真空回潮冷却水循环系统防冻装置的改进

摘 要：WZ1134型真空回潮机是制丝线的一台主要设备，在冬天，天气寒冷时，该设备冷却水循环系统暴露在厂房楼顶的上水管虽经厂家保温防冻处理，但还会结冰，造成冷却水循环系统不能正常工作，严重影响车间正常生产。通过对真空回潮冷却水循环系统的研究，利用其既有上水管又有回水管的特点，在室内通过气动球阀把上水管和回水管连通，当真空回潮正常工作时，气动球阀关闭，当真空回潮停止工作时，气动球阀自动打开，上水管和回水管连通，暴露在厂房楼顶的上水管内的水自动回流到水池中，解决了冷却水循环系统冬天结冰的问题。关键词：真空回潮机；冷却水循环系统；结冰；气动球阀WZ1134型在线式真空回潮机是制叶片线的一台主要设备，在冬天，天气寒冷时，该设备冷却水循环系统暴露在厂房楼顶的上水管虽经厂家保温防冻处理，但还会结冰，现在传统的方法是加厚保温防冻层或利用手动球阀将水排入地沟，这些方法不仅耗时费力，而且还会造成水资源的浪费。如果利用其既有上水管又有回水管的特点，就可以用另一种方法解决冷却水循环系统暴露在厂房楼顶的上水管结冰问题。1 工作原理WZ1134型在线式真空回潮机由真空系统、回潮箱、加湿系统、液压系统、冷却水循环系统、气动系统、电控系统组成。其中冷却水循环系统由冷却水池、上水泵、排水泵、冷却塔、冷凝器、水箱、控制阀门等组成。其工作流程如下分二部分，第一部分：当回潮机抽真空时，冷却水对冷凝器内抽真空时剩余的蒸汽进行冷却，然后再经户外楼顶的冷却塔对升温的冷却水进行降温。即冷却水由水池→上水泵→止回阀1→水包→冷凝器→水箱→止回阀2→排水泵→止回阀3→冷却塔→水池。第二部分：夏季水池内温度超过32度，当回潮机停止抽真空时，启动冷却水自循环系统，由上水泵将冷却水池内的水抽出，经冷却塔降温后，再排入冷却水池中，即冷却水由水池→上水泵→止回阀1→气动球阀→冷却塔→水池，这样可提高冷却塔的有效使用率，也可大幅度降低冷却水温度。2 存在的问题在实际生产中，天气暖和的时候，设备能正常生产，在冬天，天气寒冷时，设备冷却水循环系统暴露在厂房楼顶的水管虽经厂家保温防冻处理，但最低温度达到-10℃，星期天设备停机一天后，楼顶的水管就会结冰，造成冷却水循环系统不能正常工作，严重影响车间正常生产。如遇上-15℃的极寒天气，设备停机一晚上后，楼顶的水管就会结冰。水管还会有冻裂的危险。遇上这种情况，维修人员只能拆去保温，用开水浇灌，或用明火烘烤，不仅费时，而且存在安全隐患。经统计2015年12月到2016年1月，最低温度为-10℃以下天数为18天，最低温度为-15℃的天数为6天，二个月中水管被冻住了5次。3 分析水管结冰的原因冷却水循环系统用于输送冷凝器水箱中升温的冷却水到户外楼顶的冷却塔，对其进行降温，在正常工作时，水管内水温能达到45度，即使再冷的天气水管也不会结冰。在生产结束后，因排水泵后安装有止回阀，因此，暴露在厂房楼顶的水管内一直有水，遇到温度低的时候水管就会结冰。而现在的保温又不能起到防冻的作用。 4 解决方案4.1 加厚水管的保温防冻层因冬天温度总有几天在-15度以下，但持续时间不会超过20小时，所以利用可设定温度的传感器对一小段充满水的密封水管采用不同的保温厚度进行冷冻试验。要想水管在-15度的室外不冻结，保温层厚度最少应在200㎜以上，室外水管直径为200㎜，加上200㎜的保温层，整体直径达到600㎜，体积比较庞大。另外，室外水管的末端一直处于敞口状态，即使加厚了保温层，冷空气还会从敞口处进入，有可能冻住水管管口。所以此方法不适用。4.2 安装气动球阀自动将剩余水退入水池改進思路：利用冷却塔既有上水管又有回水管的特点，在室内用气动球阀把上水管和回水管连通，当真空回潮正常工作时，气动球阀关闭，当真空回潮停止工作时，气动球阀自动打开，上水管和回水管连通，暴露在厂房楼顶的上水管内的水便自动回流到水池中。4.3 计算水管管径通过试验，在-15度情况下，20分钟水管就开始结冰。水管内水的体积为0.5m3，如果在20分钟内把水全部排完，水流速取1.5m/s，粗略计算如下：t=20×60=1200s Q=V/t=0.5/1200=0.0004167m3/s A=Q/v=0.0004167/1.5=0.0002778m2R2=A/π R=0.0094m 保险起见，选用直径为25㎜的钢管。式中：Q：水管流量；V：水管中水的体积；t：时间；A：水管截面积；R：水管半径5 效果验证正常生产中，气动球阀处于关闭状态，即冷却水由水池→上水泵→止回阀1→水包→冷凝器→水箱→止回阀2→排水泵→止回阀3→冷却塔→水池。生产结束后气动球阀自动打开，室外楼顶上水管中的水自动回流到水池中。即上水管→气动球阀→水池。经过几天观察，生产结束后，气动球阀均能自动打开，上水管中的水顺利回流到水池中。2016年1月到2016年2月-10度以下的天气有23天，其中-15度的天气有8天，真空回潮冷却水循环系统没有出现冻住现象。6 结束语通过上述改造，既解决了真空回潮冷却水循环系统室外水管结冰问题，又为工厂提供了一个解决水管结冰的新思路。参考文献[1]WZ1134型在线式真空回潮机使用说明书.河南巩义市建设机械制造有限公司.[2]石望远.液压与气动传动[M].国防工业出版社，2009.作者简介韩聪才（1970-），男，汉族，大专，烟机设备修理高级技师，研究方向：设备改造。