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摘要:地铁站中冷却塔放置通常会采用地面、半下沉、全下沉等几种形式。文章以工程实例为依据,探讨了全下沉冷却塔因冷却水管埋管深度不足,而产生的一系列问题。并就如何有效解决该问题进行简要的分析研究。同时对整改方案实行后,产生的相关工程问题及进一步优化方案也进行分析和探讨研究。
关键词:地铁站;暖通空调;下沉式冷却塔;冷却水管埋管;设计技术
一、项目设计情况:
项目为福州某地铁项目地铁站。该站原设计冷却塔放置在地面,后由于周边环境要求,需采用下沉冷却塔的形式以便减少对周边环境影响,满足环评要求。
冷却塔放置改下沉式后,由于现场覆土高度效小,埋管深度不足。冷却塔供回水管最高点高于冷却塔集水盘,当冷却水泵停机后,冷却水从集水盘中溢出。重新开机后会做成冷却水泵空转的问题。出于保证安全有效运行,延长相关设备使用寿命等考虑,需对现有情况提出整改方案。
二、根据现场情况及现有设备要求,有如下的方案:
1.冷却塔由开式冷却塔改为闭式冷却塔。
2.将冷却水泵调整至基坑,需考虑接管空间,核实水泵防雨、防水、基础做法。
3.调整冷却水管道走向,调整至最近活塞风亭出户,供回水管从顶板标高以下开孔、顶管施工至冷却塔基坑。
4.调整冷却塔高度,抬升集水盆最低处标高,满足集水盘于系统最高点。
5.冷却塔供回水管上设置电动蝶阀,同时回水关上设置止回阀,防止冷却水倒流。并在回水管路上设置补水管。
三、方案分析及选择
1.冷却塔已现场到货,如改为闭式冷却塔需重新返厂生产,产生较大工程量费用变化,并且不能满足工期要求,经过协调商洽后不采用该方案。
2.冷却塔下沉基坑已完成,如将冷却水泵调整至基坑,会侵占冷却塔通风及检修空间,无法满足冷却塔排热及后期维修要求。所以不采用该方案。
3.经过核查,冷却水管穿越活塞风道的人防门处需要抬高,但管道的标高仍能保持在冷却塔水盘标高以下,管道最高处低于冷却塔水盘约510mm,完全保证水流不会倒灌至水盘。根据现场实际情况,该方案为可行方案,但会产生较大工程费用,可作为备选方案执行。
4.修改冷却塔高度后,冷却塔有部分会突出基坑,会由全下沉冷却塔变为半下沉冷却塔。由于周边环境要求,冷却塔必须采用全下沉形式,该方案不可行。
5.该方案主要考虑冷却塔停运后,联动冷却水泵关闭。冷却塔供回水管上电动蝶阀相应关闭,防止冷却水回流到集水盘溢出。但由于停泵后管道里冷却水由于惯性仍有一定压力,而为了避免管道受到冲击,电动蝶阀比冷却水泵晚10秒左右的时间关闭。由此仍然会有部分冷却水由于重力原因回流,所以需在冷却塔回水管上安装止回阀。经核算,增加止回阀及电动蝶阀后系统阻力增大,但原冷却水泵扬程有考虑余量,仍能满足使用要求。方案可行,并且施工难度较低,工程量变化较少,从经济及工期考虑,该方案都比较合理。另外,为确保冷却水泵再次运转时,管道中为满水状态,系统最高点处增接补水管,并需设置排气阀。当冷却水泵运行前对系统进行补水排气。并设置压力传感器检测系统压力。
综上所述,根据现场实际情况,工程量变化及系统运行可靠性后期运维的难易程度等考虑,最后采用了冷却塔供回水管增加阀门的方案。
四、完成整改后问题
1、现场止回阀水平安装在水泵进水管(冷却塔至冷水机组方向性)主管。
2、安装止回阀测试后存在下列问题:
(1)系统阀门全开的情况下,补水(市政压力0.25MPa)管通过供水管(冷却塔往冷水机组方向)经过水泵,回水管(冷水机组至冷却塔方向)、布水器直接补入冷却塔。
(2)现场测试止回阀(关闭冷却塔进水阀,水泵前进水阀,中间设置排气阀,市政补水至水表停止运转,关闭补水阀)不漏水。
(3)冷却水泵进水管满水后开启冷却管水泵,冷却水泵进水管水压不稳定,冷却塔开启水泵一瞬间水位略微下降,5~10s水位通过布水器进水,冷却塔水位回归原位(略有溢出),水泵进水管40s后水泵进水压力为0。
3、推测原因:
(1)现场排气阀进气,造成水泵进气夹气。
(2)水泵扬程不足,止回阀打开部分,然后回归原位。
(3)止回阀型式不正确(现场勘查为实际为立式止回阀)。
4、重新试验现场情况:
(1)首次试验,打开冷却塔供水管(冷却塔往冷水机组方向)上的补水阀门以及最高处自动排气阀,完成补水,空气完全排除后(过程约40min),补水过程中,冷却塔布水管有水流进入水盘溢出,关闭相应阀门后,水盘停止溢出,直至完成补水排气。关闭补水阀门,开启一台循环水泵,当一台冷却水泵开启时,压力表显示压力约达到0.4MPa,约40S后,压力下降至0MPa,水流不能形成循环,冷却塔布水管的水流至水盘后溢出,首次试验失败。
首次试验失败原因推测:冷却水泵开启后,形成负压,在低处的止回阀打开前,水泵入口管段有空气进入,推测空气是通过管道上各个排气阀进入管道内,造成管道内有大量空气,导致水流无法形成循环。
(2)再次试验,首先关闭供水管(冷却塔往冷水机组方向)上的所有排气阀,关闭回水管(冷水机组至冷却塔方向)上的阀门,其次打开补水管蝶阀,对供水管进行补水,同时打开供水管最高点处的排气阀;当管中的空气完全排尽后,关闭排气阀及停止补水,开启冷却水泵同时把回水管上的阀门打开。当一台冷却水泵开启时,压力表显示压力约达到0.4MPa,约40S后,压力下降并维持在0.1MPa;当两台冷却水泵同时开启,压力上升并维持在0.2MPa左右。冷却水系统循环运行,冷却塔水盘无溢水。
因冷却塔进、出水管道上电动蝶阀未投入使用,试验时,为保持水流畅通,打开了旁通管上手动蝶阀,水泵停止运行后,因手动蝶阀未能及时关闭,冷却塔水盘溢水,此情况在电动蝶阀正常运行后可避免。
5、问题原因总结:
此前咨询过排气阀厂家,得到反馈是自动排气阀是单向阀,不会反向进气,而在实际试验中得出判断,当管内形成负压时,排气阀能吸入空气,因此造成水泵空转,使得水流无法正常循环。
因现场冷却塔电动阀门设备未通电,电动蝶阀未能接收信号,关闭水泵时未能迅速关闭阀门,造成布水管的水流至水盘,造成溢水。
五、进一步优化方案控制:
1.除供水管(冷却塔往冷水机组方向)最高处上排气阀,取消供水管路上的其余排气阀。
将排气阀移至方便操作的位置(如冷却塔围栏内)。
从水泵运行后的压力表显示,压力略有不足,推测为止回阀的阻力较大,可更换开启压力更小的止回阀,如旋启式止回阀。
2.实现补水、排气自动化:
(1)补水自动化思路:补水管道上增设一个水流开关,在冷却塔供水管(冷却塔往冷水机组方向)设置压力传感器。水流开关设定为定时开启,每日水系统运行前一定时间内,当压力达到设定值后(补水时间以及压力设定值需要测试后得到),反馈信号至bas系统,bas发出指令关闭水流开关,完成补水。
(2)排气自动化思路:高处的排气阀采用口径DN50的电磁排气阀,接入bas系统,可远程电动开启、关闭,当上述补水动作完成后,bas系统发出指令,关闭电磁排气阀,阻断空气。
结束语
经过上述工程实例分析及研讨,我们可以发现在下沉式冷却塔的设计与安装中,冷却塔埋管深度是一个十分重要的考虑因素,如在设计初期未考虑到位,后期整改会产生多个问题,对项目按期如常实施会做成影响,并会增加后期改造费用。