某工业厂房循环冷却水系统应急方案设计

李 素 娟

(中国航空规划建设发展有限公司，北京 100120)

某工业厂房循环冷却水系统应急方案设计

李 素 娟

(中国航空规划建设发展有限公司，北京 100120)

结合工程实例，对循环冷却水系统应急工艺流程进行了介绍，针对应急冷却水方案设计的系统反应灵敏、自动化程度高、对工艺设备保障性高等特点，深入探讨了其方案设计的最优措施，以保证循环冷却水的可靠供应。

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0 引言

随着航空工业的不断发展，航空发动机制造过程需要的各种工艺设备日趋高精贵，并且大多数设备在使用过程中采用循环冷却水系统进行降温。但若突然停电，导致设备停止运行，循环冷却水供应系统也随之中断，但工艺设备内部还处于高温状态，此时会造成设备损坏和其他未知事故，危及财产人身安全。通常在生产的工厂，存在以下两种可能导致循环冷却水供应中断的情况：1)电网电压产生大的波动，市电供应中断；2)水泵发生故障或者管道出现断裂漏水等。对于第2)种情况，只要选择品质可靠的水泵，较好的管道连接工艺，一般很少发生重大问题。第1)种情况比较常见，解决办法通常有两种：配备发电机和建造高位水池。配备发电机是在停电状况下以最快速度启动发电机，并快速让水泵自动启动，进入供水状态。建造高位水池工艺要求简单，但对场地要求较高，当厂区不具备此条件时，我们通常采用其他方法替代。

本文结合工程实例，介绍了循环冷却水系统及其应急方案的设计，对应急方案进行了深入的探讨，以保证在紧急停电等事故状态下,循环冷却水可靠供应及安全运行，以供同类项目的借鉴和参考。

1 循环冷却水及应急工艺流程

该工程位于东北某工业厂区，厂房为钛合金精密塑性成型厂房，需要循环冷却水的设备主要为热成型机和各种形式的真空炉。工艺专业要求系统设计循环冷却水量264 m3/h，水质自来水，进出口水温32 ℃～42 ℃，设备进水压力0.3 MPa，回水均为重力回水。根据工艺专业提供的设计条件，经过方案讨论，冷却塔设置在厂房屋顶，设一组开式冷却塔KFT-HC-250C2(两个模块)，为适应不同用水设备的组合，地下循环水泵房设4台冷水泵(三用一备)，3台热水泵(两用一备)，同时为保证冷热水池水量平衡，在冷热水池隔墙上设有溢流口。循环冷却水工艺流程如图1所示。

真空炉价格昂贵，在精密超塑成形过程中是个核心设备，真空炉是高温炉，在使用过程中散发大量的热量，其组件炉体、电极、液压系统等属于精密系统，过热会烧坏。在突然断电的情况下，真空炉内部热量还在扩散，设备制造厂商提供的要求是冷却水还必须持续供应0.5 h，且循环冷却水停水切换至应急冷却水的时间不能太长(1 min以内)。真空炉循环水量为168 m3/h，应急冷却水量按循环水量的30%设计，其应急工艺流程如图2所示。

2 应急冷却水方案设计

由于市政供水压力不能满足生产、生活用水要求，厂区集中设水池和加压泵房，部分工艺设备对生产用水有时间要求，向电气专业提出不间断电源的需求，最终厂区生产、生活用水的可靠性得以保证。

结合真空炉应急冷却水需求及本厂区实际供水情况，厂区所在东北地区，自来水水温10 ℃左右，经过方案讨论，采用以下两种方案保证：方案一，在厂房设有柴油发电机房，当停电等故障发生时，自动启动柴油发电机，由柴油发电机供给一台冷水泵、一台热水泵及一个模块的冷却塔的用电量，保证应急冷却水系统运行。方案二，当停电等故障发生时，且柴油发电机无法正常启动时，开启需要应急供水自来水应急供水阀，由厂区加压自来水提供应急供水，保证设备安全。具体做法如图3所示。

在图3中，27号、63号设备为真空炉设备，接设备的左侧管路为正常循环水管路，管路上设有流量计、温度计、压力表、蝶阀和止回阀，这些仪表阀门的安装作用均为方便调节循环水水量、水温。右侧管道为应急供水管道，为防止应急供水系统长时间不用，管道水质腐败，可根据具体情况在管道末端设泄水阀泄掉腐水。工作情况为：应急供水管路上的蝶阀平时处于开启状态。阀1、阀2和阀3均采用电动阀，阀1在正常工作时开启，为平时的循环水供应系统，事故情况需要应急供水时关闭；阀2在循环水系统正常工作时关闭，事故情况需要应急供水时开启；阀3平时关闭，柴油发电机应急系统无法工作时自动打开。三个阀门的启动控制关系是本设计的亮点之一，要与电气等相关专业互相协作配合完成。本设计在每个电动阀后设蝶阀，方便电动阀损坏时检修和调试。

应急冷却水系统投入运行时优先采用方案一，因方案一中供水来自平时循环水系统的冷水池，回水回至热水池，但方案二中自来水应急系统供水来自厂区自来水，回水却要回至热水池，这样就给热水池增加了水量负荷，水量大时会从水池溢流至泵房，可能会造成水量浪费。但即便这样，相比工艺设备的贵重性，此种保障还是有必要的。

3 方案设计特点

3.1 系统反应灵敏，控制精确

系统对数据变化的反应灵敏，精确，根据电气专业的验证[1]，从停电到应急循环水供应到真空炉所用时间40 s，满足工艺设备商提出的不超过1 min的安全时间。

3.2 自动化程度高，便于管理

本设计整个循环水应急冷却水系统的控制部分基本上采用自动—手动切换方式，正常运行时采用自动控制技术，手动方式主要用于设备调试和检修，这样既节省了人力又便于工厂的科学集中管理，同时自动控制技术的运用降低了人为误操作的可能性，使工厂的管理模式越来越趋于现代化。

3.3 对工艺设备保障性高

本工程采用了两种设计方案对循环水应急冷却系统进行保障，其中方案二是对整个应急系统更进一步的保证，根据以往经验，通常市政压力进入厂房达不到0.3 MPa的要求，本设计由于生产、生活用水厂区单独加压，所以压力能满足要求，并且供水不会中断，因此本设计采纳了此种方案作为备用。

4 结语

柴油发电机应急电源是循环冷却水系统在停电等突发故障情况下正常供给的主要保障，并且能满足工艺设备商提出的安全时间要求。在无条件建造高位水池等重力供水方式的情况下，自来水压力、水量若能满足应急要求，也不失为一种经济安全的技术措施。

[1] 方伟平，王浩胜.烧结炉循环冷却水应急电源系统设计安装[J].电气与仪表，2014(3):54-56.

Emergent scheme design of circulating cooling water system of the industrial workshop

Li Sujuan

(ChinaAirlinePlanningConstructionDevelopmentCo.,Ltd,Beijing100120,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces emergent technology procedure of circulating cooling water system. In light of emergent cooling water scheme design features of sensitive response, high automatic degree and high technology equipment guarantee, it explores optimal scheme design measures, with a view to guarantee reliable of the circulating cooling water supply.

circulating cooling water, system, supply, scheme

2015-03-29

李素娟(1983- ),女，工程师

1009-6825(2015)16-0127-02

TU991.4

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