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Verfahren und Anordnung zur kühlleistungsgesteuerten
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Regelung der Abflutwassermenge in Wasser-Rückkühlern
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur kühlleistungsgesteuerten
Regelung der Abflut-Wassermenge in Wasser-ückkühlern.
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ei der Kühlung von wasser in Wasser-Rückkühlern mit offenem und geschlossenen
Kreislauf müssen die Verdunstungsverluse ständig durch Zufuhr von Zusatzwasser ausgeglichen
werden, da die Kreislaufwassermenge im irühlsystem üblicherweise konstant gehalten
wird. Wird nur die den Verdunstungs- und Sprühverlusten entsprechende Zusatzwassermenge
zugeführt und kein sog. Abflutwasser entfernt, so kommt es zu einer ständigen Aufkonzentrierung
(Aufsalzung) der im Wasser gelöst enthaltenen organischen und mineralischen Bestandteile.
Diese setzt sich solange fort, bis das Löslichkeitsprodukt der gelösten Stoffe überschritten
wird und diese sich in fester Form in den Kühlereinbauten und/oder im externen Kreislauf
abscheiden. Dadurch kommt es zu Verkrustungen an Austauschflä= chen und Rohren,
die den Wasserdurchgang sowie den Stoff- und Wärmeaustausch negativ bis zum völligen
Ausfall der l'rühl leistung beeinflussen. Ferner kommt es durch hohe balzkonzentrationen
zu Korrosionsproblemen. Es muß daher ständig ein gewisser Teilstrom als Abflutwasser
aus dem Wasserkreislauf ausgeschleust werden, um die Konzentration der gelösten
Stoffe auf einen nicht störenden ilaximalvert zu begrenzen.
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Bisher wurde die A#sschleusung des Abflutwassers im wesentlichen
nach folgenden Methoden oder Verfahren bewirkt: So wird nach einer Methode die Temperaturdifferenz
zwischen Warmwassereingang und Kaltwasserausgang des Kühlers sowie die s Durchflußmenge
über Tranmitter erfasst und daraus ein der Kühlleistung proportionales Signal gewonnen,
das nach entsprechender Verstärkung einem Regelorgan für das Abflutwasser zugeführt
wird. Diese Methode hat den Nachteil, dass sie kostspieligen Aufwand für Temperatur-
und Durchflußtransmitter' Verstärker- und Leistungselektronik sowie Hilfsenergien
für
Magnet- und pneumatische Ventile erfordert; ferner bedürfen
solche Systeme sorgfältiger Wartung.
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Ein anderes Verfahren zieht die mit zunehmender Salzkonzentration
steigende elektrische Leitfähigkeit des Kreislaufwassers zur Steuerung der Abflut-Wassermenge
heran. Auch hier ist der hohe Aufwand für Elektroden, Steuer- und Leistungselektronik
sowie gesteuerte Ventile von Nachteil, ferner der Wartungsaufwand. Hinzu kommt die
Schmutzempfindlichkeit der Elektroden und die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von
externen Fa#toren wie Wasserzusammensetzung und -temperatur, störenden Frembestandteilen
in der Luft wie Schwefeldioxid und andere mehr.
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Nach einer anderen i'lethode wird das Abflutwasser über eine unter
den Füllkörpereinsätzen angebrachte Auffangvorrichtung ausgeschleust, deren Auffangfläche
in einem bestimmten Verhältnis zur beregneten Grundfläche des Kühlers steht. nachteilig
ist, dass bei minderung der Kühlleistung oder des Wasserdurchsatzes eine Anpassung
des Auffangquerschnittes - meist durch Verstellen einer Abdeckung von Hand - vorgenommen
werden muß.
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Gelegentlich wird auch am Warmwassereingang des Kühlers das Abflutwasser
über ein von Hand bedienbares Drosselorgan ausgeschleust. Nachteilig ist auch hier,
dass bei wechselnden Betriebsbedingungen die Abflutmenge neu eingestellt werden
muß.
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Die beiden zuletzt genannten Verfahren haben den gemeinsamen Nachteil,
dass sie laufenden edienungsaufwand erfordern.
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Vorliegende Erfindung hat es sich der zur Aufgabe gemacht, den Nachteilen
und Mängeln der bisherigen Verfahren und Vorrichtungen abzuhelfen und durch ein
einfaches Verfahren und Vorrichtung eine automatische und rein kühlleistungsgesteuerte
Regelung der Abflutwassermenge und damit optimalen Kühlwasserverbrauch zu bewirken,
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß@dadurch, dass der von der Kühlleistung
abhängige Pegelstand im Wassersammelbecken zur Steuerung eines Ventils für Abflutwasser
herangezogen wird. Die Steuerung dieses Ventils wird dabei
entweder
tod dem an sich vorhandenen Schwimmerventil für Zusatzwasser mittels eines zusätzlichen
ubertragungsgliedes oder durch einen separaten Schwimmer in der Weise bewirkt, dass
die Abflutwassermenge direkt proportional der xühlleistung ist. Das Ventil für Abflutwasser
kann dabei in einem Abzweig der Kreislaufleitung zwischen Pumpendruckseite und der
Wasserverteilvorrichtung angeordnet sein oder als Ablaufventil für das Wassersammelbecken
ausgebildet sein.
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-Die mit der Erfindung erzielte Überlegenheit und die Vorteile gegenüberbisherigen
Verfahren und Anordnungen sind folgende: Der einfache Systemaufbau ermöglicht preisgünstige
Herstellung oder jeschaffung den Komponenten, es kann aus handelsüblichen Teilen
aufgebaut werden. Die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit ist überdurchschnittlich
hoch, da eine aufwendige und störanfällige Mechanik oder Elektronik fehlt und Hilfsenergien
wie el. Strom oder Steuerluft nicht erforderlich sind. Das Verhältnis Abflutwassermenge
zu Zusatzwassermenge in m³/h läßt sich stufenlos auf beliebige und der Wasserzusammensetzung
angepasste Werte einstellen. Dies ist'leicht möglich durch passende Auswahl der
Nennweiten der Ventil für Zusatz- und Abflutwasser und/oder einer geeigneten Ubertragungscharakteristik
des Kopplungsgliedes zwischen diesen Ventilen. Es können Wasserrückkühler in allen
Ladtberenchen bei optimaler Wasserausnutzung betrieben werden. Die Salzkonzentration
im Kreislaufwasser bleibt dabei vorwählbar und konstant, die Gefahr einer unerwünscht
großen Aufsalzung im Höchstlastbereich ist ebenso ausgeschlossen wie die Vergeudung
von Wasser im Teillastbereich. Da das System einen geszhlossenen Regelkreis darstellt
und sich automatisch allen Lastverhältnissen anpasst, entfällt auch ein laufender
tedienungsaufwand. Durch den einfachen Aufbau ist auch der Wartungsbedarf gering.
Dadurch wird insgesamt die Wirtschaftlichkeit vmn Wasserrückkühlern verbessert.
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in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird anhand von Figur 1 näher erläutert: In einem Wasserrückkühlsystem, üblicherweise
bestehend aus der äußeren Bestückung umpe für tlasserkreislauf (1) und Wärmelast
(2) sowie dem eigentlichen Wasserrückkühler aus Gehäuse (3) mit Wassersammelbecken
(4), Kaltwasserablauf (5), Zusatzwasserventil (6) mit Schwimmerhebel (7) und-Zulauf
(8), Ansaugschlitze für Frischluft (9), Füllkörpereinsätzen (1o), Wasserverteilorgan
(11), Warmwasserzulauf (12), Tropfenabscheidern (13) und Ventilator für Zwangsbelüftung
(14) mit Ausblasstutzen für feuchte Abluft: (15) ist erfindungsgemäß ein weiteres
steuerbares Ventil für Abflutwasser (16) mit Auslauf (17) angebracht, das über ein
beidseitig drehbar gelagertes Ubertragungsglied (18) mit dem Schwimmerhebel (7)
des Zusatzwasserventils (6) gekoppelt ist. Das Abflutwasserventil (16) wird von
einem Abzweig der Warmwasserleitung (19) gespeist. Die Ventile (6) und (16) sind
so ausgelegt und miteinander --gskoppelt, dass sie in den jeweiligen Endstellungen
zusammen voll geöffnet btw. voll geschlossen sind. Das Zusatzwasserventil (6) ist
so dimensioniert, dass es den Gesamtwasserbedarf aus Verdunstungs- und Sprühverlusten
über (15) und Abflutwasser über (17) auch bei Höchstlast verarbeitet. Dadurch wird
der Abflutwasser-Durchsatz direkt proportional und dabei stets kleiner dem Zusatzwasser-Durch=
satz iiber Ventil (6). Die Durchflußmengen über die Ventile (6) und (16) sind umgekehrt
proportional dem Regelstand (20) im \lassersammelbecken. Da zwischen Kühlleistung
und legelstand (20) der gleiche Zusammenhang gilt, ist auch der Abflut- und Zusatzwasserdurchsatz
der Kühlleistung proportional.
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Steigt daher die Kühlleistung an,so bewirkt der absinkende Liasserpegel
(20) ein weiteres Öffnen des Zusatzwasserventils (6), wodurch zwangsläufig auch
mehr Abflutwasser ausgeschleust wird. Sinkt die Kühlleistung durch geringere der
dunstung in den Füllkörpereinsätzen (1o) ab, so erhöht sich
der
Pegel (20), wodurch sich Zusatzwasserdurchfluß und Abflutwasserdurchsatz entsprechend
reduzieren, bis bei einer Kühlleistung von Null der pegel (20) ein Maximum erreicht
und beide tentile (6) und (16) völlig geschlossen sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird anhand von figur 2 näher erläutert: Neben dem üblichen Zusatzwasser-Ventil
(6) enthält der Kühler erfindungsgemäß ein zweites steuerbares Ventil (16) für Abflutwasser,
das als Schwimmerventil ausgebildet ist und vom Pegel (20) im Wassersammelbecken
(4) gesteuert wird.
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Ist die Kühlleistung Null, so ist die Kreislaufwassermenge im Kühlsystem
maximal, der Pegel (20) im Wassersammelbecken (4) erreicht dadurch ebenfalls seinen
Höchstwert, beide Ventile (6) und (16) sind in ihren oberen Endstellungen und völlig
geschlossen. Gibt der Kühler Leistung ab, so sinkt der Pegel (20) ab und beide Ventile
(6) und (16) öffnen proportional der entnommenen Kühlleistung.