空冷器的技术改造 |
| 2012-07-03 10:47 作者：张 波 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑：GuiGu 【搜索试试】
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摘要：现在全国各地都有加气站，加气站的生产工艺是利用压缩机将原料天然气加至高压后，再将高压天然气压至车辆的气瓶中进行使用，我是河南中原绿能有限责任公司兰考加气站的一名生产管理人员，在我站有一台1200方排量的压缩机，该压缩机机体的冷却降温是利用闭环的水循环进行的；而循环水的冷却降温则是利用一台空冷器来实现的。关键词：生产工艺流程；空冷器；效果差
中图分类号：TE965文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0120
【《硅谷》杂志2012年1月刊文】我站的一台压缩机的空气冷却器已经不能满足其工作需要，其原因是空冷器的进水管束和出水管束间的排距过小，热量散发不出去；且管束中每一根管子的直径过小，即换热面积过小，造成换热效果低下，导致压缩机的机体温度高温不下。当压缩机的温度超过设定值时，导致该压缩机报警停机。尤其在炎热的夏天，压缩机无法正常工作，为了压缩机能正常运行，在空冷器的每一个风机的上面加装了冷却水软管，该水管是引用自来水管。随着外加的冷却水对冷却器管束的不断喷洒，造成了管束的外部的水垢层也越来越厚，使换热效果越来越低。为了彻底改变该冷却器的换热效果。在空冷器的水泵的同等扬程和流量的情况下，水冷系统使用的离心泵的电机功率与空冷器使用的风机和循环泵功率之和基本相当的情况下，对其进行了改造。1原空冷器的结构引风式水平空气冷却器：管束位于风机的吸风侧，由于风筒对换热翅片管有很好的阻挡阳光、风、雨、雪的作用，使得引风式空气冷却器具有较稳定的换热性能。同时，它具有风量分配均匀、热循环少、污染少、低噪音等特性。1）各参数给出：风机功率：单台风机的功率是3.5KW，8台风机的总功率是3.5×8=28KW。进水管束66根、出水管束66根；（即热水管束66根、冷却后的出水管束66根）；每根管子的直径为10MM；翅片与翅片之间的间隙为1MM。2）风机结构：主要结构是：翅片管束、风道、风机空冷器。空冷器呈长方体，东西方向放置，空冷器最上端为8个风机，均为水平放置，并分别被支撑在8个风机罩内，跟位居于空冷器箱体内部的进水、出水管束平行，风机与管束之间的空间是风道，风道过小，其风扇到管束间的垂直距离仅为10厘米。风道是风扇与管束间提供平稳气流的闭合空间，在这里风扇将管束中的热量抽吸出去。3）运行模式：当压缩机需要启动时，先将空冷器的8个风机同时手动打至运行状态，空冷器的控制为手动控制，并随着压缩机的运行停止而运行停止，该空冷器为引风式水平空气冷却器。在开启空冷器时，8个风机同时运行，风机将管束散发出来的热量向上抽吸出去，将热量带走，达到降温的效果。2空冷器将温效果差的原因分析1）进水、出水管束中的换热管数量少。管子中的冷热两种流体在有限的行程中，不能充分的进行换热冷却，热流体的热量不能被完全的带走，那么在整个循环过程中，又有不断的热流体进入管子中，就导致了热流体管束中的热量不断的增加，无法达到冷却效果。2）每一根管子的直径小。在一台设计成型的空冷器中，冷、热管束中的每一根换热管的直径均是一样的。直径过小，则换热面积过小。管束中承载的流体体积也过少，不能与前面设备的用水量相匹配，即该压缩机的水不能被空冷器完全冷却。3）空冷器通过翅片增强热传递，热量从介质传向管壁再传向翅片，最终传至大气。腐蚀是空冷器效率降低的最大因素。在恶劣环境下运行，空气中的污物与雨水混合，渗入换热管和翅片结合处，腐蚀换热管和翅片根部材料，继而降低传热效率，缩短空冷器使用寿命。空冷器中热量从介质传向大气要遇到一系列热阻：介质导热性能。内部积垢热阻。管程“膜”热阻。管壁热阻。管壁与翅片接触热阻。翅片金属热阻。外部“膜”热阻。外部积垢热阻。原翅片间的间隙过小（1MM）。管束的热量是通过翅片将热量传出去进行散热的，翅片间的间隙过小，则使管束传递到翅片的热量驱散不开，在翅片间形成热层，使冷量无法渗入其中，从而带不走热量。3对散热翅片进行了改造1）改造换热管：为抵消空气侧的给热系数较低的影响，通常采用光管外壁装翅片的管子。翅片管作为传热管，可以扩大传热面积。翅片管分层排列，其两端用焊接或胀接方法连接在管箱上。2）解决了原有相邻翅片之间间隙过小，影响换热效率等问题，包括翅片本体，翅片本体上开有冷却管孔，翅片本体上表面且对应于冷却管孔的部位设置与冷却管孔内径相同、且轴线垂直于翅片本体的筒体，筒体上端面周边向外张开以形成翻边，翅片本体下表面且沿着穿管孔周边外围设有与翅片本体、筒体形成的台阶式凹槽。结构新颖，设计合理，装配方便，结构紧凑，解决了翅片在多片叠状排列时定位问题；换热性能好，增大了翅片间、换热管与翅片胀接的接触面积，传热系数高，冷却管孔周围的环形破口及桥片形式，有效的降低了风阻。改造内容如下：1）翅片与换热管的连接方式：挤压成型式。先将铝套管套在传热管上，然后用机械旋转模具向外挤压铝套管形成翅片，达到需求高度，同时使铝套管剩余足够的厚度紧包在换热管上。挤压成型翅片可以保护换热管避免大气腐蚀，在空冷器整个使用期内保持恒定的传热效率，2）空冷器为引风式水平空冷器。其优点是：管束间空气流分布较好。热空气重新吸入的可能性小。由于风道覆盖了80%的管束面积，控制性和稳定性都更好。由于风道的自然抽吸作用更大，增加了风扇停止或失效条件下的换热能力。3.1增大换热管的直径压缩机的冷却水循环是封闭式循环，循环水在冷却压缩机气缸时，将压缩机机体的高温带走，然后进入空冷器，即常温循环水被加热后由压缩机出口进入空冷器，然后经过空冷器的冷却，又由空冷器的出口进入压缩机。1）将每一根换热管的直径由原来的10MM换热管改造成16.5MM的光滑管。2）将原来的各66根进水管束与出水管束，增加至进水管束和出水管束各为192根。增大了管束中换热管的直径就增大了换热面积。使得由压缩机出口热水在单位时间内进入空冷器的水量大大的增加，进而循环水带走的热量也大大的增加，压缩机的温度冷却的速度同时加快。另外，被空冷器冷却的循环水即回往压缩机的水量同时被增加。3.2改变了原来的通风模式改造后的空冷器与原空冷器的坐向一致，呈东西走向，东端为空冷器的进出总管及循环水泵。原空冷器的装载管束的箱体的长、宽、高分别是：4.5×1.5×0.8，现将空冷器中体部分的管束箱的尺寸加大，现长、宽、高分别是：5.3×2.2×1.7，将管束安置在空冷器内部的左右两边，且每一排均为垂直排列，即南北方向两边，每一边均有进水管束和出水管束，且数量均为192根；另，管束走向与空冷器走向一致呈东西走向，单根换热管的长度为5.2米，空冷器箱体外层设置一个人孔，可由此进入箱体内对管束及翅片进行吹扫、清洗。箱体最上面仍为8个风洞与风机。改造后的通风模式为：8个风机将管束及翅片的热量向上抽吸，南北两侧为空气的进气过滤网，空气以此进入管束箱体内部，在内外风压的压差下进入箱体，将冷量吹入这两个方向上的管束中，以保证不断地将整个箱体的热量带出，从而形成了良性循环，周而复始地将由压缩机带来的热量带出，进而为达到为管束降温的效果。3.3加装自动化控制系统1）在原有的空冷器的回水管道上，安装循环水的回水温度传感器。当温度达到设定温度值时，2）将8个风机按2个一组分为4组，每一组均可以单独控制，并将控制线接到单独的风机控制箱内。3）风机应选用大风量、低噪音、小功率的轴流风机。更换风机。更换后的每台风机的功率是：2.2KM。8个风机的总功率是：17.6KW，较之改造前的3.5×8=28KW，节省了用电量。4）设置温控区间。温控区间分别为：25℃、32℃、35℃、38℃，并且设置风机停机延时，压缩机组在停机时，风机继续冷却机组。当水温达到25℃时，冷吹风机会启动一组，当水温达到32℃风机会启动两组，当水温达到35℃时，风机会启动三组，当水温达到38℃时，风机会启动四组。按照每台风机的功率2.2KM，启动一组风机时的功率仅为4.4KW。风机功率增大，单位时间内产生的冷风量大大的增加，使降温效果明显增强。机组在夏季运行时，空冷器的风机按照温度设定依次启动风扇，既可以大幅度的节省用电费用，又可以将温度控制在规定的温度值内，不会造成压缩机组由于高温停机。在冬季运行过程中，较低的大气温度本身就可以作为一种冷量与压缩机组进行换热，使机组不会产生高温，通常情况下，压缩机组在冬季每天运行平均为20小时计算，温度每天均为31℃，按照温控区间设计，在达不到35℃的情况下，风机只需自动启动3组风机，从而大大的减少用电量。综上所述，本着实现空冷器的冷却降温的效果、节省用电量的原则，对原空冷器进行的技术改造。现通过实际运行证实，本次的改造是成功的、可行的，提高了我站的经济效益。（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载）
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