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岩滩升船机主提升机润滑站冷却水系统设计           
岩滩升船机主提升机润滑站冷却水系统设计
作者:佚名 文章来源:技术论文 点击数: 更新时间:2008-10-13 8:58:28

1 概况

  岩滩升船机主提升机润滑站布置于240.60 m层主机房内,共有8台低速减速器,每台低速减速器设列管式油冷却器1台,冷媒为水。每台油冷却器的最大发热量约为8 kW,主机设计要求润滑油最大工作温度不得大于45℃,冷却水进水温度不大于35℃。为保证冷却效果,对冷却水的水质有一定的要求:pH=6.5~8.5,硬度(CaO)小于250 mg/L,且不得含有肉眼可见物。

2 冷却水系统方案比较

  根据设计要求及建筑布置的具体情况,提出了若干个冷却水系统设计方案,各方案详述如下:
2.1 冷水机组方案
  采用电制冷风冷冷水机组,可产生7℃的冷水,由设于冷水机组内的水泵同时供给8台油冷却器。当润滑油温高于45℃时,冷水机组投入运行。选用1台冷量约为75 kW的冷水机组,其运行总耗电量约为50 kW。系统包括冷水机组、电控设备及管路等,总概算投资约为25万元。本系统采用密闭式循环水系统,运行中补水量极小,系统管路中设置电子水处理仪,以杀灭水中的微生物和藻类,并对水质进行软化处理,以防止油冷却器管路内壁积垢及腐蚀,故水质将得到可靠保证;同时,因循环水温度较低,冷却效果极佳。但采用1台冷水机组,保证率低,为提高保证率,可采用2台冷水机组,其单机冷量按总冷量的80%确定,则总投资将达40万元,且冷水机组占地面积较大。
2.2 冷却塔方案
  每4台油冷却器为一组,设置一套冷却水系统,每套系统由1台处理水量为0.02 m3/s的逆流式低噪音冷却塔、1台管道泵、1个容水量为20 m3的蓄水池及相应的管路组成。当润滑油温高于45℃时,冷却塔及水泵投入运行,水泵自蓄水池吸水,供入油冷却器进行热交换,油冷却器出水经冷却塔蒸发冷却后流回蓄水池。所选冷却塔在进水温度为37℃时,出水温降为5℃,可保证油冷却器进出水温度有足够的温差。因冷却塔散发水量及水泵的漏水量约为总循环水量的3%,需不断补水,故在系统管路中设置电子水处理仪,以防止油冷却器管路内壁积垢及腐蚀,保证冷却效果。2套系统的概算总投资约为19万元,其运行总耗电量为30 kW。该方案与冷水机组方案相比,缺点在冷却水温度较高,油冷却器进水温度有可能在32℃以上;同时,2台冷却塔和2个蓄水池的占地面积亦比冷水机组要大。
2.3 库水直流方案
  利用217.50 m高程的上闸首工作大门冲淤水泵,将上闸首水库水通过管路送至240.60 m高程主机房的8台油冷却器进行冷却,油冷却器出水接管送回上闸首冲淤管,兼做冲淤用。该方案系统简单,投资小,总概算投资约为10万元,运行总耗电量为37 kW,且兼做工作大门冲淤,效益较显著。存在的主要问题:一是库水温度问题,根据本院对岩滩水电站坝前水温年变化的研究,0及10 m水深的水温变化见表1。

表1 岩滩水电站坝前0 m、10 m水深处的水温值 ℃

月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 m
水温
12.4 9.0 9.0 12.5 18.4 25.2 31.2 34.6 34.6 31.2 25.2 18.4 10 m
水温
11.5 8.5 8.3 11.5 17.0 22.8 28.0 31.0 31.2 28.0 22.2 17.0

 

  本工程取水口水深1 m~12 m,从上表可见水温偏高,但还是满足要求的。二是采用库水直流方式,水质无法保证,油冷却器管道易产生结垢淤堵及腐蚀磨损。

3 水质对管路的影响

  以上3个方案的水温均可满足要求,但水质差异较大。质量差的水对管路的影响主要表现无机盐析出结垢、淤泥粘附或堵塞及电解氧化腐蚀等三个方面,这几方面的作用,将直接影响列管式油冷却器的换热效率及使用寿命。冷水机组方案水质最好;冷却塔方案因冷却塔水分的蒸发无机盐浓度大、循环水与外界的接触,水质略差;库水直流方案,无法进行水处理(即便处理效果也不佳),结垢粘附及腐蚀均无法避免,但考虑库水中所含的细小砂石对管壁的冲刷作用,会在一定程度上阻碍水垢的生成和淤泥粘附,而水垢的生成和淤泥粘附对管壁起着一定程度的保护作用。同时,当泥垢严重影响换热时,可采用化学清洗的方式进行除垢作为维护。故还很难确定水库水对管路的影响程度。

4 选定方案设计

   经对设计方案反复比较深入研究,最终确定采用库水直流方案,但需对方案进行进一步的优化,减少油冷却器淤堵及磨损的机率。

  1号、2号水泵参数相同:L=0.017 m3/s~0.33 m3/s,H=87 m~75 m,n=2900 r/min,N=37 kW。2台水泵互为备用,只要投入其中的1台即可满足8台油冷却器的水量要求。原设计的上闸首工作大门冲淤泵的流量扬程参数不适用于冷却系
统,需更换,但其电控系统稍加修改即可使用。
  1号、2号水泵应轮换使用,以便对管路进行反冲运行,以避免油冷却器管路的泥沙淤堵;同时为减少水库水中的泥沙对管路的冲刷磨损,适当放大了主管管径,降低水流速度。系统运行有两种方式:冷却(兼冲淤)方式及冲淤方式。冷却方式:1号(或2号)水泵投入,1号(或2号)阀关闭,2号(或1号)阀打开,库水自上闸首吸入1号(或2号)水泵,送至240.60 m主机房的油冷却器,经2号(或1号)阀流至冲淤管,排入上闸首。冲淤方式:1号、2号水泵同时投入,1号、2号阀同时打开,上闸首库水吸入1号、2号水泵后,因左右侧冷却水管路压力大致相同,库水不经冷却水管路而直接经1号、2号阀进入冲淤管进行冲淤。为解决低通航水位时,因水泵高程在水位之上而无法吸水的问题,在吸水口处设置了底阀,在水泵出水管处设置了冲水管,保证了水泵的吸水。

5 结语

  采用库水直流冷却方式,系统简单,兼顾了冷却和冲淤,初投资和运行费用均较低,系统亦易于维护管理,其效益相当显著。但因无法对库水进行处理,水质得不到保证,其对油冷却器换热效率及使用寿命的影响尚有待进一步验证。

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