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摘要：通过对某单位的一套工艺循环冷却水系统的故障现象进行分析，论述了采用末端混水泵，增加末端循环冷却水流量，以解决高低温工艺设备高温报警问题。
关键词：循环水 混水泵 节能
1 概述
某厂房现有工艺循环冷却水系统一套，配一台RSW-180-2型螺杆式冷水机组（制冷量636KW），两台BL 65/160-11/2型循环水泵采用一用一备的运行方式（Q=140m3/h，H=23m），并且设置全程处理器保护设备与管路，为厂房内的20余台（套）高低温工艺设备提供供水温度不高于20℃冷却用水。本文主要针对该系统实际运行中发现的系统缺陷和故障进行分析并针对此类系统的此种问题进行的改造及改造效果作简要论述。
2 系统存在的问题
2.1 故障现象
该套工艺循环冷却水系统投入使用初期，可以满足厂房内各台（套）高低温工艺设备同时使用的要求。但是随着厂房内多台早先预留的工艺设备逐步安装到位，投入使用，部分高负荷设备出现了散热不良，高温报警的故障现象。经过现场检查排除了工艺设备自身故障的可能，另发现循环冷却水供水温度正常（在正常的冷机设定值9℃左右），总供回水温差为3℃左右，发生故障报警的设备支管温差明显偏大。再同时开启备用循环泵后，设备故障报警消除。
2.2 故障原因分析
初步分析认为流量不足造成部分高低温工艺设备散热不良，产生高温报警。引起流量不足的原因主要是循环冷却水系统设计时没有考虑到此厂房内高低温工艺设备的工作特性。
2.2.1 高低温工艺设备的三个工作状态
①停机（或待机）状态：此时负荷为零，流量需求为零。
②快速降温状态：刚进入试验状态时，在要求的短时间内将设备温度降到目标值，高低温设备处于快速降温阶段（5度/分），此时负荷最大，流量需求最大。
③保温状态：当设备温度降到目标值时，高低温设备以较低的负荷维持温度在一个确定范围，此时負荷较小，流量需求较小。
2.2.2 循环冷却水系统设计方法
①工艺设备总冷量需求×同时工作系数=主机冷量?陴再选择主机型号（高低温设备总冷量需求为1460KW，冷机总制冷量为636KW，推测设计采用同时工作系数小于636/1460≈0.44）。
②再根据主机型号得到系统流量，并根据流量选择水泵、水处理、冷却塔等辅机设备和管道规格等。
因为循环冷却水系统设计为恒流量系统，而高低温工艺设备也不能根据自身工作状态来控制循环冷却水流量，因此，只要循环冷却水系统运行，流经每台高低温设备的冷却水流量就是恒定不变的。同时，又由于同时工作系数的原因，流经单台高低温设备的冷却水流量仅为最大需求的0.44倍（单台设备的实际冷却水流量=额定流量×同时工作系数）。
此种情况在高低温工艺设备处于停机和保温状态时，依然可以满足要求；但是当高低温工艺设备处于快速降温状态时，此台设备就会产生小流量、大温差的情况，影响到设备的正常散热，直至完全不能满足设备散热需求，产生高温故障报警。
另外，经过测算和实际观测，制冷机的总冷量输出可以满足工艺设备的冷量需求。而启用备用循环泵虽能暂时解决流量问题，但也造成了管路系统超负荷运行，管网阻力损失大大增加，制冷机处于大流量、小温差的低效率工作状态。
3 改造内容
①在末端安装混水泵两台(型号：IL100/145-11/2，Q=170m3/h，H=14m；一用一备运行)，提高末端冷却水循环流量至310m3/h左右，以满足高低温工艺设备的流量需求。
②将末端枝状供回水管网首尾连接改造成环状供回水管网，减小循环阻力。
③设计、安装电控系统，使末端混水泵与原系统自动联锁控制。
3.1 改造示意图
3.2 设备组成
3.3 工作原理
循环冷却水系统原有的制冷机、循环泵、水处理等设备控制方式和运行模式没有作任何的改变和破坏，依然按照原有的方式启停、运行，始终保持管道和设备依然在经济流速下运行，实现制冷机系统的高效经济运行，即制冷机系统循环流量保持在Q1=140m3/h的设计流量下运行。
在末端管网总供水管来水方向（与混水泵连接的混水点前）安装水流开关，检测到循环水流后既通过联锁控制箱启动混水泵，保证末端管网的循环水量达到：
Q总=Q1+Q混=140m3/h+170m3/h=310m3/h
以满足末端高低温工艺设备的大流量需求。
当制冷机系统停止运行时，水流开关检测不到水流，既通过联锁控制箱停止混水泵，实现混水泵与制冷机的联锁启停，自动运行。
4对比分析
当末端设备流量不足，而主机侧流量又不能同步提高时，常见的设计方法还有二次换热系统（图一）和带旁通混流管的再循环系统（图二）。
4.1 把主机侧和末端设备改造成二次换热循环系统，通过安装大流量二次循环泵（Q=300m3/h），以大流量小温差方式运行解决末端高低温设备的流量不足问题；一次系统依然保持制冷机系统在标准工况下高效经济运行。一、二次系统间安装热交换器作为冷量交换设备。（图一）
该方法的缺点：
①需安装大流量循环泵、热交换器，对管路系统作大幅度改造，费用高；
②增加能耗，降低效率。
4.2 通过安装大流量再循环泵（Q=300m3/h），以大流量小温差方式运行解决末端高低温设备的流量不足问题；一次系统依然保持制冷机系统在标准工况下高效经济运行。一、二次系统间安装旁通混流管回流部分回水提高末端系统流量。（图二）
该方法的缺点是需安装大流量再循环泵，增加系统运行能耗，降低效率。
4.3 因原循环泵的扬程已能满足系统管路的总压降需求，采用在末端管路上安装旁通混流管及末端混水泵（Q=170m3/h）的方式，可以有效利用了原系统的流量、冷量、压头，以最小的投入解决了末端高低温工艺设备的大流量需求。
5 结束语
该套工艺循环冷却水系统通过安装末端混水泵，既保持了制冷机系统在标准工况下高效经济运行，又满足了末端高低温工艺设备的大流量需求。这种设计改进方法对原系统改动很小，充分利用了原系统的管路、设备，节约了工程投资、场地。为以后的此类问题提供了新的解决方案。
参考文献：
[1]石兆玉.供热系统分布式混水连接方式的选优.区域供热，2009.6期：13～19.
[2]罗伯特.珀蒂琼.全面的水力平衡.
关键词：循环水 混水泵 节能
1 概述
某厂房现有工艺循环冷却水系统一套，配一台RSW-180-2型螺杆式冷水机组（制冷量636KW），两台BL 65/160-11/2型循环水泵采用一用一备的运行方式（Q=140m3/h，H=23m），并且设置全程处理器保护设备与管路，为厂房内的20余台（套）高低温工艺设备提供供水温度不高于20℃冷却用水。本文主要针对该系统实际运行中发现的系统缺陷和故障进行分析并针对此类系统的此种问题进行的改造及改造效果作简要论述。
2 系统存在的问题
2.1 故障现象
该套工艺循环冷却水系统投入使用初期，可以满足厂房内各台（套）高低温工艺设备同时使用的要求。但是随着厂房内多台早先预留的工艺设备逐步安装到位，投入使用，部分高负荷设备出现了散热不良，高温报警的故障现象。经过现场检查排除了工艺设备自身故障的可能，另发现循环冷却水供水温度正常（在正常的冷机设定值9℃左右），总供回水温差为3℃左右，发生故障报警的设备支管温差明显偏大。再同时开启备用循环泵后，设备故障报警消除。
2.2 故障原因分析
初步分析认为流量不足造成部分高低温工艺设备散热不良，产生高温报警。引起流量不足的原因主要是循环冷却水系统设计时没有考虑到此厂房内高低温工艺设备的工作特性。
2.2.1 高低温工艺设备的三个工作状态
①停机（或待机）状态：此时负荷为零，流量需求为零。
②快速降温状态：刚进入试验状态时，在要求的短时间内将设备温度降到目标值，高低温设备处于快速降温阶段（5度/分），此时负荷最大，流量需求最大。
③保温状态：当设备温度降到目标值时，高低温设备以较低的负荷维持温度在一个确定范围，此时負荷较小，流量需求较小。
2.2.2 循环冷却水系统设计方法
①工艺设备总冷量需求×同时工作系数=主机冷量?陴再选择主机型号（高低温设备总冷量需求为1460KW，冷机总制冷量为636KW，推测设计采用同时工作系数小于636/1460≈0.44）。
②再根据主机型号得到系统流量，并根据流量选择水泵、水处理、冷却塔等辅机设备和管道规格等。
因为循环冷却水系统设计为恒流量系统，而高低温工艺设备也不能根据自身工作状态来控制循环冷却水流量，因此，只要循环冷却水系统运行，流经每台高低温设备的冷却水流量就是恒定不变的。同时，又由于同时工作系数的原因，流经单台高低温设备的冷却水流量仅为最大需求的0.44倍（单台设备的实际冷却水流量=额定流量×同时工作系数）。
此种情况在高低温工艺设备处于停机和保温状态时，依然可以满足要求；但是当高低温工艺设备处于快速降温状态时，此台设备就会产生小流量、大温差的情况，影响到设备的正常散热，直至完全不能满足设备散热需求，产生高温故障报警。
另外，经过测算和实际观测，制冷机的总冷量输出可以满足工艺设备的冷量需求。而启用备用循环泵虽能暂时解决流量问题，但也造成了管路系统超负荷运行，管网阻力损失大大增加，制冷机处于大流量、小温差的低效率工作状态。
3 改造内容
①在末端安装混水泵两台(型号：IL100/145-11/2，Q=170m3/h，H=14m；一用一备运行)，提高末端冷却水循环流量至310m3/h左右，以满足高低温工艺设备的流量需求。
②将末端枝状供回水管网首尾连接改造成环状供回水管网，减小循环阻力。
③设计、安装电控系统，使末端混水泵与原系统自动联锁控制。
3.1 改造示意图
3.2 设备组成
3.3 工作原理
循环冷却水系统原有的制冷机、循环泵、水处理等设备控制方式和运行模式没有作任何的改变和破坏，依然按照原有的方式启停、运行，始终保持管道和设备依然在经济流速下运行，实现制冷机系统的高效经济运行，即制冷机系统循环流量保持在Q1=140m3/h的设计流量下运行。
在末端管网总供水管来水方向（与混水泵连接的混水点前）安装水流开关，检测到循环水流后既通过联锁控制箱启动混水泵，保证末端管网的循环水量达到：
Q总=Q1+Q混=140m3/h+170m3/h=310m3/h
以满足末端高低温工艺设备的大流量需求。
当制冷机系统停止运行时，水流开关检测不到水流，既通过联锁控制箱停止混水泵，实现混水泵与制冷机的联锁启停，自动运行。
4对比分析
当末端设备流量不足，而主机侧流量又不能同步提高时，常见的设计方法还有二次换热系统（图一）和带旁通混流管的再循环系统（图二）。
4.1 把主机侧和末端设备改造成二次换热循环系统，通过安装大流量二次循环泵（Q=300m3/h），以大流量小温差方式运行解决末端高低温设备的流量不足问题；一次系统依然保持制冷机系统在标准工况下高效经济运行。一、二次系统间安装热交换器作为冷量交换设备。（图一）
该方法的缺点：
①需安装大流量循环泵、热交换器，对管路系统作大幅度改造，费用高；
②增加能耗，降低效率。
4.2 通过安装大流量再循环泵（Q=300m3/h），以大流量小温差方式运行解决末端高低温设备的流量不足问题；一次系统依然保持制冷机系统在标准工况下高效经济运行。一、二次系统间安装旁通混流管回流部分回水提高末端系统流量。（图二）
该方法的缺点是需安装大流量再循环泵，增加系统运行能耗，降低效率。
4.3 因原循环泵的扬程已能满足系统管路的总压降需求，采用在末端管路上安装旁通混流管及末端混水泵（Q=170m3/h）的方式，可以有效利用了原系统的流量、冷量、压头，以最小的投入解决了末端高低温工艺设备的大流量需求。
5 结束语
该套工艺循环冷却水系统通过安装末端混水泵，既保持了制冷机系统在标准工况下高效经济运行，又满足了末端高低温工艺设备的大流量需求。这种设计改进方法对原系统改动很小，充分利用了原系统的管路、设备，节约了工程投资、场地。为以后的此类问题提供了新的解决方案。
参考文献：
[1]石兆玉.供热系统分布式混水连接方式的选优.区域供热，2009.6期：13～19.
[2]罗伯特.珀蒂琼.全面的水力平衡.