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冷却塔系统图-接管分步指南

我意识到我的标题的第一部分几乎听起来像是偷书本的书呆子版本,但实际上并非如此。但是,在写完上一篇文章之后,我认为向你介绍我是如何做出决定来打破我自己的规则并摆脱纯粹的“阶梯式”图表可能会有所帮助。并且,因为我在谈论违反规则的原因,这些规则通常与操作和调试问题有关,这篇文章也将提供一些解决冷却塔系统问题的一些见解。
 
在这个例子中,我将使用加利福尼亚州伯克利的一个项目的冷却塔系统。下面是合同文件中显示的管道的物理布置,因此您可以将其与我将要讨论的系统图变化进行对比。
 
并且,这是合同文件中提供的系统示意图。这是设计者对所讨论系统的系统图的版本,与我在其他项目中遇到的非常类似,其中包含原理图和物理管道布置。
 
一个有趣的观点是,如图所示的管道与原理图中所示的管道之间存在细微差别。如果仔细观察,您会注意到在管道图上,每个泵独立地连接到冷却塔盆之间的集管,而在图中,泵的前面有一个共同的管道部分,包含用于侧流过滤的未来水龙头系统。
 
冷却塔系统

像这样的连接细节的次要顺序可能会导致意外的操作问题,如我的标题为系统图:连接顺序的顺序所示。在我开始开发系统图时,这个问题已经得到了认可,并且提交了一份RFI(请求信息,一种在建设过程中提问和回答问题的正式方式)。答案是图中的配置是正确的,并且承包商提交的管道准备并且在安装之前已经批准,在集水盆集管和泵之间应该有一个共同长度的管道。
 
所有这些都说,设计者的系统图版本没有什么特别的错误。但就我个人而言,采用我一直在讨论的一些概念来进一步简化它使我更容易理解系统动力学。
 
重要的是要认识到,在某种程度上,这是个人偏好,也可能是一种自我实现的预言。换句话说,由于我从第一天开始接触到HVAC系统并且从那时起就开始使用它,因此我接触到这种方法,相对于其他方法,我对它有一种自然的舒适度。但是,话虽如此,我也发现我学到的一些策略似乎在识别和诊断问题方面有所作为,因此我已经确信它们在一般情况下的优点,个人偏好除外。
 
如果我用一个纯粹的“梯形侧面”格式绘制系统图,它可能会看起来像下面这样。请记住,我知道RFI,因此显示了塔式水池和水泵之间管道的公共部分,如果我只是从管道计划中工作的话,这不是我想要的。
 
在系统图的上下文中,我对系统的表示没有什么特别的错误。事实上,它可能是我在职业生涯早期所得到的并且对此感到满意,因为:
 
    该图体现在“梯子侧”概念中。
 
    您可以清楚地看到哪些元素彼此平行,哪些元素彼此串联。
 
    如果您要将图表与我开发的文档中显示的管道的物理排列进行比较,您会发现连接顺序是正确的。
 
    转弯(弯头)仅在图表上出于组织目的。换句话说,许多在图上显示为直线的管道实际上包含多个弯头。
 
但是,由于我在使用冷却塔等开放式系统时遇到的一些经验,基于合同文件的这个特定系统的系统图的初稿看起来像这样。
 
这个图表与纯粹的“侧面梯子”版本之间存在一些微妙但重要的差异,我认为这对于帮助我理解系统动态,识别潜在的故障点以及解决操作问题非常重要。
对称与非对称冷却塔单元管道
 
如果您研究合同文件管道计划,您会发现进出冷却塔单元的管道是arr对称的老年人。换句话说,从返回线分裂到两个单元的点,在T形管的两侧有相同数量的弯头和相同的管脚直线。并且,T形管的使用方式意味着从入口到任一出口的压降是相同的。离开收集盆的管道中存在类似的布置。
冷却塔离开水管道缺乏对称性
 
不对称管道等同于流动下的不对称压降。并且,虽然管道长度较短,因此相应的压降差异相对较小,但在处理冷却塔盆时,完全补偿和溢流条件之间的差异可能在3英寸范围内,一个未成年人并联管道的两个水池之间的压降差异可能导致操作问题。
 
这样想吧;压降为1至2英尺/小时。在需要50或60 ft.w.c.的系统环境中,这似乎相当适中。泵头等于12至24英寸w.c ..因此压力差为1/4至1/2 ft.w.c。在管道中留下两个并联管道的冷却塔盆,如果是较短的管道,则可以使一个盆地的补给系统大开,而另一个较长的盆地则可能超过 - 流动。
 
我在职业生涯的早期遇到了这个问题,所以对我来说这是一个“热门按钮”。事实上,如果您感兴趣,我之前的一篇博文会查看此问题的详细信息。
 
在任何情况下,因此,当我为开放系统开发系统图时,我所做的一件事就是在我的描述中包括分布盆和收集盆的管道中存在的对称性(或缺乏对称性)。 。要做到这一点,我打破了关于最小化系统图中的转弯的规则,并添加了一些我不一定需要的纯粹“梯形侧”格式。下图对比了该图的两个版本。
 
请注意修改后的版本如何在两个盆地的长度和弯头数量方面显示相同的管道运行,就像物理管道计划一样。
 
圆形玻璃钢冷却塔进水管道缺乏对称性
 
重要的是要认识到缺乏对称性也可能是进水侧冷却塔的问题,特别是如果冷却塔通过底部开孔而不是带喷嘴的管道将水分配到填充物上。 (顺便提一下,如果你想了解更多的差异或一般冷却塔,Marley / SPX在他们的网站上免费提供一本名为Cooling Tower Fundamentals的手册。)
 
塔的进入侧缺乏对称性可导致在冷却塔单元之间没有适当分配流动的情况。如果一个单元缺少流量,那么它将无法提供额定值的全部冷却措施。此外,在极端天气期间可能存在与填充物结冰相关的问题。
 
由开放式盆地类型的分配系统服务的小区可以溢出超过其份额的流量。这不仅会导致容量损失。它浪费水和水处理化学品,并可能在屋顶上造成混乱。在2008年4月的CSE杂志题为“校园调试”的文章中,该问题与非对称收集盆管道一起进一步探讨。
使用平衡来解决缺乏对称性问题
 
乍一看,似乎你可以使用平衡技术来解决对称性问题,例如在较短的运行中对阀门进行节流以使水更难以这样做。事实上,我第一次遇到这个问题,就是我认为我能做到的。但是出现了一些问题。
 
第一个是必须有一个节流阀,但情况并非总是如此。与此相关的是,我们需要调整的压力差相对较小,而我们正在处理的管道和可能安装在其中的管道尺寸阀门相对较大。结果是出于多种原因,包括由平衡阀和滞后所代表的限制流动产生的压降动力学;即,在阀致动系统中“游隙”或“松动”,可能难以或不可能调节可能存在的阀以产生所需的相对较小的阻力。
 
要获得一些实用的见解,请到您的厨房水槽,并尝试调整水龙头,使您每分钟滴一滴。如果你设法这样做并且仍然留有任何头发,请尝试调整它以使每分钟滴两次。如果你实际上已达到那一点,那么尝试将其恢复到每分钟一滴的设置。我敢打赌,虽然从理论上说这可能是可能的,但你的耐心会比证明它的时间快得多。
 
如果您尝试使用非常大的阀门进行非常小的调整,则可能会在现场发生相同的结果。
 
使问题复杂化还有许多其他因素。
 
    根据负载条件,许多多个冷凝器单元塔以不同的单元组合运行。
 
    有时,不同的细胞具有不同的尺寸,并且令人惊讶的是,安装有不同的盆地高度。
 
    多塔系统通常也是多泵系统,并且泵以不同的组合操作,这些组合彼此相互作用,负载和塔单元。通常,这种相互作用的一部分发生是因为泵具有不同的操作特性。
 
冷却塔管道对称和系统图;底线
 
冷却塔接管

我所做的更改的底线是我的图表版本提供了一个“记忆慢跑者”,提醒我非对称管道不应该成为这个系统的问题。反过来,这将有助于我制定我的测试计划,如果我们遇到盆地水位控制问题,它将帮助我解决问题。
管道位于冷却塔集水池上方
 
如果你研究冷却塔和冷却器的平面图,你就会发现冷却塔和冷却器都在屋顶上,而冷却器的冷却塔输出高度足以让你走在它。你可以从上面的“BOP + 11'6”屋顶“泵下面的注意事项”中说出来。 BOP代表管底。 (我想这也可能意味着如果你身高11英尺6英寸并试图在弯腰之下行走,你会在头上“沾沾自喜”。)
 
这种管道布置在管线中产生陷阱和倒陷,这些陷阱具有操作含义,特别是对于开放系统。我在之前的帖子中谈到了这些问题,关于系统图中的弯头以及它引用的关于空气绑定在某些倒置陷阱中成为问题的项目的帖子。
 
由于在开放系统中遇到这种类型问题的经验,当我开发系统图时,我经常打破自己关于弯头和其侧面概念的规则。疯狂的方法就像对称的管道一样;违反规则提供了一个关于潜在系统操作挑战的记忆慢跑者,我可能希望在测试中将其作为目标,或者需要在将来的某个时间进行故障排除。
 
第一个类似陷阱的情况是由泵从泵上升然后再回落到冷凝器中而产生的。关于由此产生的倒置陷阱有两个普遍关注的问题;当泵关闭并排气时,回流到水池中。
泵关闭时的回流
 
由于管道中的水位高于水池,如果水泵关闭,它将尝试通过泵排回冷却塔水池。在我们的例子中,泵上的止回阀一旦关闭就会阻止这种情况发生。
 
但是可能存在高架管和盆之间没有止回阀的情况。对于较大的系统,止回阀可以缓慢关闭。在这些情况下,高架管道中包含的水量(相对于水池水位)将排回水池,可能导致溢流,特别是如果盆地和水池的设计没有考虑到这个问题水平控制系统。
 
并且,当泵重新启动时,必须重新填充管道。这意味着盆地水位将以与泵运行相关的体积速率填充管道所需的体积下降。由于这通常代表的水平变化比系统流量自身确定时所遇到的水平变化要快得多,因此它可以在多个方面产生操作挑战,包括排出空气,这将在下一节中讨论。和盆地水位控制。水平控制问题与泵关闭时与排水相关的水位控制问题相互作用,并且在设计时最好解决。
 
与排水相关的一个更微妙的问题是,当水流回盆地时,水会产生虹吸作用。在我知道的至少一个例子中,回流产生的负压足以使经历它的大玻璃纤维主管坍塌,导致在最坏的情况下为医院的冷却器设备服务的冷凝器水系统的灾难性故障需要冷却的可能时间(夏季中西部)。
排气
 
管道中捕获的任何空气都很难通过某种排气操作排出,如果在泵关闭时管道排到水池,那么它将充满空气,当需要出路时水泵重启。如果泵关闭并且启动是自动化的,则可能需要排气机构也是自动化的。
 
同样重要的是要认识到,即使水不从水中排出,空气也会积聚在倒置的疏水阀中,特别是在冷却塔系统中,根据冷却塔的性质,循环水不断提供夹带的机会空气。我在2009年初做的博客文章中讨论了这背后机制的细节。
陷阱,倒陷阱和系统图
 
在我们讨论的系统中有两个位置,管道的物理布置倾向于形成倒置的陷阱,以及管道的物理布置形成陷阱的一个位置。第一个倒置陷阱被创建,其中冷却器的供应管线从泵中升起,越过屋顶,然后落入冷却器。为了捕捉系统图中的细微差别,我在侧视图中修改了梯子,以显示冷却塔水池水位以上泵的排放管道,如下图所示。
 
差别很微妙,但至少对我来说,它是有效的。当我看右边的图表时,我想哦,是的,当泵关闭时,水池上方的管道可能会回流到它们,特别是如果止回阀不能保持。
 
第二个倒置的疏水阀位于管道中,离开冷却器,在那里它上升穿过屋顶,上升到冷却塔,但是,在最后一刻,通过专用平衡阀进入分配池。
 
传统的陷阱发生在冷却器本身。冷凝器代表系统的低点,管道在进出连接处上升到屋顶高度11'6“。结果,存在沉积物在其中积聚的趋势,特别是当出口处的压头控制阀具有节流的流量时。
考虑对称管道和陷阱的底线
 
所有这一切的底线是我打破了我自己的规则并绘制了如下所示的系统图,而不是如前所述在纯粹的“侧面梯子”形式中绘制它。
 
现实;真正的底线
 
当我们进入该领域实际工作在这个系统上时,我们发现它并不是完全用管道绘制的。具体地说,进出塔的管道不对称。这使我作为委托提供者采取了两个步骤。一个是我修改了我的系统图,又一次提供了一些关于潜在操作问题的记忆慢跑者。
 
另一个是它让我编写了一个针对我所关注的潜在问题的测试序列,其中包括:
 
    所有操作模式下的液位控制。
 
    与泵启动和关闭相关的排放和泵空化问题。
 
    由于空气夹带,在启动时扰乱冷却器流动安全行程。
 
通过创建系统图所收集的信息启发的测试确实揭示了一些操作问题,包括盆地控制系统中非常复杂的动态,很容易导致同时组成和溢出,同时加热和冷却的节水等效。
 
所以,你有它,一步一步了解规则,以及为什么这样接管的原因。