冷却水系统巧改造

陆进

我公司于2003年3月首次引进了一条德国曼罗兰UNISET75高速轮转报纸印刷生产线，该生产线采用的是当今较为先进的无轴传动技术。无轴传动技术的核心部件是变频驱动器，其在工作时会产生大量热量，影响生产线的功能和使用寿命。为了使变频驱动器更好地散热降温，曼罗兰公司将变频驱动器安装在了相对密闭的电气柜中，并采用冷却水系统给变频驱动器所在的电气柜降温。然而，在使用一段时间后，笔者发现电气柜的热交换片上常出现渗水现象，不能很好地对变频驱动器进行散热降温。根据多年经验，笔者对冷却水系统进行了改造，在此将经验分享给读者。

改造前

使用曼罗兰UNISET75高速轮转报纸印刷生产线初期，笔者根据冷却水系统的技术说明书组装了冷却水系统，其结构如图1所示。考虑到南京的气候特点，该冷却水系统选择了制冷机组与风冷机组相结合的冷却方式。在夏、秋季，采用制冷机组制冷；在春、冬季，采用风冷机组制冷，这是因为风冷机组较制冷机组耗电量低，可节约大量电能，又可避免冬季制冷机组不易启动的问题。此外，冷却水系统中还设置了一个容量为5立方米的贮水柜，可为设备泵站提供温度相对恒定的冷却水。

经过1年多的运行后，笔者发现电气柜的热交换片上常出现渗水现象，刚开始以为是夏季湿度大，空气流过相对较冷的热交换片而产生的冷凝现象，然而在空气相对干燥的冬季仍会出现渗水现象，且情况越来越严重。为此，笔者将热交换片的保护罩打开，发现在冷水流经的热交换片的铜管上有水珠冒出，于是初步确认是热交换片自身出现了漏水现象，而不是冷凝现象。

为进一步查明热交换片出现渗水的原因，笔者对冷却水系统中的水质进行了化验。化验结果表明，水质中的颗粒物杂质超标。究其原因，主要是冷却水系统的管路太长，且由于贮水柜内装有浮球式补水阀，且其上方留有一个检修口，使得冷却水系统处于相对开放的状态，大量空气进入冷却水系统，造成管道氧化、锈蚀。大量铁锈从管壁剥落后，随着水流进入电气柜的热交换片中，对热交换片的铜管产生冲刷、研磨。时间一长，铜管的管壁就会变薄，最终被磨破，从而导致漏水。

原因查明后，笔者将贮水柜内的浮球式补水阀外移，将检修口做密闭处理，使整个冷却水系统处于相对密闭的状态，同时，加强了水质检测，并定期更换冷却水。采取上述措施后，电气柜的热交换片渗水现象明显减轻。

改造后

为进一步提高冷却水的水质，尤其是进入到电气柜热交换片的冷却水的水质，2010年7月，我们对冷却水系统进行了改造，改造后的冷却水系统结构如图2所示。

由图2可知，改造后的冷却水系统比原有的冷却水系统增加了板式热交换器。该板式热交换器将原有冷却水系统分成了2个独立的水系统，即贮水柜系统和设备系统。这两个系统的冷却水互不交叉，热量交换通过相隔的板式热交换器中的不锈钢片完成。

其中，设备系统中的设备泵站是负责向电气柜提供所需温度的冷却水的重要环节，其通过一个电动的比例控制阀实时、自动地将来自于板式热交换器的冷水与来自电气柜中的回流水相混合，为电气柜提供预先设定好温度的冷却水，其原理如图3所示。

当温度传感器检测到电气柜中的冷却水温度高于电气柜预先设定的温度时，电动的比例控制阀会加大冷水的进水比例，使设备泵站的出水温度下降；当温度传感器检测到电气柜中的冷却水温度低于电气柜预先设定的温度时，电动的比例控制阀会减少冷水的进水比例，同时加大从电气柜回流的热水比例，使设备泵站的出水温度上升。通过这样的双向调节，设备泵站的出水温度可基本保持恒定，从而为电气柜提供所需温度的冷却水。

需要注意的是，电动的比例控制阀同时具备手动调节的功能，在设备泵站实际运行中，每过一段时间，可用手动的方法检查电动的比例控制阀转动是否灵活，以防因长时间不转动而导致转动部分因生锈而卡住。

此外，改造冷却水系统时我们还做了以下变动：一是将板式热交换器与设备泵站放在同一水平面上，确保设备泵站的水压与板式热交换器的水压相同，因为如果板式热交换器的位置高于或低于设备泵站的位置，均会产生水压叠加效应或增加设备泵站内水泵的负荷，从而产生故障；二是将板式热交换器尽量放在设备泵站附近，尽可能减少连接板式热交换器与设备泵站的管道长度，同时，设备泵站到电气柜之间的管道采用高强度塑料水管压接而成，以降低管道产生铁锈等颗粒物的可能性。

改造后的冷却水系统运行6年来，经检测发现，水质情况良好，电气柜的热交换片上没有再发生渗水现象，取得了良好的预期效果。