西氣東輸淮陽(yáng)壓氣站冷卻水塔銅管凍裂分析

1、 西氣東輸淮陽(yáng)壓氣站冷卻水塔銅管凍裂分析摘要：本文從冷卻水塔的結(jié)構(gòu)及原理出發(fā)，深刻剖析了淮陽(yáng)站冷卻塔銅管凍裂的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施及建議。關(guān)鍵詞：冷卻塔銅管凍裂冷卻水塔是西氣東輸管道電驅(qū)壓縮機(jī)組的重要附屬設(shè)施，作用是給電機(jī)外循環(huán)水冷卻，一方面冷卻后的外循環(huán)水進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部換熱器，對(duì)內(nèi)部熱空氣進(jìn)行冷卻，保證電機(jī)繞組等重要部位的溫度保持在允許的范圍之內(nèi)，另一方面，外循環(huán)水進(jìn)入變頻器，對(duì)內(nèi)部的去離子水進(jìn)行冷卻，從而保證變頻器內(nèi)部元器件不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而失效，因此，冷卻水塔對(duì)于電機(jī)及壓縮機(jī)組的運(yùn)行有著重要的意義。冷卻水塔的結(jié)構(gòu)和原理圖1 循環(huán)水冷卻系統(tǒng)原理圖可以看出，循環(huán)水通過(guò)水泵房?jī)?nèi)泵加壓后，

2、循環(huán)水流過(guò)冷水機(jī)組，然后分為兩部分，一方面給電機(jī)冷卻，另一方面給變頻器冷卻，冷卻后的回水由于帶走電機(jī)和變頻器的熱量，溫度較高，回水過(guò)程中，又經(jīng)過(guò)冷卻水塔對(duì)其進(jìn)行冷卻，最后回到水泵房，反復(fù)循環(huán)此過(guò)程，確保電機(jī)和變頻器正常運(yùn)行所需的溫度。圖中顯示，每個(gè)冷卻塔內(nèi)部管網(wǎng)主要分為兩個(gè)系統(tǒng)：第一，冷卻塔主循環(huán)水系統(tǒng)，是直接用來(lái)與電機(jī)和變頻器進(jìn)行換熱的水系統(tǒng)，它的構(gòu)成主要是由匯管、銅管以及銅管之間分布的填料組成，以增大散熱面積。圖2 內(nèi)部匯管、銅管和填料 圖3 冷卻水塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第二，冷卻塔外循環(huán)水系統(tǒng)，它是給主循環(huán)水冷卻的，主要是通過(guò)水泵把冷卻塔底部的水抽到冷卻塔上部殼體夾層內(nèi)，沿著殼體下方的小孔往下噴淋

3、，通過(guò)水流過(guò)填料和銅管的過(guò)程中，帶走熱量，起到冷卻的效果；同時(shí)，在每個(gè)冷卻塔上部的兩個(gè)冷卻風(fēng)扇也在很大程度上帶走了熱量，起到冷卻效果?；搓?yáng)壓氣站冷卻水塔銅管凍裂分析在寒冷的冬天，冷卻塔銅管由于橫截面積小，而且水平擺放，內(nèi)部的水在流速緩慢或堵塞的情況下容易結(jié)冰而產(chǎn)生凍漲，在西氣東輸許多電驅(qū)機(jī)組的站場(chǎng)上都出現(xiàn)過(guò)，但是出現(xiàn)的大多數(shù)都是備用冷卻塔凍脹的問(wèn)題，解決的方法是對(duì)備用冷卻塔內(nèi)部循環(huán)水放空，并用儀表風(fēng)對(duì)管網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行吹掃，直到干燥為止；另一種方法就是在不放空的情況下，保持管網(wǎng)內(nèi)水流的壓力和流速，從而防止冷卻塔銅管凍裂。盡管以上兩種方法可以在很大程度上解決凍漲的問(wèn)題，但是并非所有的情況都能避免，下面

4、就是淮陽(yáng)壓氣站冷卻水塔銅管凍裂的實(shí)例。2.1 事件經(jīng)過(guò)：2010年2月10日，淮陽(yáng)地區(qū)下大雪，此時(shí)站內(nèi)兩臺(tái)壓縮機(jī)處于熱備狀態(tài)，冷卻水塔系統(tǒng)在串聯(lián)狀態(tài)運(yùn)行之中，冷卻塔底部的外循環(huán)水已經(jīng)放空，四個(gè)風(fēng)扇沒(méi)有運(yùn)行，兩臺(tái)熱泵機(jī)組均運(yùn)行，站里組織人員對(duì)水塔覆蓋篷布，對(duì)冷卻水塔進(jìn)行了保暖。2月10日夜里，雪開始下大，站內(nèi)路面有結(jié)冰現(xiàn)象，估測(cè)有45級(jí)的偏北風(fēng)，環(huán)境溫度在-7-10，氣候條件比較惡劣，主循環(huán)泵的出口溫度在10以上。晚上22點(diǎn)50分左右，外電發(fā)生第一次波動(dòng)，此次造成空壓機(jī)停機(jī)，深井泵停運(yùn)。經(jīng)向當(dāng)?shù)仉娏Σ块T了解，是因?yàn)樘鞖庠斐傻碾娋W(wǎng)電壓波動(dòng)，在晚間十點(diǎn)到凌晨三點(diǎn)間，總共有四次外電波動(dòng)比較大，還有數(shù)次

5、小的外電波動(dòng)，直接造成站內(nèi)空壓機(jī)、冷卻塔循環(huán)水泵、深井泵、熱泵機(jī)組及干氣密封電加熱器斷電停運(yùn)，由于這些設(shè)備都不具備來(lái)電恢復(fù)的功能，所以每次波動(dòng)后，需由站內(nèi)人員去現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開啟設(shè)備，盡管動(dòng)作比較迅速，但還是難以避免地造成了冷卻水塔在期間有數(shù)次停運(yùn)，每次時(shí)間在1015分鐘左右，當(dāng)時(shí)氣溫在零下9度，每次啟機(jī)后均密切觀察了循環(huán)水泵出口溫度在10以上。2月11日，雪停、刮風(fēng)，氣溫有所回升，下午2點(diǎn)，值班人員發(fā)現(xiàn)冷卻水塔出口壓力持續(xù)下降，便立即前去現(xiàn)場(chǎng)查看情況，進(jìn)入水塔后發(fā)現(xiàn)有流水的聲音，抽除部分塑料填充物后發(fā)現(xiàn)一排銅管在轉(zhuǎn)彎處已經(jīng)凍裂。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)兩個(gè)冷卻水塔均有銅管內(nèi)結(jié)冰造成的開裂，其后，各方面人員經(jīng)

6、過(guò)一天一夜的搶修，于12日20：00時(shí)，冷卻水塔全部恢復(fù)完畢。圖4 銅管凍裂圖5 冷卻水塔銅管拆除及更換2.2 原因分析分析這次銅管凍裂的原因，主要是由于外電波動(dòng)，造成在室外氣溫只有-7的情況下出現(xiàn)的多次冷卻水循環(huán)水泵、熱泵機(jī)組停機(jī)，直接造成了冷卻水塔內(nèi)銅管出現(xiàn)表面結(jié)冰，管體溫度迅速下降。由于某一根管路堵塞并不會(huì)影響整體的循環(huán)水流動(dòng)，而且?guī)赘鶅隽训你~管段已經(jīng)被冰完全封閉，并不會(huì)造成循環(huán)水壓力和流量的顯著變化，因此站內(nèi)人員雖然檢查了水塔進(jìn)出口主匯管的溫度，流量等參數(shù)，但是仍不能發(fā)現(xiàn)銅管已經(jīng)凍裂。改進(jìn)措施針對(duì)冷卻水塔銅管凍裂的原因，特提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：從空壓機(jī)房接一路儀表風(fēng)管線到循環(huán)水塔，并制作好快速接頭，這樣在緊急情況下，能利用儀表風(fēng)對(duì)管線進(jìn)行吹掃。在寒冷的冬天，如果冷卻水塔備用，要及時(shí)放掉其中水，并用儀表風(fēng)吹掃管線，保證銅管內(nèi)干燥；在冷卻水塔四周建立彩鋼房，內(nèi)設(shè)空調(diào)或者加裝暖氣片，這樣可以冬天保溫夏天制冷，有效解決寒冷天氣散熱管凍裂和炎熱天氣電機(jī)溫度過(guò)高的影響。如果不方便建彩鋼房，可以做個(gè)冷卻塔罩，外面用帆布，可以擋雨，里面用保溫棉等材料，將備用冷卻塔罩住，這樣保證內(nèi)循環(huán)水有一定溫度，而且內(nèi)循環(huán)水一直在循環(huán)，備用塔內(nèi)就可以保持在0以上，銅管就不會(huì)凍裂。從發(fā)電機(jī)房接出一路電源線給循環(huán)水泵供電，這樣在外電中斷時(shí)可以緊急用發(fā)電機(jī)帶動(dòng)循環(huán)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，以確保管