真空回潮冷卻水循環系統防凍裝置的改進

摘 要：WZ1134型真空回潮機是制絲線的一臺主要設備，在冬天，天氣寒冷時，該設備冷卻水循環系統暴露在廠房樓頂的上水管雖經廠家保溫防凍處理，但還會結冰，造成冷卻水循環系統不能正常工作，嚴重影響車間正常生產。通過對真空回潮冷卻水循環系統的研究，利用其既有上水管又有回水管的特點，在室內通過氣動球閥把上水管和回水管連通，當真空回潮正常工作時，氣動球閥關閉，當真空回潮停止工作時，氣動球閥自動打開，上水管和回水管連通，暴露在廠房樓頂的上水管內的水自動回流到水池中，解決了冷卻水循環系統冬天結冰的問題。關鍵詞：真空回潮機；冷卻水循環系統；結冰；氣動球閥WZ1134型在線式真空回潮機是制葉片線的一臺主要設備，在冬天，天氣寒冷時，該設備冷卻水循環系統暴露在廠房樓頂的上水管雖經廠家保溫防凍處理，但還會結冰，現在傳統的方法是加厚保溫防凍層或利用手動球閥將水排入地溝，這些方法不僅耗時費力，而且還會造成水資源的浪費。如果利用其既有上水管又有回水管的特點，就可以用另一種方法解決冷卻水循環系統暴露在廠房樓頂的上水管結冰問題。1 工作原理WZ1134型在線式真空回潮機由真空系統、回潮箱、加濕系統、液壓系統、冷卻水循環系統、氣動系統、電控系統組成。其中冷卻水循環系統由冷卻水池、上水泵、排水泵、冷卻塔、冷凝器、水箱、控制閥門等組成。其工作流程如下分二部分，第一部分：當回潮機抽真空時，冷卻水對冷凝器內抽真空時剩余的蒸汽進行冷卻，然后再經戶外樓頂的冷卻塔對升溫的冷卻水進行降溫。即冷卻水由水池→上水泵→止回閥1→水包→冷凝器→水箱→止回閥2→排水泵→止回閥3→冷卻塔→水池。第二部分：夏季水池內溫度超過32度，當回潮機停止抽真空時，啟動冷卻水自循環系統，由上水泵將冷卻水池內的水抽出，經冷卻塔降溫后，再排入冷卻水池中，即冷卻水由水池→上水泵→止回閥1→氣動球閥→冷卻塔→水池，這樣可提高冷卻塔的有效使用率，也可大幅度降低冷卻水溫度。2 存在的問題在實際生產中，天氣暖和的時候，設備能正常生產，在冬天，天氣寒冷時，設備冷卻水循環系統暴露在廠房樓頂的水管雖經廠家保溫防凍處理，但最低溫度達到-10℃，星期天設備停機一天后，樓頂的水管就會結冰，造成冷卻水循環系統不能正常工作，嚴重影響車間正常生產。如遇上-15℃的極寒天氣，設備停機一晚上后，樓頂的水管就會結冰。水管還會有凍裂的危險。遇上這種情況，維修人員只能拆去保溫，用開水澆灌，或用明火烘烤，不僅費時，而且存在安全隱患。經統計2015年12月到2016年1月，最低溫度為-10℃以下天數為18天，最低溫度為-15℃的天數為6天，二個月中水管被凍住了5次。3 分析水管結冰的原因冷卻水循環系統用于輸送冷凝器水箱中升溫的冷卻水到戶外樓頂的冷卻塔，對其進行降溫，在正常工作時，水管內水溫能達到45度，即使再冷的天氣水管也不會結冰。在生產結束后，因排水泵后安裝有止回閥，因此，暴露在廠房樓頂的水管內一直有水，遇到溫度低的時候水管就會結冰。而現在的保溫又不能起到防凍的作用。 4 解決方案4.1 加厚水管的保溫防凍層因冬天溫度總有幾天在-15度以下，但持續時間不會超過20小時，所以利用可設定溫度的傳感器對一小段充滿水的密封水管采用不同的保溫厚度進行冷凍試驗。要想水管在-15度的室外不凍結，保溫層厚度最少應在200㎜以上，室外水管直徑為200㎜，加上200㎜的保溫層，整體直徑達到600㎜，體積比較龐大。另外，室外水管的末端一直處于敞口狀態，即使加厚了保溫層，冷空氣還會從敞口處進入，有可能凍住水管管口。所以此方法不適用。4.2 安裝氣動球閥自動將剩余水退入水池改進思路：利用冷卻塔既有上水管又有回水管的特點，在室內用氣動球閥把上水管和回水管連通，當真空回潮正常工作時，氣動球閥關閉，當真空回潮停止工作時，氣動球閥自動打開，上水管和回水管連通，暴露在廠房樓頂的上水管內的水便自動回流到水池中。4.3 計算水管管徑通過試驗，在-15度情況下，20分鐘水管就開始結冰。水管內水的體積為0.5m3，如果在20分鐘內把水全部排完，水流速取1.5m/s，粗略計算如下：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 保險起見，選用直徑為25㎜的鋼管。式中：Q：水管流量；V：水管中水的體積；t：時間；A：水管截面積；R：水管半徑5 效果驗證正常生產中，氣動球閥處于關閉狀態，即冷卻水由水池→上水泵→止回閥1→水包→冷凝器→水箱→止回閥2→排水泵→止回閥3→冷卻塔→水池。生產結束后氣動球閥自動打開，室外樓頂上水管中的水自動回流到水池中。即上水管→氣動球閥→水池。經過幾天觀察，生產結束后，氣動球閥均能自動打開，上水管中的水順利回流到水池中。2016年1月到2016年2月-10度以下的天氣有23天，其中-15度的天氣有8天，真空回潮冷卻水循環系統沒有出現凍住現象。6 結束語通過上述改造，既解決了真空回潮冷卻水循環系統室外水管結冰問題，又為工廠提供了一個解決水管結冰的新思路。參考文獻[1]WZ1134型在線式真空回潮機使用說明書.河南鞏義市建設機械制造有限公司.[2]石望遠.液壓與氣動傳動[M].國防工業出版社，2009.作者簡介韓聰才（1970-），男，漢族，大專，煙機設備修理高級技師，研究方向：設備改造。