CN104864765B - 冷却塔真空上水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却塔真空上水系统，包括进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置、真空机组和自动控制系统，进水管与换热组件相连接，液封管的一端与换热组件相连接，另一端插入至液封水槽的底部；监控罐与换热组件相连接，在监控罐上设置有液位传感器和真空传感器，监控罐连接在分离器上，在监控罐与分离器之间设置有第一自动阀；在分离器的下方设置有储存罐，在储存罐的上端设置有过滤器，真空机组与分离器相连接，并且真空机组还与自动控制系统电连接。该系统通过创造一个真空环境，利用大气压力将水自动压入冷却塔的换热组件中，系统的能耗只在于把循环水提升到换热装置进水口及维持系统的真空状态，能耗大大下降，同时也提高了设备利用率。

Description

冷却塔真空上水系统

技术领域

本发明涉及一种冷却塔真空上水系统，具体地说是一种用于循环水冷却塔的上水提供辅助动力的真空上水系统。

背景技术

根据工业循环水冷却设计规范(GBT_50102-2003)以及GBT_50392-2006_机械通风冷却塔工艺设计规范，目前国内传统冷却塔的上水基本上是利用水泵的扬程来提升水至换热设备。由于此种上水方式的水泵扬程取决于管道沿程阻力、设备阻力、冷却塔布水器压力以及布水器到集水器高差等因素，因此存在适用范围窄、结构设计复杂、一个水泵只能辅助一个循环水冷却塔上水且效率低、耗能高等问题。因此，迫切的需要一种新的上水工艺解决上述的技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种冷却塔真空上水系统，该系统整体结构设计巧妙，通过为换热装置创造一个真空环境，利用大气压力将水自动压入冷却塔的换热组件中，全套系统的能耗只需要用于把循环水提升到换热装置进水口及维持系统的真空状态即可，大大节约了系统的能耗；并且自带的监控模块对系统的真空环境进行实时在线监测，一旦达到系统预设的真空度警戒点，便自动启动真空机组进行抽真空处理。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种冷却塔真空上水系统，包括通过管道依次相连接的进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置和真空机组，并采用一自动控制系统对所述进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置以及真空机组进行自动控制；所述进水装置包括进水管与自动进水阀，所述换热装置包括冷却塔的换热组件、液封管与液封水槽，所述进水管与所述换热组件相连，所述自动进水阀设在所述进水管上，所述液封管的一端与所述换热组件相连，另一端插入至所述液封水槽的底部；所述监控装置包括一监控罐，所述监控罐与所述换热组件相连，在所述监控罐上设有液位传感器和真空传感器；所述监控罐是以所述换热组件容积按一定比例缩小来定制的专用容器，通过监控罐的真空度以及液位信号来反馈出所述换热组件的工况；所述自动分离装置包括分离器和储存罐，所述监控罐与分离器相连，并在所述监控罐与分离器之间设有第一自动阀，所述分离器与储存罐相连，并在所述分离器与储存罐之间设有第二自动阀和第三自动阀，在所述储存罐的出液口处设有第四自动阀，在储存罐上还设有真空破坏装置；所述真空机组与所述分离器相连。

作为对本发明的一种改进，所述真空机组包括真空缓冲罐以及与真空缓冲罐依次相连的自动控制阀、真空压力释放阀、真空表、真空泵、水箱、气液分离器和水泵，在真空缓冲罐上设有真空传感器，所述真空泵的补水口通过管道与水箱相连，并在管道上设有第二过滤器和水阀开关，在水箱上设有液位传感器、进水口和出水口，在气液分离器上设有气体排空管、进水口和出水口，并在出水口处设有水阀开关，在水泵进水口处设有第三过滤器。

作为对本发明的一种改进，所述真空机组上设有两套自动控制阀、真空压力释放阀、真空表和真空泵，其中一套为备用。

作为对本发明的一种改进，所述储存罐上设置的真空破坏装置是由第五自动阀和第一过滤器组成。

作为对本发明的一种改进，所述换热组件设置为多层结构，所述液封管与所述换热组件的每一层都相连。

作为对本发明的一种改进，所述换热组件内的真空度能够根据循环水冷却塔的冷却水量和冷却水温进行自适应调节。

作为对本发明的一种改进，所述自动控制系统采用冗余控制，包括一套编程软件+软冗余软件包、A和B两套PLC控制器+I/O模块、三条通讯链路和若干个从站，构成A和B两套控制系统，A和B两套控制系统独立运行，由主系统A掌握对从站的I/O控制权。系统开机时以A系统为主，B系统作为备用，当主系统A的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，此时则以B系统为主，A系统作为备用，从而减少了因为元器件的故障引起的停机，大大提高了系统的安全性。

作为对本发明的一种改进，所述真空泵采用水环式真空泵。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整体结构设计巧妙，采用真空机组取代传统的水泵对循环水冷却塔进行上水，不仅大大简化了整个上水系统的机械结构，同时也保证了上水的连贯持续性；2）该系统的结构简单可靠，整个系统的能耗只是用于把循环水提升到换热装置的进水口以及维持系统的真空状态，大大的降低了系统的能耗，且制作及管理维护成本低；3）该系统能够应用于多台冷却塔的上水工作，大大提高了冷却塔上水系统的设备利用率，同时也节约了生产成本；4）该系统中的真空机组在保持整个系统的真空环境达到要求的情况下能够自动停止工作，并通过监控装置实时监测整个系统的真空环境，一旦其达到系统预设的真空度警戒点，便自动启动真空机组对整个系统进行抽真空处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所采用的真空机组的结构示意图。

图中：1-自动进水阀，2-换热组件，3-液封水槽，4-液封管，5-液位传感器，6-真空传感器，7-监控罐，8-第一自动阀，9-储存罐，10-第四自动阀，11-第二自动阀，12-第五自动阀，13-第三自动阀，14-第一过滤器，15-分离器，16-真空机组，17-自动控制系统，18-真空缓冲罐，19-自动控制阀，20-真空压力释放阀，21-真空表，22-真空泵，23-气液分离器，24-水箱，25-水泵，26-真空传感器，27-第二过滤器，28-液位线，29-液位传感器，30-第三过滤器，31-水阀开关，32-气体排空管。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

如图1所示，一种冷却塔真空上水系统，包括进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置、真空机组和自动控制系统，所述自动控制系统对所述进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置以及真空机组进行自动控制。所述进水装置包括进水管与自动进水阀1，所述换热装置包括冷却塔的换热组件2、液封管3与液封水槽4，所述换热组件2设置为多层结构，所述进水管与所述换热组件2相连，所述自动进水阀1设在所述进水管上，所述液封管4的一端与所述换热组件2的每一层都相连，另一端插入至所述液封水槽3的底部；所述换热组件2内的真空度能够根据循环水冷却塔的冷却水量和冷却水温进行自适应调节。所述监控装置包括一监控罐7，所述监控罐7与所述换热组件2相连，在所述监控罐7上设有液位传感器5和真空传感器6；所述监控罐7是以所述换热组件容积按1:100到1:1000 的比例缩小定制而成的专用容器，通过监控罐7的真空度以及液位信号来反馈出所述换热组件2的工况；所述自动分离装置包括分离器15和储存罐9，所述监控罐7与分离器15相连，并在所述监控罐7与分离器15之间设有第一自动阀8，所述分离器15与储存罐9相连，并在所述分离器15与储存罐9之间设有第二自动阀11和第三自动阀13，在所述储存罐9的出液口处设有第四自动阀10，在储存罐上还设有由第五自动阀12和第一过滤器14组成的真空破坏装置；所述真空机组16与所述分离器15相连。所述换热组件2由原先的单层结构换成多层结构，这样系统维持真空要求更低，当监控罐7内真空度达到-80kpa时，所述换热装置就能够进行100%换热，工作效率从0～100%。所述自动分离装置为一个完整的自动排水系统，当系统感知储存罐9中的水量过多，系统自动关闭第二自动阀11和第三自动阀13，并自动开启第五自动阀12，破除储存罐9的真空环境，然后系统再开启第四自动阀10，进行系统排水；当系统排水完成后，第四自动阀10和第五自动阀12关闭，第二自动阀11和第三自动阀13开启。

所述自动控制系统17采用冗余控制，包括一套编程软件+软冗余软件包、A和B两套PLC控制器+I/O模块、三条通讯链路和若干个从站，构成A和B两套控制系统，A和B两套控制系统独立运行，由主系统A掌握对从站的I/O控制权。系统开机时以A系统为主，B系统作为备用，当主系统A的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，此时则以B系统为主，A系统作为备用，从而减少了因为元器件的故障引起的停机，大大提高了系统的安全性。

如图2所示，所述真空机组16包括真空缓冲罐18以及与真空缓冲罐依次相连的自动控制阀19、真空压力释放阀20、真空表21、真空泵22、气液分离器23、水箱24和水泵25，所述分离器15与所述真空缓冲罐18相连，在真空缓冲罐18上设有真空传感器26，所述真空泵的补水口通过管道与水箱24相连，并在管道上设有第二过滤器27和水阀开关31，在水箱24上设有液位传感器29、进水口和出水口，在气液分离器23上设有气体排空管32、进水口和出水口，并在出水口处设有水阀开关31，在水泵进水口处设有第三过滤器30。所述真空机组16上设有两套自动控制阀19、真空压力释放阀20、真空表21和真空泵22，其中一套为备用。所述真空泵22为水环式真空泵。所述真空压力释放阀20作为整个真空机组的安全防护以及维保使用，所述真空表21作为直观判断水环式真空泵的运行状况，所述第二过滤器27用于确保冷却水不带杂质进入水环式真空泵，所述第三过滤器30用于确保冷却水不带杂质进入水泵。

所述真空机组的工艺流程如下：

1）开启水泵25，并通过液位传感器29检测水箱24的水位；

2）当水箱24内的水位达到系统预设的水位值时，开启自动控制阀19和水环式真空泵22；

3）在真空机组工作过程中通过真空传感器26判定真空缓冲罐18的真空状况，并根据所得结果决定水环式真空泵22的启停以及启停数量（1个或2个）；

4）从水环式真空泵22输出的气水混合液在气液分离器23内的进行分离，其中的冷却水留作为循环用水，气体通过气体排空管32排出。

所述冷却塔真空上水系统的上水工艺流程如下：

1、打开自动控制系统自动开启工作，循环水泵将循环水提升至进水口，并开启真空机组16；

2、通过真空机组抽真空将换热组件2以及液封管4中的空气逐渐抽空，并使其充满水，同时让进水与液封水槽3两边连通，形成虹吸；此时将真空机组16停止运作，从而使得整个上水系统在运行过程中不需再浪费能耗，而利用虹吸原理自动完成换热装置的换热过程以及后续循环水的补充；

3、监控装置对整个系统的真空环境进行实时监测，一旦监测到换热组件2以及液封管4因循环水中的游离气体析出或者其他原因导致其真空环境被破坏，所述真空机组16便立即启动，并及时抽出该部分的气体，使得虹吸能够一直保持；

4、所述真空机组16抽除气体的过程中，随着换热组件2中水分的蒸发，在分离器15中分离出水，分离出来的水进入储存罐9，当储存罐9中的水达到一定量时第四自动阀10自动开启将水自动排出系统。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (8)

1.一种冷却塔真空上水系统，其特征在于：包括通过管道依次相连接的进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置和真空机组，并采用一自动控制系统对所述进水装置、换热装置、监控装置、自动分离装置以及真空机组进行自动控制；所述进水装置包括进水管与自动进水阀，所述换热装置包括冷却塔的换热组件、液封管与液封水槽，所述进水管与所述换热组件相连，所述自动进水阀设在所述进水管上，所述液封管的一端与所述换热组件相连，另一端插入至所述液封水槽的底部；所述监控装置包括一监控罐，所述监控罐与所述换热组件相连，在所述监控罐上设有液位传感器和真空传感器；所述自动分离装置包括分离器和储存罐，所述监控罐与分离器相连，并在所述监控罐与分离器之间设有第一自动阀，所述分离器与储存罐相连，并在所述分离器与储存罐之间设有第二自动阀和第三自动阀，在所述储存罐的出液口处设有第四自动阀，在储存罐上还设有真空破坏装置；所述真空机组与所述分离器相连。

2.如权利要求1所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述真空机组包括真空缓冲罐以及与真空缓冲罐依次相连的自动控制阀、真空压力释放阀、真空表、真空泵、水箱、气液分离器和水泵，在真空缓冲罐上设有真空传感器，所述真空泵的补水口通过管道与水箱相连，并在管道上设有第二过滤器和水阀开关，在水箱上设有液位传感器、进水口和出水口，气液分离器设有气体排空管、进水口和出水口，并在出水口处设有水阀开关，在水泵进水口处设有第三过滤器。

3.如权利要求2所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述真空机组上设有两套自动控制阀、真空压力释放阀、真空表和真空泵，其中一套为备用。

4.如权利要求1或3所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述储存罐上设置的真空破坏装置是由第五自动阀和第一过滤器组成。

5.如权利要求1所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述换热组件设置为多层结构，所述液封管与所述换热组件的每一层都相连。

6.如权利要求1或5所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述换热组件内的真空度能够根据循环水冷却塔的冷却水量和冷却水温进行自适应调节。

7.如权利要求1或2所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述自动控制系统采用冗余设计，包括A和B两套PLC控制器、I/O模块、三条通讯链路和若干个从站，构成A和B两套控制系统，A和B两套控制系统独立运行，由主系统A掌握对从站的I/O控制权；系统开机时以A系统为主，B系统作为备用，当主系统A的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，此时则以B系统为主，A系统作为备用。

8.如权利要求2所述的冷却塔真空上水系统，其特征在于，所述真空泵采用水环式真空泵。