CN211823393U - 一种恒温供水型工业冷却水循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业冷却水循环系统，尤其涉及一种恒温供水型工业冷却水循环系统，包括冷却塔、冷却水池、冷却水泵、换热器、控制器、冷却水管道和回水管道，所述的冷却水管道和回水管道连接有调节旁路，所述的调节旁路中顺次连接有旁路电动调节水阀和旁路单向阀，旁路电动调节水阀与控制器电连接，旁路单向阀保证管道中的水流方向从冷却水管道流向回水管道，所述的冷却水池上设置冷却水温度传感器。本实用新型增加旁路调节功能，根据待冷却机组负荷动态调节系统的运行状态，可以对工艺用水量进行调整，并且保持冷却水池中的冷却水温度恒定，以保证冷却水泵始终工作在高效区，降低能耗，并设置防垢组件防止走水管道产生水垢。

Description

一种恒温供水型工业冷却水循环系统

技术领域

本实用新型涉及一种工业冷却水循环系统，尤其涉及一种恒温供水型工业冷却水循环系统。

背景技术

在工业企业中，冷却水循环系统是一项常见且很重要的生产配套系统，其具有系统复杂、用户多、水量大等特点。

比如，化工企业使用冷却水的设备90％为卧式换热器，相应的循环冷却水系统的能耗也非常高，其用水量约占企业总用水量的85％～92％，用电负荷约占企业总用电量的20％～30％。

在制药企业生产中，很多工艺是需要降低温度的，要使用能移走物料热量的流体，通常冷却水进行冷却，例如原料药的生产，需要使用冷却水对发酵用的压缩空气进行冷处理，同时使用冷却水带走原料药发酵产生的热量。

在冶金行业，工艺冷水设计烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢生产全流程，能耗巨大，以中小型钢铁厂为例，仅冷却水泵年耗电量就达3亿kWh以上。

公开号为CN204006906U的中国实用新型专利，公开了一种闭式冷却循环系统，具体涉及一种节能防垢型化工工艺闭式冷却循环系统，能够根据待冷却机组负荷动态调节系统的运行状态，降低能耗，并设置防垢组件防止走水管道产生水垢。但该循环水系统仍存在进行节能优化的空间，比如增加旁路调节功能，冷却水池上设置冷却水温度传感器，可以对工艺用水量进行调整，保持冷却水池的温度恒定，以保证冷却水泵始终工作在高效区且保证换热设备高效地工作。

实用新型内容

为解决上述技术问题中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种恒温供水型工业冷却水循环系统，增加旁路调节功能，冷却水池上设置冷却水温度传感器，可以对工艺用水量进行调整，保持冷却水池的温度恒定，以保证冷却水泵始终工作在高效区且保证换热设备高效地工作。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种恒温供水型工业冷却水循环系统，包括冷却塔、冷却水池、冷却水泵、换热器、控制器、冷却水管道和回水管道，所述的冷却水管道和回水管道连接有调节旁路，所述的调节旁路中顺次连接有旁路电动调节水阀和旁路单向阀，旁路电动调节水阀与控制器电连接，旁路单向阀保证管道中的水流方向从冷却水管道流向回水管道，所述的冷却水池上设置冷却水池温度传感器，监测冷却水池中冷却水的温度，冷却水池温度传感器与控制器电连接。

进一步地，所述的冷却水泵设有水泵变频器，冷却塔设有风机和换热盘管，对应风机设置风机变频器，冷却塔塔体上方设置电动百叶窗，换热盘管内壁采用螺纹结构，螺纹间距为4～5.5mm，螺纹深度为0.3～0.45mm，换热盘管出水口通过供水管道I与冷却水池相通，冷却水池通过供水管道II与冷却水泵入口相通，冷却水泵出水口、膨胀阀、换热器入水口顺次通过冷却水管道相通，换热器出水口通过回水管道和冷却塔电动调节水阀与换热盘管入水口相通，冷却塔电动调节水阀与控制器电连接，冷却水管道上设置冷却水过滤装置，冷却水泵出水口设置水泵流量计，换热盘管、供水管道I、供水管道II、冷却水管道和回水管道分别内嵌永磁片，冷却水管道上设置冷却水温度传感器和冷却水压力传感器，回水管道上设置回水温度传感器和回水压力传感器，外界空气温度传感器固定在冷却塔外部的空气中，水泵流量计、冷却水温度传感器、冷却水压力传感器、回水温度传感器、回水压力传感器和外界空气温度传感器与控制器输入端相连，风机变频器和水泵变频器与控制器输出端相连。

进一步地，所述冷却塔设有3个，供水管道I分别通过供水支路与各个冷却塔的换热盘管出水口相通。

进一步地，所述冷却水泵设有1～6个。

进一步地，所述冷却水过滤装置将冷却水管道分隔为两段，冷却水过滤装置分别通过法兰与两段冷却水管道相接，冷却水过滤装置包括滤管和滤芯，滤芯设置在滤管内部。

进一步地，所述滤芯采用聚丙烯制成，设为圆柱形，两底面之间设有通孔。

进一步地，所述外界空气温度传感器固定在塑料网罩内部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)在各个管道内设置永磁片，利用永磁片磁性软化水质，防止各管道内壁产生水垢；

(2)将冷却塔换热盘管内壁设置为螺旋式结构，利用铜管热胀冷缩的性能进一步防止换热盘管内壁水垢覆着；

(3)在冷却塔上方设置百叶窗，增加冷却塔内部与外接空气之间的热交换速度，降低风机能耗；

(4)在冷却水管道上通过法兰设置冷却水过滤装置，密封良好，拆卸方便，便于定期清理；

(5)通过控制器对冷却塔风机变频器和冷却水泵变频器进行实时调节，节省冷却水泵和冷却塔风机的电耗，保持冷却水池中冷却水的温度恒定，提高工艺运行可靠性及稳定性；

(6)控制冷却水管道供水压力值，增加冷却塔电动调节水阀与换热盘管入水口相通，保证换热器高效工作状态，降低冷却水泵的能耗消耗；

(7)采集外界空气温度值，依照该温度值调节冷却塔换热盘管出水口水流温度，控制精度高，提高工艺运行可靠性及稳定性。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图。

图中：1、风机变频器；2、风机；3、换热盘管；4、回水管道；5、供水管道I；6、电动百叶窗；7、回水压力传感器；8、回水温度传感器；9、控制器；10、换热器；11、膨胀阀；12、冷却水过滤装置；13、冷却水管道；14、冷却水温度传感器；15、冷却水压力传感器；16、水泵变频器；17、冷却水泵；18、水泵流量计；19、供水管道II；20、冷却水池；21、外界温度传感器；22、喷淋管道；23、冷却塔；24、旁路电动调节水阀；25、旁路单向阀；26、冷却塔电动调节水阀；27、调节旁路；28、冷却水池温度传感器。

具体实施方式

以下结合实施例及相应附图对本实用新型的技术方案进行详细描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型的方案，但并不因此限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种恒温供水型工业冷却水循环系统，包括冷却塔23、冷却水池20、冷却水泵17、膨胀阀11、换热器10、控制器9、变频器、温度传感器、压力传感器和水泵流量计18，所述的冷却水管道13和回水管道4连接有调节旁路27，所述的调节旁路27中顺次连接有旁路电动调节水阀24和旁路单向阀25，旁路电动调节水阀24与控制器9电连接，旁路单向阀25保证管道中的水流方向从冷却水管道13流向回水管道4，所述的冷却水池20上设置冷却水池温度传感器28，监测冷却水池20中冷却水的温度，冷却水池温度传感器28与控制器9电连接。冷却水泵17设有水泵变频器16，冷却塔23设有风机2和换热盘管3，对应风机2设置风机变频器1，冷却塔23塔体上方设置电动百叶窗6，换热盘管3内壁采用螺纹结构，螺纹间距为4-5.5mm，螺纹深度为0.3-0.45mm，换热盘管3出水口通过供水管道I5与冷却水池20相通，冷却水池20通过供水管道II19与冷却水泵17入口相通，冷却水泵17出水口、膨胀阀11、换热器10入水口顺次通过冷却水管道13相通，换热器10出水口通过回水管道4和冷却塔电动调节水阀26与换热盘管3入水口相通，冷却塔电动调节水阀26与控制器9电连接，冷却水管道13上设置冷却水过滤装置12，冷却水泵17出水口设置水泵流量计，换热盘管3、供水管道I5、供水管道II19、冷却水管道13和回水管道4分别内嵌永磁片，冷却水管道13上设置冷却水温度传感器14和冷却水压力传感器15，回水管道4上设置回水温度传感器8和回水压力传感器7，外界空气温度传感器21固定在冷却塔23外部的空气中，水泵流量计18、冷却水温度传感器14、冷却水压力传感器15、回水温度传感器8、回水压力传感器7和外界空气温度传感器21与控制器9输入端相连，风机变频器1和水泵变频器16与控制器9输出端相连。

其中，冷却塔23设有3个，供水管道I5分别通过供水支路与各个冷却塔换热盘管3相通，冷却塔23底部设有水槽，喷淋水泵入水口与水槽相通，喷淋水泵出水口通过管道与冷却塔23顶部喷淋管道22相通，换热盘管3内的高温水一方面通过喷淋管道22的喷淋水降温，另一方面通过风机2将冷却塔23内热量排至外界空气中，所述冷却水泵17设有1-6个，控制器9在动态调节过程中，根据冷却水管道13和回水管道4温差及冷却水泵17流量，调节旁路电动调节水阀24的开度以及调节冷却水泵17需要开启的台数，节约冷却水泵17运行的能耗；所述冷却水过滤装置将冷却水管道13分隔为两段，冷却水过滤装置12分别通过法兰与两段冷却水管道13相接，冷却水过滤装置12包括滤管和滤芯，滤芯设置在滤管内部，滤芯采用聚丙烯制成，设为圆柱形，两底面之间设有通孔，滤芯上设置通孔可以使冷却水快速流过冷却水过滤装置，滤管通过法兰与冷却水管道相连，一方面密封效果好，冷却水循环过程中不会发生漏液，另一方面，便于拆卸，可以定期清理更换滤芯；外界空气温度传感器固定在塑料网罩内部，塑料网罩一方面允许外界空气温度传感器测量外接空气的温度，另一方面对外界空气温度传感器起到保护作用，延长其使用寿命。

本实用新型恒温供水型工业冷却水循环系统的工作原理为：

冷却水首先通过冷却塔23换热盘管3出水口进入供水管道I5，然后通过供水管道I5进入冷却水池20，冷却水泵17入水口通过供水管道II19抽取冷却水池20内的冷却水，水泵流量计18测量冷却水泵17出水口的流量，与此同时，冷却水温度传感器14测量冷却水管道13水流温度，冷却水压力传感器15测量冷却水管13供水压力，冷却水通过冷却水管道13进入膨胀阀11，膨胀阀11使冷却水管道中的冷却水通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后湿蒸汽在换热器10中吸收热量，强化制冷效果，为防止冷却水受热后产生水垢覆着在各管道内壁，在膨胀阀11与冷却水泵17出水口之间设置冷却水过滤装置12，过滤掉冷却水中的杂质。另外，在供水管道I、供水管道II、冷却水管道13、回水管道4和换热盘管3中内嵌永磁片，利用永磁片的磁性将水软化，防止管道内壁有水垢覆着；考虑到换热盘管3极好的导热性能，在换热盘管3内壁设置螺纹结构，因为热胀冷缩的作用，通过换热器10进入换热盘管3的高温水会使换热盘管3快速膨胀，在冷却塔23风机2和喷淋管道22的作用下，换热盘管3又快速降温，发生收缩，螺纹结构收缩时即使管道上有少许水垢也会发生破裂掉落，并通过冷却水过滤装置暂时收集，然后定期清理，同理，换热器10换热管道内壁也可以设置为螺旋式结构，由此彻底杜绝各管道内水垢的产生。

为实现系统的动态调节，分别对冷却水泵17和冷却塔23风机2设置变频器，通过变频器实现冷却水泵水流量和冷却塔风机转速的调节，冷却塔上方设置的电动百叶窗可以增加冷却塔内部与外接空气的交换速度，相对于没有电动百叶窗的冷却塔可以明显降低风机能耗，使用时，冷却水池温度传感器28测量冷却水池中冷却水的温度，冷却水温度传感器14测量冷却水管道13水流温度，冷却水压力传感器15测量冷却水管道13供水压力，回水温度传感器8测量回水管道4水流温度，回水压力传感器7测量回水管道8回水压力，外界空气温度传感器21测量冷却塔23周边空气温度，水泵流量计18通过冷却水泵17运行电信号及冷却水泵17固有性能曲线，输出冷却水泵17实时流量和实时效率，上述数据分别传输至控制器9，控制器9优选PLC，根据冷却水池中冷却水的温度、冷却水管道冷却水和回水温度差以及水泵流量计算换热器10换热量，调节水泵变频器16频率，进而改变冷却水泵17流量，在调节过程中，调节旁路电动调节水阀24的开度，保持冷却水泵17实时效率处于最高值，同时通过调节旁路27的冷却水与通过换热器10的高温水先行混合进行降温，同时维持冷却水管道13内的冷却水压力能够满足换热需要即可，增加冷却塔电动调节水阀26与换热盘管3入水口相通，保证换热器高效工作状态，降低冷却水泵17的能耗消耗，另外，冷却水泵17出水口与换热器入水口10之间设置膨胀阀11，膨胀阀11使冷却水管道中13的冷却水通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后湿蒸汽在换热器10中吸收热量，强化制冷效果。

系统运行过程中，外界空气温度传感器21检测外界空气温度，控制器9根据外界空气温度，调节供水管道I5上的供水温度，即换热盘管3出水口水温，此温度值可以通过调节冷却塔23风机变频器1实现。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种恒温供水型工业冷却水循环系统，包括冷却塔(23)、冷却水池（20）、冷却水泵(17)、换热器(10)、控制器(9)、冷却水管道(13)和回水管道(4)，其特征在于，所述的冷却水管道(13)和回水管道(4)连接有调节旁路（27），所述的调节旁路（27）中顺次连接有旁路电动调节水阀（24）和旁路单向阀（25），旁路电动调节水阀（24）与控制器(9)电连接，旁路单向阀（25）保证管道中的水流方向从冷却水管道(13)流向回水管道(4)，所述的冷却水池（20）上设置冷却水池温度传感器（28），监测冷却水池（20）中冷却水的温度，冷却水池温度传感器（28）与控制器(9)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种恒温供水型工业冷却水循环系统，其特征在于，所述的冷却水泵(17)设有水泵变频器(16)，冷却塔(23)设有风机(2)和换热盘管(3)，对应风机(2)设置风机变频器(1)，冷却塔(23)塔体上方设置电动百叶窗(6)，换热盘管(3)内壁采用螺纹结构，螺纹间距为4～5.5mm，螺纹深度为0.3～0.45mm，换热盘管(3)出水口通过供水管道I(5)与冷却水池(20)相通，冷却水池(20)通过供水管道II(19)与冷却水泵(17)入口相通，冷却水泵(17)出水口、膨胀阀(11)、换热器(10)入水口顺次通过冷却水管道(13)相通，换热器(10)出水口通过回水管道(4)和冷却塔电动调节水阀（26）与换热盘管(3)入水口相通，冷却塔电动调节水阀（26）与控制器(9)电连接，冷却水管道(13)上设置冷却水过滤装置(12)，冷却水泵(17)出水口设置水泵流量计(18)，换热盘管(3)、供水管道I(5)、供水管道II(19)、冷却水管道(13)和回水管道(4)分别内嵌永磁片，冷却水管道(13)上设置冷却水温度传感器(14)和冷却水压力传感器(15)，回水管道(4)上设置回水温度传感器(8)和回水压力传感器(7)，外界空气温度传感器(21)固定在冷却塔(23)外部的空气中，水泵流量计(18)、冷却水温度传感器(14)、冷却水压力传感器(15)、回水温度传感器(8)、回水压力传感器(7)和外界空气温度传感器(21)与控制器(9)输入端相连，风机变频器(1)和水泵变频器(16)与控制器(9)输出端相连。

3.根据权利要求2所述的一种恒温供水型工业冷却水循环系统，其特征在于，所述冷却塔(23)设有3个，供水管道I(5)分别通过供水支路与各个冷却塔(23)的换热盘管(3)出水口相通。

4.根据权利要求3所述的一种恒温供水型工业冷却水循环系统，其特征在于，所述冷却水泵(17)设有1-6个。

5.根据权利要求4所述的一种恒温供水型工业冷却水循环系统，其特征在于，所述冷却水过滤装置(12)将冷却水管道(13)分隔为两段，冷却水过滤装置(12)分别通过法兰与两段冷却水管道(13)相接，冷却水过滤装置(12)包括滤管和滤芯，滤芯设置在滤管内部。

6.根据权利要求5所述的一种恒温供水型工业冷却水循环系统，其特征在于，所述滤芯采用聚丙烯制成，设为圆柱形，两底面之间设有通孔。

7.根据权利要求6所述的一种恒温供水型工业冷却水循环系统，其特征在于，所述外界空气温度传感器(21)固定在塑料网罩内部。

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