1.冷却塔

冷却塔是水与空气直接接触进行热交换的一种设备,它主要由风机、电动机、填料、布水系统、塔身、水盘等组成,主要由在风机作用下温度比较低的空气与填料中的水进行热交换从而达到降低水温的目的。图6-16所示为典型冷却塔的结构形式。现在普遍采用的水吨为单位是国际上比较常用的计量单位。

(1)冷却塔的工作形式

1)开放式冷却塔是一种在塔内通过布水系统将热水喷洒成水滴或水膜状,水在填料中从上向下流动,空气在填料中由下向上或水平方向流动,利用水的蒸发及冷空气和热水的热传递带走水中废热的设备。

2)横流塔是指热水从上向下穿过填料,而空气从水平方向流动穿过填料,热水和空气的流动方向呈近乎90°的一种冷却塔(也称为直交式或正交式冷却塔)。

3)逆流塔是指热水从上向下穿过填料,而空气从下向上流动穿过填料,热水和空气的流动方向呈近乎180°的一种冷却塔(也称为对流式冷却塔)。

图6-16所示为典型冷却塔的结构形式。

图6-16 典型冷却塔的结构形式

(2)管路系统布置要求

制冷机冷凝器冷却水通过冷却塔将热量散发给大气,并保持冷却水系统的正常循环,为此管路系统布置时应注意以下3点：

1)冷却塔下方不另设水池时,冷却塔应自带盛水盘。盛水盘应有一定的盛水量,并设有自动控制的补给水管、溢水管和排污管。

图6-17 多台冷却塔并联布置

2)多台冷却塔并联时,为防止并联管路阻力不均衡,水量分配不均匀,以致不能发挥每个冷却塔的冷却效率以及水池的漏流现象,各进水管上要设阀门,借以调节进水量；同时在各冷却塔的低池之间,用与进水干管相同管径的均压管(即平衡管)连接,如图6-17所示。

3)为使各冷却塔出水量均衡,出水干管宜采用比进水干管大2号的集管,并用45°弯管与冷却塔各出水管连接。

说明：关于冷却塔的技术数据,请查阅制冷、空调工程手册。

(3)冷却塔常见故障及排除方法(见表6-2)

表6-2 冷却塔常见故障及排除方法

2.管道离心泵

(1)管道离心泵作用

1)管道离心泵供输送清水及物理、化学性质类似于清水的其他液体用,适用于工业和城市给排水、高层建筑增压送水、园林喷灌、消防增压、远距离输送、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套,使用温度T＜80℃。

2)立式热水泵适用于冶金、化工、纺织、木材加工、造纸以及饭店、浴室、宾馆等锅炉高温热水增压循环输送以及城市住房采暖循环用泵,使用温度120℃以下。

3)立式高温离心泵广泛用于：能源、冶金、化工、纺织、造纸以及饭店、浴室、宾馆等锅炉高温热水增压循环输送以及城市住房采暖循环用管道泵,使用温度240℃以下。

4)立式管道化工泵,供输送不含固体颗粒,具有腐蚀性,黏度类似于水的液体,适用于石油、化工、冶金、电力、造纸、食品制药和合成纤维等部门,使用温度为-20～120℃。

(2)管道离心泵的分类

管道离心泵主要系列产品有管道离心泵、立式热水泵、立式高温离心泵、立式管道化工泵、立式管道油泵、立式不锈钢防爆型化工离心泵。

(3)离心泵的工作原理

离心泵的工作原理是：离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前,泵体和进水管必须灌满水形成真空状态,当叶轮快速转动时,叶片促使水很快旋转,旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去,泵内的水被抛出后,叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已,就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵起动前一定要向泵壳内充满水以后方可起动,否则将造成泵体发热、震动、出水量减少,对水泵造成损坏(简称“气蚀”)造成设备事故。

(4)管道离心泵的基本构造

管道离心泵的基本构造是由六部分组成的,分别是叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料函。

1)叶轮是离心泵的核心部分,它转速高、离心力大,叶轮上的叶片又起到主要作用,叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内、外表面要求光滑,以减少水流的摩擦损失。

2)泵体也称泵壳,它是水泵的主体,起到支撑、固定作用,并与安装轴承的托架相连接。

3)泵轴的作用是借联轴器和电动机相连,将电动机的转距传给叶轮,所以它是传递机械能的主要部件。

4)轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件,有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用凡士林作为润滑剂,加油要适当,一般为2/3～3/4的体积：太多会发热,太少又有响声并发热。滑动轴承使用的是透明油作润滑剂,加油到油位线,太多油要沿泵轴渗出并且飘溅,太少轴承又要过热烧坏造成事故。在水泵运行过程中,轴承的温度最高在85℃,一般运行在60℃左右,如果高了就要查找原因(是否有杂质,油质是否发黑,是否进水)并及时处理。

5)密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区,影响泵的出水量,效率降低。间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏,延缓叶轮和泵壳的使用寿命,在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环,密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。

6)填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙,不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却,保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查要特别注意。在运行600h左右就要对填料进行更换。

图6-18所示为典型管道离心泵的外形,图6-19所示为典型管道离心泵的基本结构,图6-20所示为典型管道离心泵的安装方式。

图6-18 典型管道离心泵的外形

图6-19 典型管道离心泵的基本结构

1—取压塞 2—排气阀 3—叶轮 4—机械密封 5—轴承 6—电动机 7—联体座 8—挡水圈 9—叶轮螺母 10—泵体 11—放水阀

(5)水泵的配管

水泵配管如图6-21所示。为使水泵正常工作,水泵配管应注意以下6点：

图6-20 典型管道离心泵的安装方式

1—进口阀门 2—直管 3—弯管 4—直管 5—直管 6—弯管 7—弯管 8—出口阀门

图6-21 水泵的配管

1—温度计 2—压力表 3—水泵 4—软性接管 5—吸入管 6—放水管 7—出水管

1)为降低水泵的振动和噪声的传递,应根据减振要求,合理选用减振器,并在水泵的吸入管和压出管上安装软接头。

2)水泵吸入管和压出管上应设置进口阀和出口阀。出口阀主要起调节作用,可用截止阀或蝶阀。

3)水泵压出管上的止回阀,是为了防止水泵突然断电时水逆流,使水泵叶轮受阻而设置的。可用旋启式、升降式止回阀,也可以采用防水击性能较好的缓闭式止回阀。

4)为了有利于管道清洗和排污,止回阀下游和水泵进水管处应设排水管。

5)水泵出水管处安装压力表和温度计。

6)考虑管路的伸缩,可尽量利用管路转弯处的弯管进行补偿,不足时考虑补偿器。

说明：关于管道离心泵的技术数据,请查阅制冷、空调工程手册。

(6)离心水泵的常见故障(包括普通离心水泵)

1)离心泵不上水的主要原因：故障原因是进水管和泵体内有空气。

①水泵起动前未灌满水；看上去灌水已从放气孔溢出,但未转动泵轴将空气完全排出,致使少许空气还残留在进水管或泵体中。

②与水泵接触进水管水平段逆水流方向应用0.5%以上的下降坡度,连接水泵进口一端为最高,不要完全水平。向上翘起,进水管内会存留空气,降低了水管和水泵中的真空度,影响了吸水。(www.daowen.com)

③水泵填料因长期使用已经磨损或填料压得过松,造成大量水从填料与泵轴轴套间隙中喷出,其结果是外部空气就从这些间隙进入水泵内部,影响了提水。

④进水管因长期潜于水下,管壁腐蚀出现孔洞,水泵工作后水面不断下降,当这些孔洞露出水面后,空气就从孔洞进入了进水管。

⑤进水管弯管处出现裂痕,进水管与水泵连接处出现微小间隙,都有可能使空气进入进水管。

2)水泵转速过低：

①人为因素。有相当一部分用户因原配电动机损坏,就随意配上另一台电动机带动,结果造成了流量少、扬程低、抽不上水后果。

②传动带磨损。有许多大型离心水泵采用带传动,因长期使用,传动带磨损而松弛,出现打滑现象,降低了水泵转速。

③安装不当。两带轮中心距太小或两轴不太平行,传动带紧边安装到上面,致使包角太小,两带轮直径计算差错以及联轴传动水泵两轴偏心距较大等,均会造成水泵转速变化。

④水泵本身机械故障。叶轮与泵轴紧固螺母松脱或泵轴变形弯曲,造成叶轮位移,直接与泵体摩擦,或轴承损坏,都有可能降低水泵转速。

⑤电动机维修不良。电动机因绕组烧毁而失磁,维修中绕组匝数、线径、接线方法改变,或维修中故障未彻底排除也会使水泵转速改变。

3)吸程太大：有些水源较深,忽略了水泵的容许吸程,产生了吸水少或根本吸不上水的结果。要知道水泵吸水口处能建立真空度是有限度的,绝对真空时吸程约为10MH₂ O,而水泵不可能建立绝对真空。真空度过大,易使泵内水气化,对水泵工作不利。各离心泵都有其最大容许吸程,一般在3～8.5m之间,安装水泵时切不可只图方便简单。水流进出水管中阻力损失过大,蓄水池或水塔到水源水面垂直距离还略小于水泵扬程,但提水量小或提不上水,其原因常是管道太长、水管弯道多,水流管道中阻力损失过大。一般情况下90°弯管比120°弯管阻力大,每90°弯管扬程损失约0.5～1m,每20m管道阻力可使扬程损失约1m。此外,有部分用户还随意选择水泵进、出管管径,这些对扬程也有一定影响。

4)其他影响因素：

①底阀打不开。通常是水泵搁置时间太长,底阀垫圈被黏死,无垫圈底阀可能会锈死。

②底阀的过滤器网眼被堵塞,或底阀陷入污泥中造成过滤器堵塞。

③叶轮磨损严重。叶轮叶片经长期使用而磨损,影响了水泵性能。

④闸阀、止回阀有故障或堵塞,都会造成流量减小。

⑤出口管道泄漏也会影响抽水量。

3.膨胀水箱

当空调工作水系统为闭式系统时,为使水系统中的水因温度变化而引起的体积膨胀给予余量,以及有利于系统中空气的排除时,在管路系统中应连接膨胀水箱。为保证膨胀水箱和水系统的正常工作,在机械循环系统中,膨胀水箱应该接在水泵的吸入侧,水箱标高应至少高出系统最高点1m。膨胀水箱上的配管如图6-22所示,包括膨胀管、信号管、补水管(手动和浮球阀自动控制)、溢流管、排污管等,箱体应保温并加盖板。在寒冷地区,为防止冬季供暖时水箱结冰,在膨胀水箱上接出一根循环管,把循环管接在膨胀管的同一水平管路上,使膨胀水箱中的水在两连接点压差的作用下,处在缓慢流动状态。膨胀管和循环管连接点间距可取1.5～3.0m。

图6-22 水系统的膨胀水箱

1—信号管 2—溢流管 3—通气管 4—补水管 5—循环管 6—膨胀管 7—排污管

膨胀水箱的容积是由水系统中水容量和最大的水温变化幅度决定的,可由下式计算：

V_P=αΔtV_S

式中 V_P——膨胀管有效容积,即从信号管到溢流管之间高差内的容积(m³)；

α——水中的体积膨胀系数,α=1.0006L/℃；

Δt——最大的水温变化值(℃)；

V_S——膨胀水箱系统的水容量,即系统中管道和设备内总容量(m³)。

V_S值可按表6-3确定。

表6-3 膨胀水箱系统的水容量

注：供热时的数值,是指使用热水锅炉情况,如使用换热器时,可以取供冷时的数值。

4.分水器和集水器

分水器起到向各路分配水流量的作用。集水器起到由各分路、环路汇集水流量的作用。分水器和集水器是为了便于连接各个水环路的并联管道而设置的,起到均压作用,以使流量分配均匀。分水管和集水管的管径,可根据并联管道的总流量通过该管径时的断面流速v=1.0～1.5m/s来确定。流量特别大时,可增加流速,但不宜超过3.5m/s。

图6-23所示为分水器和集水管的基本结构,图6-24所示为分水器和集水管的外形。

图6-23 分水器和集水管的基本结构

图6-24 分水器和集水管的外形

5.过滤器

为了防止水管路系统的阻塞和保证水路系统中的设备和阀件的正常工作,在管路系统中应安装过滤器,用以清除水中杂物。通常过滤器应安装在水泵的吸入管和换热器的进水管上。过滤器有立式直通式、卧式直通式、卧式角通式及Y形过滤器。

工程上常用的是Y形过滤器,它具有外形尺寸小、安装清洗方便的优点。滤芯采用不锈钢制成,把水中杂质收集起来,用人工以不定期方式清除。

Y形过滤器有两种连接方式：螺纹连接如图6-25所示；法兰连接如图6-26和图6-27所示。过滤器本体除铸钢外,还有铜质和不锈钢产品。

图6-25 螺纹连接的过滤器结构

1—螺栓 2、3—垫片 4—封盖 5—本体 6—滤网

L—过滤器体总长 H—过滤器中心高

图6-26 法兰连接的过滤器结构

1—螺钉 2—螺栓 3—螺母 4、6—垫片 5—封盖 7—滤网 8—框架 9—本体

L—过滤器总长H—过滤器中心高 D—连接法兰最大外径 D₁—连接法兰螺孔最大中心直径 D₂—连接法兰最小螺孔直径 b—连接法兰厚度 n-d₀—螺孔最大直径

图6-27 法兰连接的过滤器外形

主要技术参数：

1)公称直径DN15～400mm；

2)工作压力1.0MPa；

3)试验压力2.0MPa；

4)介质温度≤220℃。

6.集气罐

水系统中所有可能积聚空气的“气囊”顶点,都应设置自动放空气的集气罐。滞留在水系统中的空气不但会在管道内形成“气堵”影响正常水循环；在换热器内形成“气囊”,使换热量大为下降；另外,还会使管道和设备加快腐蚀。集气罐是由直径为ϕ100～250mm钢管焊接而成,有立式和卧式两种形式,如图6-28所示。集气罐应安装在水系统中能聚集空气的最高点,顶部的排气管上设自动放气阀。

图6-28 集气罐的形式

1—放气管 2—进水管 3—螺塞 4—出水管 5—集气罐