全和碳排放高等問題,現研制了循環水的加藥系統,此系統具有占地面積小、結構簡單、加藥方便可行、安全環保的特點,它既能保證加藥效果,以保持和穩定循環水質在一個良好的水平,保證系統的正常運行,又減輕運行人員的負擔,節省人力物力。
二、循環水加藥系統的組成
循環冷卻水自動加藥系統主要包括兩部分:一是自動投加適量的阻垢劑、緩蝕劑和殺菌滅藻劑,二是自動保持適宜的濃縮倍數或循環水電導率,兩者缺一不可。
(一)自動投加適量的阻垢劑、緩蝕劑和殺菌滅藻劑
水處理工藝流程大都根據原水水質壯況經過物理、物理化學、化學和/或生物化學方法去除雜質,使出水水質達標。目前,消除上述隱患的辦法有多種,如臭氧法、超低頻振動法以及向水體中注入適量的添加劑(混凝劑/絮凝劑、氧化劑、中和劑、阻垢劑、緩蝕劑等,通稱“藥劑”)是水處理工藝經常采用的技術路線,一次性設備投入較低,但對藥劑的投加有一定要求,如適量、均勻、連續或定時,否則可能達不到預期效果,或增加運行費用。實踐表明:采用自動加藥技術及成套設備是提高設備效率、延長使用壽命、減少運行費用、強化管理工作的有效手段。采用自動加藥系統是提高水處理設備效率、減少運行費用的必要手段,也是今后發展的必然趨勢。
(二)自動保持適宜的濃縮倍數或循環水電導率
濃縮倍數是循環水水質管理的一個重要經濟技術指標。隨著循環水水處理藥劑的發展,循環水處理都向高濃縮倍數(≥3.5)方向發展。濃縮倍數高,可減少排污量,有利于節約水資源,但水質變差,影響熱交換效率,增加能耗;降低‘濃縮倍數’可使水質狀況改善、熱交換效果好,但排污量加大、用水量增加,有悖節水方針。既降低了新鮮補水量,又可節約藥劑,降低運行成本,同時減少排污水量,減輕對環境的污染。反之,濃縮倍數偏低,運行成本上升。但在高濃縮倍數的運行情況下,水中的結垢性和腐蝕性離子成倍增加,并且藥劑在系統中的停留時間延長。因此,在高濃縮倍數運行情況下如何判斷系統水質是否具有惡化趨勢,及時調整運行指標和水穩劑配方,顯得尤為重要。理論計算和實驗表明,保持‘濃縮倍數’在2.5~3.5之間比較適宜,但須視具體環境、工藝和水質狀況作適當調整。保持‘濃縮倍數’的最佳手段就是采用‘濃縮倍數’自動保持系統。此系統采用在線監測循環水體電導率的技術路線,設定與最適濃縮倍數對應的電導率上限值,當循環水體的電導率達到該設定值時自動排污,隨著補充水在液位控制器的作用下不斷進入循環水系統,電導率的實測值不斷下降,到達電導率下限值時,系統自動關閉排污閥,以此來保持在最適宜的范圍。循環冷卻水中的溶解鹽類呈離子狀態,具有一定的導電能力,因此可用溶液中的電導率間接地表示溶解鹽類的含量。電導率測定方法較簡單,但由于系統中投入氧化性殺菌劑后會增加一些溶解性的Cl-,Br-等離子,同時系統的物料泄漏等原因會引起電導率的波動。所以,對于循環冷卻水系統而言,投入氧化性殺菌劑一般都是定期的,物料泄漏也不是經常性的。因此用電導率測定循環水濃縮倍數具有一定的參考意義。
三、循環水加藥系統的功能
(一)AR-xy-01型
功能:① 加藥泵可工作在手動/自動兩種運行模式。運行在‘自動’模式時,由可編程時間控制器設定加藥泵每天的運行時間段;運行在‘手動’模式時,由操作人員按啟動/停止按鈕;② 加藥泵為半自動操作計量泵。設定加藥速度后即自行以恒定速率加藥;③ 藥箱內藥劑液位低達下限時,自動停泵和發出聲光報警信號。
(二)AR-xy-02型
功能:有些用戶要求帶有攪拌機,故在Bj-xy-01型基礎上增加攪拌機及其控制器。
(三) AR-xy-03型
功能:藥液多為濃縮型或粉劑,必須注入適當水量稀釋或溶解粉劑。配置同Bj-xy-02型,增加配藥用遠傳水表、注水電磁閥和控制電器。加入濃縮藥液或粉劑后,按照設定的水流量值自動注入自來水,直至達到設定值時停止注水;與此同時自動開動攪拌機工作。
(四)AR-xy-04型
功能:① 在線監測循環水體的電導率,間接反映‘濃縮倍數’(循環電導率/補充水電導率)。當電導率達到上限值時,自動開啟排污閥和充水閥;當電導率恢復到下限設定值時,自動關閉排污閥和補充水閥。② 其他功能同Bj-xy-02型。
(五) 集中操作型(PLC控制)
適用于多套空調機組集中控制,控制柜操作盤上印有模擬控制流程圖.根據用戶實際需求可增加測量補充水電導率儀1臺,冷卻塔進、出口溫度變送器各1臺,集水池液位計1臺以及pH計、濁度計、余氯分析儀等。
四、循環水加藥系統的功效
循環水的加藥系統采用固體加藥的形式進行循環水處理,具有占地面積小、結構簡單、加藥方便可行、安全環保的特點,它既能保證加藥效果,又減輕運行人員的負擔,節省人力物力。由于新型的固體藥品含有有機物鰲合劑和分散劑的混合物,可控制礦物質和有機物污垢,同時也含有緩蝕劑,保護系統金屬材質。產品不含任何重金屬,長效持久,安全無害,綠色環保,有效控制水垢沉積,不需使用加藥泵,符合低碳排放,有效控制污垢,減少工人勞動力和設備的維護。確保循環水水質情況下,緩解或可能情況下解決甲方循環水系統及凝汽器鋼管結垢的問題。同時還可提高循環水濃縮倍率,降低循環水的排污量。
五、總結
隨著現代化工業的快速發展,冷卻水的使用不僅用量越來越大,同時大量循環交換設備中存在的水垢由于得不到科學的清洗,導致了能源的消耗和環境的破壞,在設備遭到損害的同時降低了運行效率。①循環水加藥系統采用自動控制加藥裝置進行藥劑的精確投加,提高了經濟效益,保護了生態環境。
參考文獻:
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篇7
【關建詞】盾構機 內循環水系統 換熱效率
一、改造前盾構機循環水系統原理簡介
1.盾構機循環水系統由外循環水回路和內循環水回路組成。
2.改造前循環水系統原理簡介:
1)外循環水回路:
提供溫度 28°、壓力7bar的外循環水對板式冷卻器的內循環水進行冷卻,對水箱進行加水;在回水回路上并聯一臺3KW的多級離心泵,其主要功能是對泡沫箱、螺旋機、人閘、土倉、注漿系統供水。
2)內循環水回路
通過5.5KW的多級離心泵將水箱的冷卻水以通徑為DN50的鋼管作為主進水管經臺車、連接橋及減壓閥(5bar)后輸送到盾體,對主驅動內外密封及主驅動減速箱進行冷卻,然后以通徑為DN50的鋼管作為主回水管經板式冷卻器冷卻后回水箱(該循環水回路在下文中簡稱為主驅動冷卻水回路);
通過7.5KW的多級離心泵將水箱的冷卻水以通徑為DN50的鋼管作為主進水管經臺車后分三路,分別對空氣壓縮機、主油箱液壓油、注漿泵油箱液壓油冷卻器供水冷卻,并最終與主驅動冷卻水回路的回水管串聯后,以通徑為DN50的鋼管作為主回水管,經板式冷卻器冷卻回水箱(該循環水回路在下文中簡稱為空壓機及液壓油冷卻水回路)。
二、盾構機循環水系統勘驗
1、 改造前盾構機循環水系統現場勘驗:
1)板式冷卻器主要參數:工作壓力10bar,進出口通經DN65,散熱面積18平方米;2)7.5KW水泵型號為CR20-6,當流量Q=20m3/h,揚程H=72米;3)5.5KW水泵型號為CR20-4;當流量Q=20m3/h,揚程H=49米;4)通往主驅動冷卻水回路的減壓閥(5bar)已被拆除;5)整個循環水系統管路內表面生銹及水垢情況嚴重。
2.向業主技術人員咨詢循環水系統使用狀況:
1)盾構機在掘進過程中,出現過循環水系統水溫高達50°以上,盾構機自動停機;2)盾構機在使用過程中,主驅動冷卻水回路的回水溫度與水箱冷卻水的水溫基本一致;3)使用中發現,主驅動冷卻水回路經過減壓閥后,出水量很小,拆除減壓閥(現場減壓閥已經拆除),出水量相對增大;4)使用中,對板式冷卻器加裝30片散熱片后,冷卻水溫相對降低,但效果不大,本次維修中業主要求繼續加裝散熱片以加強冷卻器的冷卻效果。
三、盾構機循環水系統故障分析
根據循環水系統原理圖及故障勘驗,循環水系統溫度過高主要由以下幾方面造成。
1)首先分析水泵的功率是否滿足使用需求主驅動冷卻水回路的供水泵為:5.5KW,型號CR20-4 空壓機及液壓油冷卻水回路的供水泵為:7.5KW,型號CR20-65.5KW水泵(CR20-4)為主驅動冷卻水回路的供水泵,系統原理圖顯示回路中減壓閥壓力為5bar,通過觀察性能曲線圖,該泵正常使用時,出口壓力在5bar 左右,與減壓閥的出口壓力基本相同,所以該泵的壓力偏小,選型存在問題。
2)通過系統PLC程序可以了解到,內循環水溫度達到40°時,回水壓力變送器把信號反饋到PLC,系統自動報警,當內循環水溫度達到50°及以上時,回水壓力變送器把信號反饋到PLC,刀盤自動停止轉動,因此必須把系統水溫控制在40°以下。
3)系統將主驅動冷卻水回路和空壓機及液壓油冷卻水回路的回水串接在一根DN50的鋼管上,由于空壓機及液壓油冷卻水回路供水泵功率比主驅動冷卻水回路供水泵功率大,且回路長度短、沿程損失小,則相對回水流量、壓力高,容易造成主驅動冷卻水回路回水不暢、回路水溫高,建議將這兩條回水回路分開,單獨回水箱。
4)根據業主反饋對板式冷卻器加裝30片散熱片后,冷卻水溫相對降低,這反映原板式冷卻器散熱面積不夠,選型參數存在問題。經與板式冷卻器專業廠家溝通,廠家反饋,繼續在原板式冷卻器加裝散熱片效果不佳,建議更換一臺工作壓力10bar,進出口通經DN80 ,散熱面積27平方米的板式冷卻器可滿足系統需求。
5)針對業主反饋拆除內外密封及主驅動減速箱冷卻水進水回路減壓閥后,出水量相對增大的情況,減壓閥可能存在故障(閥芯卡死)。
四、盾構機循環水改造方案
根據以上對循環水系統水溫過高故障的的分析,現做出以下幾點解決方案:
1、增大主驅動冷卻水回路的供水泵功率,且鑒于本次維修改造中,業主要求另外增加一條循環回路(供水壓力3bar)對土倉密封進行冷卻(該循環水回路在下文中簡稱為土倉密封冷卻水回路),因此建議把主驅動冷卻水回路供水泵由5.5KW更換為7.5KW,流量為20m3/h,揚程為72米。
2、由于專業廠家提供散熱面積為27平方米的板式冷卻器外形尺寸超出臺車安裝位置,因此建議在保留原板式冷卻器的基礎上,采購增加一臺散熱面積20平方米,進出口通經DN65的板式冷卻器,單獨對主驅動內外密封、主驅動減速箱及新增的土倉密封循環水進行冷卻。
3、對舊板式冷卻器進行拆檢,清洗冷卻器散熱片,單獨對空氣壓縮機、主油箱液壓油、液壓泵油箱液壓油進行冷卻。
4、回水管由一路改為三路(主驅動冷卻水回路回水管、新增的土倉密封冷卻水回路回水管、空壓機及液壓油冷卻水回路回水管)。關于水管的定位及布局,改造前水管定位是采用單層塑料管碼定位到臺車,改造后可通過二層和三層塑料管碼把水管進行疊加安裝,便于操作且節省空間。
5、在主驅動冷卻水回路和新增加的土倉密封冷卻水供水回路中分別增加減壓閥(減壓閥進水和出水口自帶壓力表),在回水回路上增加視鏡(帶葉輪)。通過觀察視鏡的葉輪轉動速度可以判別兩回路的回水量是否正常。
6、在主驅動內外密封管道和液壓油冷卻器管道放置除垢劑,用水浸泡24小時,然后用循環水進行循環沖洗。
7、原循環水管全部作廢,采用熱浸鋅水管進行代替。
篇8
【關鍵詞】系統構成 分層監控 工藝要求
中圖分類號:TP 文獻標識碼:A 文章編號:1009―914X(2013)35―351―01
一、系統概述
本鋼超薄板循環水站控制系統采取“集中監測、分散控制”的方式,有中央控制室和分控的PLC200及變頻器(凈水器裝置,過濾器裝置,系統加藥裝置,冷卻塔變頻系統,提升泵變頻系統)組成工業局域網。分控200系統及變頻器對相應設備及生產過程進行監測控制管理,PLC通過工業局域網將設備及生產情況傳至中央控制室的計算機系統,由上位機進行監測,并可執行相應控制功能。
二、系統選型及特點
根據我公司長期從事自動化控制系統工程安裝、調試及選型的經驗總結,我們在分析比較國內外知名公司工控產品的基礎上,選用了西門子公司的SMATIC S7-400可編程控制器和研華工控機構成自控系統,再配以先進的WINCC監控軟件,實現監控系統的各項功能,能完全滿足自動控制系統的要求。
三、系統結構與配置
本系統是一個基于PROFIBUS現場總線和以太網的分布式控制系統。系統最底層是設備控制層,主要完成生產設備的現場控制與監測。第二層是監控層,主要完成全部系統的在線監測,并向設備控制層下達控制指令。第二層向上可連接到公司級管理層ERP系統,接受其下達的任務,同時也可向ERP系統提供在線設備的相關數據。
1、監控層(中央控制室)
本控制系統采用WINCC組態軟件,它承擔了數據管理、工廠數據采集、報警、趨勢、數據記錄及中文報表等工作。在中央控制室設有操作員工作站,操作員通過操作終端詳細了解整個循環水站的生產運行情況,并可下達操作控制指令,指揮生產,實現自動化控制。
操作人員可在上位機直觀的觀察到現場所有設備的運行狀態和相關儀表的數據,便于宏觀控制整個系統。上位機的報警系統有助于操作人員及時處理發生的相關問題,防止生產問題的發生。
2.分控系統
分控系統包括凈水器裝置、冷卻塔變頻系統、提升泵變頻系統、過濾器裝置及系統加藥裝置。其中凈水器裝置、過濾器裝置及系統加藥裝置為西門子公司PLC200系統,冷卻塔變頻系統、提升泵變頻系統為ABB變頻器,分控系統均由PROFIBUS組成工業局域網,實現數據傳輸與控制,各裝置自成系統,可自行更具需要進行自動化控制。
2.1、凈水器裝置:
凈水器裝置負責凈化由工業管網進入循環水站的用水。
2.2、過濾器裝置
過濾器裝置負責凈化吸水井中的存水。
2.3、系統加藥裝置
系統加藥裝置負責在進入凈水器的水中投入藥劑。
2.4、冷卻塔系統
冷卻塔系統負責控制吸水井存水溫度。
2.5、提升泵系統
提升泵系統為變頻調速泵,根據供水管網的壓力自動變頻。
四、控制畫面及相關要求
控制畫面由西門子WINCC監控軟件完成,實現功能的同時保證美觀大方,并可根據現場實際進行相應調整,靈活方便,并于同為西門子公司的SMATIC S7-400有很好的兼容性,保證了網絡的安全通暢。
1、監控系統功能
系統之間連鎖功能,按設計要求或生產設備廠家提供的工藝要求實現。完成凈水器、過濾器及連帶泵組的自動控制過程控制和監視,實現加藥裝置、冷卻塔、消防水泵系統的通訊連接和監控功能,高壓電機啟停及連鎖控制功能。
2、監控系統畫面
系統畫面包括全部工藝設備畫面,過濾器畫面,凈水器畫面,加藥裝置畫面,儀表參數畫面,報警畫面,趨勢畫面和報表畫機
五、結束語
本系統自動化程度高,數據采集量大,網絡連接形式靈活,系統可靠性要求較高。但通過采用SIEMENS產品和技術,系統基本達到設計要求,運行效果較好。
篇9
關鍵詞:變頻技術;循環水系統;應用分析
1、基本概況
循環水系統的主要作用是冷卻汽機低壓缸排氣溫度,降低低壓缸排氣壓力,使得主蒸汽在通過汽輪機時最大限度的釋放能量做功轉化為汽輪機旋轉的機械能用于驅動發電機發電。循環水泵的作用是將冷卻水壓入凝汽器中與作過功的過熱蒸汽進行熱交換,降低汽輪機末端排壓。吸收熱量的循環水被輸送至冷卻塔后峨淋,經逆流自然通風冷卻后循環使用。
長期以來,人多數機組的循環水系統采用開停泵方式運行。通常存在循環水系統開一臺流量不夠,開兩臺流量過大的情況,夏季運行流量卻不足等現象。這就無法保證機組的長期經濟性穩定運行,而且一直以來沒有合理的控制和調節手段,無法實現循環泵的功耗跟隨機組負荷調整,循環泵能耗居高不下。
如何實現循環水系統的經濟、可靠運行,降低循環水系統在機組低負荷下的能耗水平,成為一個重要的研究課題。隨著機組密封技術和運行效率評價體系的完善,變頻調速技術的成熟和廣泛應用,使得采用自動運行方式控制凝汽器真空實現機組的經濟遠行成為可能。
在循環水系統中采用變頻調速技術,根據機組負荷大小、不同季節的環境溫度變化等兇素,合理控制循環水流量維持凝汽器排汽壓力最佳真空度,主要可以在以下幾個方面取到良好的效果:
(1)提高機組運行效率,降低煤耗水半。
(2)降低循環水泵單耗,節約大量電能。
(3)降低冷卻塔循環水蒸發量損失。
(4)避免冬季冷卻塔回水溫度過低,結冰等問題。
2、系統分析
通過對循環水系統設備及運行工藝分析,結合變頻技術在環環水系統中應用和產生的影響,進行針對性的分析論證。
2.1 循環水泵調速
在循環水泵上應用變頻調速技術,主要是用于機組在額定負甜以下運行時,循環泵運行參數向下調整的需要。即:運行頻率在≤50Hz范圍內調整。通過對循環泵、管網特性曲線和機組流量需求情況分析,循環泵的流量調整空間有限;且轉速下降時流量降低,壓力降低幅值不大,不會產生較大影響、系統能夠接受循環泵在一定的范同內實現調速方式運行。
2.2 凝汽器真空度及最有利真空的實現
真空度是指凝汽器的真空值與當地大氣壓的比值的百分數,也就是我們控制循環水系統的直接影響變量,是影響發電機組經濟效益的重要參數。由于二次蒸汽在凝汽器中與冷卻水進行熱交換凝結成水時,由氣態轉變為液態,體積迅速變化,這就在凝汽器內形成高度真空,同時在汽輪機的排汽口建立并保持高度真空,使進入汽輪機的蒸汽能膨脹到盡可能低的壓力,提高了蒸汽對汽輪機的做功能力。
在實際的工程應用中,采用汽輪機效率(N1)和循環水泵的運行電耗(N 2)達到最佳經濟性運行的實現方法上,很難通過函數運算和過程控制的方式來達到機組最佳經濟效果。通常采用汽輪機在出廠時確定的最佳背壓范圍米作為控制的目標,從而改善機組運行工藝參數,實現凝汽器壓力隨機組負荷變化,經濟性運行。因此,在循環泵中采用變頻調速技術實現最佳控制,就需要提出更新的控制策略,而采用熱力動態平衡理論,則有助于系統優化控制的實現。
2.3 凝結水的過冷卻度問題
凝結水過冷會產生不町逆的汽源損失,是一項影響經濟性的小指標。正常運行時,凝汽器過冷度一般為0.5-2℃。凝汽器過冷卻度每升高1℃,熱耗增加0.014%,過商會導致煤耗水平增加。導致凝結水過冷的兇素也很多,其中循環水的流最及入口溫度對凝結水的過冷具有明顯影響。需在系統的調節過程中考慮此問題,使得機組綜合經濟指標取得最佳。
2.4 冷卻塔蒸發水量損失與冬季結冰問題
在一定的環境溫度下,冷卻塔的主要水量損失豐要取決于循環水流量及冷卻水出人口溫度端差。也就是說,合理榨制冷卻塔循環水流量及冷卻水出人口溫度端差能夠有效降低冷卻塔水量損失。在循環水變頻控制系統滿足凝汽器真空的前提下,實現系統節水運行。在北方冬季由于氣候寒冷,環境溫度接近0℃時,常常會出現冷卻塔局部結冰現象。在冷卻塔的進風口結成冰簾從而減小進風而積,導致進風量下降,影響冷卻塔的運行效果。在冷卻塔內部甚至會造成填料塌落,塔體內混凝由于多次凍融而影響使用壽命。為了避免在冬季氣溫較低時出現結冰現象,在循環水系統的控制中增加防凍控制子系統;控制凝汽器的回水溫度,可有效避免在冷卻塔蒸發降溫后出現結冰的現象。
3、系統控制方案
該控制策略采用多參量計算、單一量平衡算法,通過改變循環泵流量控制凝汽器真空,同時將能量守恒定律和熱力學傳導理論引入到循環水系統的控制策略當中。從而,使得循環泵的流量控制不再以單純的凝汽器真空作為控制目標。將機組負荷變化對凝汽器真空的不同要求,冷卻循環水的運行端差,環境溫度等參數作為主調節回路的綜合調節指標。在滿足機組運行對凝汽器真空要求的同時,降低凝結水過冷度,把冷卻循環水的運行端差控制在合理范圍內。從而,起到降低機組煤耗和冷卻塔蒸發
為了,保證機組在不同負荷下經濟、安全運行,機組在設計和運行中有一條負荷與排氣壓力的關系曲線。在原有的運行模式下,循環水系統依靠開停方式調節,經濟性無法保證,只能通過循環水維持凝汽器真空盡可能低值運行,該曲線主要用于機組保護。在循環水控制應用中,將該曲線作為調節的參考量,進行保守值控制。
通過熱力學傳導理論可知:進行熱交換過程并非是溫度差值越大越好,也不是流量越多越好,而是將溫度端差控制在4.5-6.5℃范圍內,實現5℃左右的出入口端差調節對于熱交換系統才是最經濟的。溫度差值大,系統熱交換效能下降,交換介質流量過高,運行成本增加,但是并不能帶來更好的效果。在保證凝汽器真空的同時,根據季節差異調節循環水流量,將出人口
考慮到夏天氣溫高,機組滿負荷時需求量大,可以通過變頻技術發揮循環泵的潛在空間充分提高系統經濟性指標;冬季氣溫低,容易導致凝結水過冷、冷卻塔結冰等因素,可以充分利用變頻的調節范圍寬、響應速度快等特性滿足低負荷運行需要。在控制策略的設計中,取接近算法,以真空指標為主,兼顧輔助控制學標,從而使系統在調節過程中具備了多樣性和靈活性,避免調節過程波動大,真空指標不穩,影響機組運行安全和機組效
結束語
篇10
【關鍵詞】水循環;社會經濟系統;水資源
1、社會經濟系統水循環概念及其研究意義
社會經濟系統水循環指社會經濟系統對水資源的開發利用及各種人類活動對水循環的影響。水資源管理的管理對象是人類在開發利用水資源過程中影響自然水系統的各種主要行為。社會水循環概念提供了一個將人類在開發利用水資源過程中影響自然水系統的各種主要行為有機綜合在一起的理論框架,并為科學定義水資源管理之概念提供了理論工具。
目前,人類正面臨越來越多主要來自社會經濟系統的水問題,這一客觀形勢正推動水科學領域的一些學者關注水在社會經濟系統中的循環運動過程。開展社會經濟系統水循環研究出于兩個背景:一是社會經濟的發展必須有足夠數量和質量的淡水供給,二是人類開發利用水資源及其它活動對水循環的影響越來越顯著。
有學者中肯地指出: “水文學在其發展過程中,出現了又一次重大轉折,進入了水資源水文學發展階段,從此水文學不僅要研究水在自然界中的循環、平衡和變化,還要擴展到人類社會之中,研究水在開發利用過程中的循環、平衡和變化”。
2、可持續水資源和水資源安全研究
隨著我國經濟快速增長和人口不斷增加,水、土地、能源、礦產等資源不足的矛盾越來越突出,生態建設和環境保護的形勢日益嚴峻。而水資源循環轉化的系統性和水資源在整個生態系統中的紐帶作用,必須對水資源進行綜合管理。水資源綜合管理包括多個方面和層次:水資源的發電、航運、生活、農業、工業和生態等各種用途的綜合管理,強調生態保護前提下的水資源需求管理和優化配置。走可持續發展道路是社會發展的必然??沙掷m發展形成于20世紀80年代初,最早見于《世界保護戰略》(world conservation strategy),并有眾多定義。[1]其基本思想是,既能滿足當代人的需要,又不對后代人滿足其需要構成危害的發展。[2]它的核心是資源在當代人群之間以及當代人和后代人之間公平合理地分配,前提是每一發展階段保證社會、經濟與環境的協調發展。
水資源的可持續利用和綜合管理已成為國內外與水資源有關的所有機構的共識。聯合國、世界銀行、國際水管理研究所等都在大力推行水資源綜合管理。
水資源安全及淡水供給安全,定義為“以可承受的價格為生活、生產和生態提供足夠安全的水”。近二十年來,隨著工、農業生產的發展,越來越多外源環境污染直接排放、轉換、遷移進入水生態環境,已使我國主要淡水水系的部分流域或近海水域環境出現不同程度的污染失衡現象。水體環境污染物失衡及災害已成為制約社會和國民經濟進一步持續發展的主要因素。水資源安全的實質是水資源的供需平衡。由于很多地區常規水資源量有限而開發程度很高,增加供給的潛力非常有限,因此水資源需求管理成為實現水資源安全的最重要措施之一。[3]
3、水資源社會經濟研究
水資源的經濟研究以水資源的主要社會經濟問題為研究對象,研究經濟學原理在水資源經濟實踐中運用,論述水資源、水經濟、水環境、水文明等各種水問題,由此促進水資源的可持續發展。這個工作在目前中國來講是非常必要的,對解決中國水資源問題具有極強的理論指導性,是未來水資源發展中的指引方向。[4]
3.1水資源管理體制
水資源經濟是國民經濟的重要支柱,只是由于這一支柱長期在國民經濟中處于“隱性”的狀態。隨著經濟的發展,客觀上要求我們探索這一國民經濟的“有形化”問題。這就要求經濟在水資源的管理中發揮真正的作用,通過社會市場化的經濟思路,把使用中嚴重背離水資源“價值規律“的現象加以改正和消除,最終利用市場經濟這一手段完成對水資源的改造,形成水資源的良好經濟脈絡系統。[5]
3.2 水價制度與改革研究
水資源的社會市場經濟是一個龐大的工程,關系到水資源的方方面面,但最核心最直接的還是水價改革問題。這是因為水價改革是一個龐大的系統工程,既涉及到宏觀經濟政策,又涉及到水利的投入、運營管理和工農業生產及人民生活的諸多方面。盡管中國水利在水價改革上遇到諸多問題:全國水價發展不平衡、水價形成機制不盡完善等,但我們仍然在以盡快建立符合社會主義市場經濟要求的水價形成機制和管理機制為目標,進一步解放思想、加大水價改革力度,理順機制,推行科學的水價分類制度,充分發揮經濟杠桿作用,營造良好的水利發展環境,促進水資源的合理開發利用和優化效益。
3.3 水資源利用效率研究
提高水的利用效率,增加地下水道建設,發展城市污水處理廠,開辟第二水源。這里主要是水資源質量的提高,城市的高速發展使生活工業污水量不斷的增加,如何把這些水資源二次利用好的課題越來越突出?,F在日本和美國的水資源重復利用率均超過80%,而我國不超過40%,較低的利用率使的本已匱乏的水資源更加緊張。尤其在國家出現大旱情況下,節水及提高重復水資源利用率的話題更是尤為迫切,也更有現實意義。[6]
不斷的提高水資源的數量和質量,最終把水資源的總量搞上去,這是進行水資源經濟體制改革的基本出發點。
3.4 水資源市場配置規律研究
水資源的市場經濟化以社會為主體,不僅是純經濟、純水資源的問題,更是在社會發展中如何提高水資源配置效率和水資源經濟資本化經營效率,緊密的聯系社會,達到合理的水資源可持續開發利用。
4、中國社會經濟水循環研究展望
隨著經濟的發展,水環境問題越來越受到人們的關注,如何使生態保持平衡已成為焦點問題。關于水資源危機和水環境的問題人們正在做出努力尋求解決方案,而所有的行動告訴我們,面對當今水資源多方問題的挑戰,人類必須從實際出發,遵循和利用自然規律和社會規律,轉變實踐活動方式,逐步達到水資源的社會經濟化,以最少的水資源消耗達到最佳的社會經濟效益,最終實現水資源的可持續發展。
【參考文獻】
[1](英)伊恩.莫法特.可持續發展―原則、分析和政策[M].宋國君,譯.北京:經濟科學出版社,2002.
[2]李文華.開創生態農業新紀元[N].人民日報,2002-03-23.
[3]甘泓,王浩.水資源需求管理―水利現代的重要內容[J].中國水利,2002(10):66-68.
[4]王春元.水資源經濟學及其應用[M].北京:中國水利水電出版社,1999.