EA001235B1

EA001235B1 - Гибридная холодильная установка

Info

Publication number: EA001235B1
Application number: EA199900335A
Authority: EA
Inventors: Владимир Водицка
Original assignee: Геа Энергитехник Гмбх
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-12-25
Also published as: US6126151A; TR199900916A2; EP0953814A2; EP0953814A3; TR199900916A3; DE19818922C2; DE19818922A1; EA199900335A3; EA199900335A2; ZA992694B

Abstract

Гибридная холодильная установка имеет, по меньшей мере, один сектор (1) с сухой охлаждающей частью (3), содержащей, по меньшей мере, два включенных параллельно, нагружаемых нагнетательным насосом (13) теплообменника (5-8), и с находящейся под сухой охлаждающей частью (3) влажной охлаждающей частью (9). Высшие точки (18) теплообменников (5-8) через вытяжные трубопроводы (19-22) соединены с вытяжным стаканом (23). Ему придан дренажный трубопровод (39), который входит ниже уровня (40) воды, расположенного ниже теплообменника (5-8) водосборника (12). Кроме того, вытяжной стакан (23) через вентиляционный трубопровод (37) с интегрированным вентиляционным клапаном (38) имеет возможность соединения с окружающей атмосферой (36), а также через откачивающий трубопровод (33) с включенным в него, соединенным с приданными теплообменникам (5-8) выключателями (24-27) предельного уровня наполнения откачивающим клапаном (32) соединен с вакуумным насосом (34).

Description

Изобретение относится к гибридной холодильной установке согласно признакам ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Гибридная холодильная установка имеет, по меньшей мере, один сектор с сухой охлаждающей частью и с влажной охлаждающей частью. Несколько секторов могут быть расположены друг за другом в виде отдельных гибридных охладительных башен. В этом случае гибридные охладительные башни имеют в горизонтальной плоскости, как правило, прямоугольное поперечное сечение. Однако секторы могут образовывать также составляющие части одной гибридной охладительной башни с круглым или многоугольным поперечным сечением в горизонтальной плоскости. Независимо от того, расположены ли секторы последовательно друг за другом или по окружности, обычно принято подавать подлежащую охлаждению воду параллельно на все сектора.

Каждый сектор состоит из сухой охлаждающей части с, по меньшей мере, двумя теплообменниками и влажной охлаждающей части с градирными элементами под теплообменниками. Как в сухую охлаждающую часть, так и во влажную охлаждающую часть подают, при необходимости принудительно, охлаждающий воздух. Подлежащую охлаждению воду сначала с помощью нагнетательного насоса пропускают через сухую охлаждающую часть и затем для экономии энергии для перекачки направляют с силовым воздействием во влажную охлаждающую часть. Затем охлажденная вода падает отсюда в находящийся под влажной охлаждающей частью водосборник.

Для регулирования производительности состоящей в частности из нескольких секторов гибридной холодильной установки или с целью обслуживания или ремонта известен способ временного отключения отдельных секторов, нескольких теплообменников одного сектора или же отдельных теплообменников, т.е. выведения их из режима охлаждения. В то время как при первом запуске в работу гибридной холодильной установки закачивающий в гибридную холодильную установку подлежащую охлаждению воду нагнетательный насос на основе его рабочих параметров и единообразного выполнения всех теплообменников нагнетает воду вплоть до самых высоких точек теплообменников, то при повторном включении в работу отключенного сектора или теплообменника необходимо каждый отключенный теплообменник снова заполнить водой. Для этого используют создающий разряжение вакуумный насос. Такой вакуумный насос необходим также для поддержания силового воздействия (сифонного эффекта) между сухой охлаждающей частью и влажной охлаждающей частью. Для этого необходим, по меньшей мере, один общий вакуумный насос для всех теплообменников гибридной холодильной установки. В этом случае этот ваку умный насос через различные вытяжные трубопроводы соединен с самыми верхними точками теплообменников для того, чтобы обеспечить полную вентиляцию.

Для обеспечения того, что при повторном включении в работу вакуумный насос не будет затягивать воду в вытяжные трубопроводы и тем самым не будет затоплен, каждому теплообменнику придают подходящие выключатели предельного уровня наполнения, а также клапаны для откачивания и вентиляции. Так как в принципе каждый теплообменник снабжен одним выключателем предельного уровня наполнения, одним связанным с ним клапаном для откачивания и одним клапаном для вентиляции, то это означает в гибридной холодильной установке с, как правило, несколькими секторами относительно большое количество клапанов. К этому присовокупляются также расходы на трубопроводы и электронное дистанционное управление. Это большое количество клапанов сопряжено не только с высокой стоимостью создания, подключения и обслуживания, но и существует дополнительная опасность того, что при выходе из строя только одного клапана вся откачивающая установка выйдет из строя.

Исходя из уровня техники, в основе изобретения лежит задача создать гибридную холодильную установку, которая требует значительно меньшего количества клапанов и в которой можно исключить затопление вакуумного насоса.

Решение этой задачи заключается согласно изобретению в указанных в отличительной части п. 1 формулы изобретения признаках.

В соответствии с этим вытяжные трубопроводы, подключенные к самым верхним точкам образующих функционально один блок теплообменников одного сектора, соединяют с расположенным предпочтительно в центре сектора вытяжным стаканом. Сколько теплообменников в одном секторе функционально образуют один блок, зависит от местных условий. Вытяжной стакан через дренажный трубопровод выведен ниже уровня воды расположенного ниже теплообменников водосборника.

Такой водосборник может быть, например, у влажной охлаждающей части водосборником. Погружение дренажного трубопровода в воду имеет значение для обеспечения возможности создания вакуума во всей системе.

Дренажный трубопровод отходит предпочтительно от самой нижней точки вытяжного стакана. Над точкой присоединения дренажного трубопровода к вытяжному стакану входят вытяжные трубопроводы, присоединенные к наивысшим точкам теплообменников.

В верхней по высоте области вытяжного стакана присоединен единственный вентиляционный трубопровод, в который включен вентиляционный клапан. Вентиляционный трубопровод соединен с окружающей атмосферой.

Кроме того, в верхней по высоте области вытяжного стакана присоединен единственный откачивающий трубопровод, который ведет к вакуумному насосу и в который включен вакуумный клапан.

В рамках изобретения имеет значение то, что к расположенному по возможности центрально вытяжному стакану присоединен только один откачивающий трубопровод, один вентиляционный трубопровод и один дренажный трубопровод.

Эти меры обеспечивают то, что при повторном включении в работу, например, одного теплообменника из множества предусмотренных в секторе теплообменников после открывания запорной арматуры, находящейся в тупиковой линии между подводящим трубопроводом и теплообменником, нагнетательный насос нагнетает через запорную арматуру подлежащую охлаждению воду в теплообменник. При этом нагнетательный насос получает поддержку от вакуумного насоса и поэтому удерживается в его рабочей точке. Поскольку втекающая в подлежащий повторному наполнению теплообменник, подлежащая охлаждению вода затягивается после воды, которая вследствие непрерывно работающего нагнетательного насоса нагнетается в другие, все еще находящиеся в работе теплообменники, то вода, которая втягивается с помощью вакуумного насоса через подлежащий повторному наполнению теплообменник и через вытяжной трубопровод между этим теплообменником и вытяжным стаканом попадает в него, принудительно стекает через центральный дренажный трубопровод в сборник для воды. Только тогда, когда выключатель предельного уровня наполнения теплообменника, подлежащего наполнению, установит, что теплообменник как следует заполнен, то по линии управления между этим выключателем предельного уровня наполнения и откачивающим трубопроводом подается сигнал на откачивающий клапан, так что он закрывается.

Даже при несрабатывании откачивающего клапана вода, хотя и засасывается дальше через вытяжной трубопровод в вытяжной стакан, однако, она стекает вследствие более низкого по сравнению с теплообменником уровня воды в водосборник. Затопление вакуумного насоса исключается.

Для отключения, по меньшей мере, одного теплообменника необходимо для спуска воды устранить имеющийся в высшей точке каждого теплообменника вакуум. В этом случае открывают встроенный в вентиляционный трубопровод вентиляционный клапан.

В развитие основной идеи изобретения, согласно п.2 формулы изобретения, разница геодезических высот между уровнем воды и точкой присоединения откачивающего трубопровода к вытяжному стакану больше, чем выраженное в метрах ртутного столба максимальное давление всасывания вакуумного насоса. На основе этого факта можно удерживать воду в вытяжном трубопроводе всегда на определенной высоте. Следовательно, в любом случае обеспечивается то, что даже в случае возможного механического повреждения откачивающего клапана, в результате чего он остается открытым, вода не может втягиваться вакуумным насосом через вытяжной стакан и не может попасть в вакуумный насос.

Другой признак изобретения приведен как признак п.3 формулы изобретения. Согласно ему, на отрезке откачивающего трубопровода между откачивающим клапаном и вакуумным насосом встроен ограничительный клапан разряжения. Этот ограничительный клапан разряжения имеет, прежде всего, задачу повышения срока службы вакуумного насоса. А именно, этот насос согласно изобретению не включают и снова выключают по потребности, а вакуумный насос работает непрерывно. Однако для предотвращения на него кавитационного воздействия, ограничительный клапан разряжения при закрывании откачивающего клапана обеспечивает то, что вакуумный насос может постоянно всасывать воздух и тем самым постоянно поддерживать в отрезке трубопровода между откачивающим клапаном и вакуумным насосом определенное разряжение.

Другая функция ограничительного клапана разряжения состоит в том, что он удерживает воду в дренажном трубопроводе всегда на определенном уровне. Для этого ограничительный клапан разряжения всегда установлен на регулируемое разряжение в откачивающем трубопроводе.

Изобретение поясняется ниже подробней на примере выполнения с помощью чертежа.

На чертеже позицией 1 обозначен сектор не изображенной полностью, состоящей из нескольких секторов гибридной холодильной установки для охлаждения горячей воды 2.

Сектор 1 имеет сухую охлаждающую часть 3 с четырьмя обдуваемыми охлаждающим воздухом 4 теплообменниками 5, 6, 7, 8 и расположенную геодезически ниже теплообменников 58 влажную охлаждающую часть 9 с множеством сопловых конденсационных горшков 10. Под сопловыми конденсационными горшками 10 находятся градирные элементы 11, и под ними расположен водосборник 12. Подлежащую охлаждению горячую воду 2 с помощью нагнетательного насоса 13 через нагнетательный трубопровод 14 и стояки 15 подают в теплообменники 5-8. При этом включенный в стояки 15 запорный орган 16 открыт. Из теплообменников 5-8 предварительно охлажденная вода 2 попадает во влажную охлаждающую часть 9, где она с помощью сопловых конденсационных горшков 10 распыляется над градирными элементами 11 и вступает здесь в теплообменный контакт с охлаждающим воздухом 17. Затем охлажденная вода падает в водосборник 12 и из него подается для дальнейшего использования.

Наивысшие точки 18 теплообменников 5-8 через вытяжные трубопроводы 19-22 подсоединены к расположенному центрально в секторе 1 вытяжному стакану 23. В вытяжные трубопроводы 19-22 встроены выключатели 24-27 предельного уровня наполнения, которые через линии 28-31 управления связаны с откачивающим клапаном 32, который включен в откачивающий трубопровод 33, подключенный в верхней по высоте области к вытяжному стакану 23. Откачивающий трубопровод 33 ведет к вакуумному насосу 34. К участку откачивающего трубопровода 33 между откачивающим клапаном 32 и вакуумным насосом 34 подсоединен ограничительный клапан 35 разряжения.

Кроме того, к верхней по высоте области вытяжного стакана 23 подсоединен вентиляционный трубопровод 37, соединенный с окружающей атмосферой. В вентиляционный трубопровод 37 встроен вентиляционный клапан 38.

В самой нижней точке вытяжного стакана 23 присоединен дренажный трубопровод 39, который входит в воду 2 водосборника 12 ниже уровня 40 воды.

Выше запорной арматуры 16 между сопловыми конденсационными горшками 10 и стояками 15 предусмотрены перепускные линии 41 с не изображенными перфорированными листами для ограничения потока.

При первом включении в работу сектора 1 вода 2 при единообразном выполнении всех теплообменников 5-8 с помощью нагнетательного насоса 13 нагнетается до наивысших точек 18 теплообменников 5-8. После достижения наивысших точек 18 вода 2 падает в расположенную геодезически ниже влажную охлаждающую часть 9 и тем самым увлекает за собой другую воду 2. Таким образом, нагнетательный насос 13 должен преодолевать только высоту между нагнетательным насосом 13 и влажной охлаждающей частью 9. Тем самым вода 2 вытягивается влажной охлаждающей частью из сухой охлаждающей части с помощью силового воздействия.

Если, например, необходимо обслужить теплообменник 6, то сначала необходимо закрыть запорную арматуру 16 в стояке 15 и затем открыть вентиляционный клапан 38. За счет этого устраняется имеющийся в наивысшей точке 18 теплообменника 6 вакуум. Тогда вода 2 стекает из теплообменника 6 через влажную охлаждающую часть 9 в водосборник 12. При этом перепускная линия 41 поддерживает процесс спуска воды. Во время этого процесса нагнетательный насос 13 продолжает работать, так что сектор 1 собственно остается в работе с тремя другими теплообменниками 5, 7 и 8. Вакуумный насос 34 также продолжает непрерывно работать. Откачивающий клапан 32 закрыт. Ограничительный клапан 35 разряжения уста новлен так, что вакуумный насос 34 может постоянно всасывать воздух и поддерживает в отрезке откачивающего трубопровода 33 между откачивающим клапаном 32 и вакуумным насосом 34 определенное разряжение.

После спуска воды из теплообменника 6 вентиляционный клапан 38 снова закрывают.

После окончания работ по обслуживанию теплообменника 6 и включения теплообменника 6 снова в работу сначала открывают запорную арматуру 16 в стояке 15. Затем открывают также откачивающий клапан 32. Тогда нагнетательный насос 13 нагнетает воду 2 через стояк 15 в теплообменник 6, причем производительность нагнетательного насоса 13 поддерживается вакуумным насосом и таким образом нагнетательный насос 13 удерживается в своей рабочей точке.

Кроме того, часть воды 2 через перепускную линию 41 нагнетается в сопловые конденсационные горшки 10, за счет чего сопла герметично закрываются по отношению к атмосфере. В этом случае вакуумный насос 34 может создавать разряжение для поддержки нагнетательного насоса 13.

Поскольку нагнетаемая в подлежащий повторному наполнению теплообменник 6 вода 2 затягивается влажной охлаждающей частью 9 после воды 2, которая затягивается влажной охлаждающей частью 9 из трех других теплообменников 5, 7 и 8, то вода 2, которая с помощью вакуумного насоса 34 всасывается дополнительно в теплообменник 6 и за счет этого через вытяжные трубопроводы 20 и 19 попадает в вытяжной стакан 23, затем стекает принудительно через дренажный трубопровод 39 в водосборник 12. Когда затем вода 2 достигнет выключателя 25 предельного уровня наполнения теплообменника 6, то подается сигнал на откачивающий клапан 32 и он закрывается.

Тогда сектор 1 снова полностью наполнен.

Перечень позиций

1. Сектор

2. Горячая вода

3. Сухая охлаждающая часть

4. Охлаждающий воздух

5. Теплообменник

6. Теплообменник

7. Теплообменник

8. Теплообменник

9. Влажная охлаждающая часть

10. Распылительные горшки

11. Градирные элементы

12. Водосборник

13. Нагнетательный насос

14. Подводящий трубопровод

15. Стояки

16. Запорная арматура в 15

17. Охлаждающий воздух

18. Наивысшие точки в 5-8

19. Вытяжной трубопровод от 5

20. Вытяжной трубопровод от 6

21. Вытяжной трубопровод от 7

22. Вытяжной трубопровод от 8

23. Вытяжной стакан

24. Выключатель предельного уровня наполнения в 19

25. Выключатель предельного уровня наполнения в 20

26. Выключатель предельного уровня наполнения в 21

27. Выключатель предельного уровня наполнения в 22

28. Линия управления между 24 и 32

29. Линия управления между 25 и 32

30. Линия управления между 26 и 32

31. Линия управления между 27 и 32

32. Откачивающий клапан в 33

33. Откачивающий трубопровод

34. Вакуумный насос

35. Ограничительный клапан разряжения

36. Окружающая атмосфера

37. Вентиляционный трубопровод

38. Вентиляционный клапан

39. Дренажный трубопровод

40. Уровень воды

41. Перепускные линии

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Гибридная холодильная установка, содержащая, по меньшей мере, один сектор с сухой охладительной частью (3) в виде, по меньшей мере, двух включенных параллельно и нагружаемых нагнетательным насосом (13) теплообменников (5-8) и влажной охладительной частью (9), расположенной ниже сухой охладительной части (3) и соединенной с ней, а также с клапаном для откачивания (32), вентиляционным клапаном (38) и датчиками-выключателями (24-27) предельного уровня наполнения, отличающаяся тем, что вытяжные трубопроводы (19-22) теплообменников (5-8) соединены с вытяжным стаканом (23), который снабжен дре нажным трубопроводом (39), выход которого расположен ниже уровня воды (40) водосборника (12), установленного ниже теплообменников (5-8), причем вытяжной стакан соединен с датчиками-выключателями (24-27) предельного уровня наполнения теплообменников (5-8) и выполнен с возможностью соединения с окружающей атмосферой (36) через вентиляционный трубопровод (37) со встроенным вентиляционным клапаном (38), а также соединен через откачивающий трубопровод (33) и клапан для откачивания с вакуумным насосом.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что разность геодезических высот между уровнем воды (40) и местом присоединения откачивающего трубопровода (33) к вытяжному стакану (23) больше выраженного в метрах ртутного столба максимального давления всасывания вакуумного насоса (34).
3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит ограничительный клапан разряжения (35), установленный на откачивающем трубопроводе (33) между клапаном для откачивания (32) и вакуумным насосом (34).