西气东输电驱站廷亚冷却水塔的优化与改造研究

西气东输电驱站廷亚冷却水塔的优化与改造研究

邹亚飞 赵宝元

国家管网集团西气东输分公司甘陕管理处 甘肃 平凉 610112

摘要：目前，西二线电驱压气站使用的上海廷亚冷却水塔，没有考虑到冷却水塔喷淋过程中浓水结垢对冷却水塔整体运行可靠性影响的考虑，没有采取相应的保护设计措施。天然气管道都已进入设计状态运行，机组常年处于三用一备状态。天然气保供保输任务日趋严峻，全线压缩机组及辅助设备冷却水塔连续运行，确保关键设备冷却水塔的安全平稳运行显得至关重要。需要对电驱站冷却水塔进行创新设计改造，确保关键设备电驱压缩机组及辅助设备冷却水塔（关键设备）的安全平稳运行。

关键词：电驱站；廷亚冷却水塔；创新改造

1项目背景

灵台站冷却水塔为上海廷亚公司生产，底部为水箱，顶部为双速风机，中间部分为换热管束，主要通过底部喷淋泵对散热管束进行喷淋，并借助风力加快热交换，将热量从顶部带走，降低散热管束内的内循环水温度。

按照《电驱压气站外部循环冷却水系统运行维护规程》定期保养，需每3 个月对公司全线电驱站使用的廷亚冷却水塔风机上下轴承加注润滑油。目前的设备需冷却水塔停机断电后人员打开风机防护罩进入到风机下方才能对轴承注脂，既不方便也不安全。

冷却水塔底部水箱为浮球液位开关自动补水，当液位降低时，浮球开关自动打开进行补水，当液位上升时，浮球液位开关逐渐关闭，补水停止，浮球液位开关整体暴露在喷淋水中，浮球动作机构和补水阀阀芯容易结垢，导致浮球动作机构和补水阀阀芯卡滞和堵塞，直至补水停止；

其次底部水箱用于控制喷淋泵的液位开关（该液位开关为触点式浮球液位）也无防护罩，暴露在喷淋水中，易结垢导致卡死，容易造成水箱液位远传错误，在水箱缺水的情况下导致喷淋泵空转轴承抱死。

另每台冷却水塔顶部喷淋管线上因喷淋水结垢，导致部分喷淋口出现堵塞，冷却效果差。

2优化改造的意义

通过设计改造解决冷却水塔底部水箱浮球开关和液位开关卡滞问题；提高冷却水塔换热效率；使冷却水塔顶部风机维护更加方便，提高设备安全可靠性。

本项目设计2处喷淋水防护罩，保证顶部喷淋水不能喷淋到供水浮球开关和水箱液位浮球开关的活动部件，这样浓水中的钙镁成分就无法在两处开关活动部件上凝结，不会造成浮球液位开关卡死，保证了正常的水箱补水功能和喷淋泵的正常启动停止功能；改进创新设计喷淋水管线保证了出水口位置分布更均匀，且使出水口面积增大，不容易被堵塞，能提高冷却水塔整体换热效率；通过加装风机轴承注脂通道，将注脂通道延伸至风机外方便作业的空间，避免人员频繁进入风机箱内部，大大提高了工作的效率和安全性。

3 项目实施情况

3.1液位浮球开关动作部件加装保护罩

（1）加装保护罩

加装保护罩后，上部喷淋水不再与液位浮球开关动作部件接触，喷淋水落至水箱时溅起的浓水也接触不到液位浮球开关动作部件，保证了动作部件不与喷淋的浓水接触，不再存在结垢的问题，保证设备的安全可靠性。

（2）浮球改造

原浮球液位开关，长期淹没在水箱中，时刻与水箱中的浓水接触，结垢更为严重，需要人员经常性高频次的进行检查清理，如若动作部件结垢卡死，喷淋泵不能因水位变化进行启停，容易导致喷淋泵损坏；在改造过程中将浮球连杆机构进行改造，变换浮球位置，使浮球动作部件完全处于保护罩内不与水箱中的浓水接触，保证喷淋泵能够因水位变化准确启停，保证设备安全性。

3.2增加喷淋嘴数量，使其分布更加均匀增大喷淋面积，提高换热效率

喷淋管路喷淋嘴重新布局，将喷淋嘴间距减小，增加喷淋嘴数量，使喷淋面积更均匀，提高换热效率。

改造前每台冷却塔顶部两路喷淋管，每路9个喷嘴，通过目测喷淋水不能喷淋到所有的盘管，有百分之二十左右的盘管淋不到水，喷淋泵流量为184m³/h,原两路喷嘴共18个，184/18=10.22 m³/h.通过向厂家咨询原来每个喷头设计喷射水量是8.3m³/h，18个喷淋最共计喷水量149.4m³/h。喷淋泵选型时流量留有34.6m³/h的余量，现在每台冷却水塔增加4个喷嘴后，34.6 m³/h的流量余量得到了充分利用且对原来每个喷头的水流量无影响，基本上99％的盘管都喷淋到了，提高了盘管的换热能力和换热效率。

针对结垢严重，不易清理的问题，我们在喷淋管路末端箱体上开窗，可以对喷淋管路末端进行打开，从喷淋管末端小窗处及时进行清理内部结垢，保证喷淋效率。

3.3加装延伸风机注脂管路

将风机注脂嘴用铜管引至风机箱外侧上方，人员在给风机轴承注脂时不再需要断电后进入狭小的作业空间，可以直接在风机运行时，在风机箱上部直接进行注脂，提高了人员的安全性，同时提高了维护保养的效率。

4 改造后数据监测结果

4.1液位浮球开关动作部件加装保护罩

改造前：由于水质原因，浮球动作部件因直接与冷却水接触后，水中钙镁离子在动作部件上形成较厚水垢，导致浮球卡滞，因而导致其他设备存在较大隐患。

改造后：将液位开关浮球连杆机构进行改造，并将浮球开关动作部件进行保护，与水箱中浓水进行隔离，确保动作部件不会与喷淋水及水箱中浓水接触，保证开关动作部件灵敏可靠；将补水液位开关动作部件使用保护罩进行保护，确保动作部件不会与喷淋水及喷淋水散落在水箱后溅起的水接触，保证补水液位开关动作部件部结构动作灵敏，能够及时补水，确保设备安全。

4.2喷淋管路改造，增加喷淋嘴数量，重新分布喷淋嘴位置

以运行两台压缩机时，两台冷却水塔运行效果为例：

改造前：压缩机负荷在3120rpm-3500rpm时，低速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为12min；在相同负荷下，高速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为10min。

压缩机负荷在3500rpm-4000rpm时，低速运行两台冷却水塔，不能满足运行需求；在相同负荷下，高速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为15min。

压缩机负荷在4000rpm-4700rpm时，低速运行两台冷却水塔，不能满足运行需求；在相同负荷下，高速运行两台冷却水塔，同样不能满足运行需求。

改造后：压缩机负荷在3120rpm-3500rpm时，低速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为10min；在相同负荷下，高速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为7min。

压缩机负荷在3500rpm-4000rpm时，低速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为15min；在相同负荷下，高速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为11min。

压缩机负荷在4000rpm-4700rpm时，低速运行两台冷却水塔，不能满足运行需求；在相同负荷下，高速运行两台冷却水塔，将内循环水由27℃降至25℃，所需用时为15min。

5 结语

本项目对液位浮球开关活动部件加装保护罩，改造前七到十天需要清理一次动作部件上的水垢，改造完成后将动作部件完全与水隔离，不在需要进行水垢清理，大大降低人员工作量。

通过对喷淋管路进行重新更换，增加喷淋嘴，重新分布喷淋嘴位置，在喷淋管末端加装可拆卸堵头，并设置喷淋管水垢清理作业窗口，可以定期对喷淋管内水垢进行清理，防止由于水垢堵塞喷淋嘴降低喷淋水量，导致换热效率降低。

通过对风机注脂嘴由风机箱内改造至风机箱外侧上方，减少了人员在维护时频繁进出风机箱内，由原来的维护一台冷却水塔需要三十分钟左右降至维护一台只需要五分钟左右，经计算改造后比改造前效率提高约506%。在提高人员工作效率的同时，同时也提高了人员维护时的安全性。