生产冷却

生产冷却（精选十篇）

生产冷却篇1

1 生产废水回用为循环水补水可行性分析

热电部冷却系统采用循环冷却方式,所用冷却水为软化水(生水中去除了钙镁离子的水),及少量利用废酸再生交换床制出的H-Na水。冷却水水质较好,能很好地降低循环水的结垢问题,但其腐蚀性较生水高,再加上循环水塔距灰库很近且处在下风口,循环水的浊度较高,造成凝结器污堵和腐蚀严重,为此进行了循环水的旁滤和加药处理,为生产废水作为循环冷却水用提供了条件,收效显著的同时也造成循环水的水质指标有所降低[1,2,3,4]。

1. 1 生产废水作为循环水补水的水质实验分析

分析中不仅进行生产废水本身水质的分析,而且也包括实际工况 ( 组成循环水水种: H-Na水、软化水、工业废水) 下三种水混和后水质的分析,能否符合现工况下循环水的水质要求。

水样一(工况一): 100% 生产废水

水样二(工况二): 50% 生产废水 + 30% H-Na水 + 20% 软化水(所取比例体现回收利用水的优先权)

对这两种水样经过多次采样(配样)分析,试样结果汇总如下:

实验数据表明,无论是采用100% 生产废水还是配水,水质指标均符合循环水水质控制指标。并在此基础上进行了实际运行工况动态模拟实验。

1. 2 动态模拟试验

1. 2. 1 动态模拟试验方法

冷却水动态模拟试验方法是在试验室给定的条件下,用常压饱和水蒸气加热换热器,模拟生产现场的流速、流态、水质、金属材质,换热强度和冷却水进出口温度等主要参数,以评定水处理剂的缓蚀和阻垢性能[5,6]。

1. 2. 2 实验装置

冷却水动态模拟试验装置主要由换热器系统、冷却塔系统、自动控制和显示仪表系统、管路系统等组成。

1. 2. 3 试验水质

水质分析见表1。

1号系统( 工况一): 100% 生产废水

2号系统( 工况二): 50% 生产废水 + 30% 氢钠水 + 20% 软化水

1. 2. 4 水质稳定剂的应用指标( 厂方提供)

1) 系统加药量

5300: 30 ~ 40 mg / L

8104: 15 ~ 20 mg / L

6209: 10 mg / L

三种药剂的投加量均按补充水量计算。

2) 系统循环水中药剂控制指标

总磷: 7 ~ 11 mg /L

正磷: 4 ~ 7 mg /L

1. 2. 5 水处理药剂控制条件

水质稳定剂正常运行时投加浓度为5300 40mg / L、8104 20 mg / L、6209 10 mg / L,并控制系统的药剂指标,试验开始时系统基础投加药剂按正常投加量的4 ~ 5倍投加,不再单独予膜。试验过程中的系统基础投加是按照5300 40 mg /L、8104 20 mg / L、6209 10 mg / L的5倍水的加药量来加药的,在进行正常运转补药的过程中,加药量根据系统中的药剂控制指标投加[7],即总磷: 7 ~ 11 mg /L,正磷: 4 ~ 7 mg /L。

1. 2. 6 动态模拟试验控制工艺参数

动态模拟试验控制工艺参数见表2。

1. 2. 7 实验过程控制

工艺记录见表3。

分析项目及频率见表4。

1. 2. 8 试验结果

试验结束时水质分析见表5。

腐蚀率(mm/y)见表6

污垢沉积率(mcm)和年污垢热阻γSj(m2·℃ /w)见表7。

1. 3 动态实验结论

通过动态模拟试验,在同样的药剂同样使用浓度下(控制循环水中的总磷含量在7 ~ 11 mg /L,正磷含量在4 ~ 7 mg /L),两种工况水质对紫铜和不锈钢材质的腐蚀控制都较好,对碳钢材质的控制方面,工况一的水质要比工况二的水质其抗腐蚀能力强,效果略好; 抗沉积方面,工况一比工况二要差,但差别甚微,因此,两种工况使用的缓蚀阻垢剂均可保障生产系统安全运行。在实际生产运行过程中,考虑到经济性问题,当生产废水足量供应时,则全部用废水作为补充水; 若生产废水供应量不足,则按工况二操作。

2 生产废水回用为循环水补水实施的系统改造

2. 1 生产废水泵入口管吸入口方向的改变

由原来的垂直向下吸入水改变为水平方向吸入水(见图1),目的是减少泵吸入水时对池底沉积的淤泥和杂质的吸入,提高泵入口水的清洁度。

2. 2 生产废水回用系统改造

改造后生产废水泵的出水一路与H-Na管相连直接供水至循环水沟,另一路进入软化水箱,还有一路外排(见图2),一旦生产废水超标便对外排放。

3 生产废水回用为循环水补水实施后的保证措施

对于生产废水回用而言,最大的问题是含油量超标,通过长期监测发现,在正常工况下,其水质含油量在循环水控制指标(≤5 mg /L) 以下,只有在异常时会发生含油量超标的情况。为此,制定了严格的监督和预案制度,确保生产废水的安全回用。运行监督项目见表8。

1) 生产废水启动前取样化验水质,如水质不合格禁止启动。

2) 运行班启动前检测生产废水p H,目测含油量。如有可见油,应关闭生产回水回收阀门,通知车间处理,并做好记录。

3) 明确生产废水运行期间监测项目

在运行监督的基础上,水化验室每周按表8要求对水质进行全分析,发现异常及时通知车间。

4) 生产废水每次运行最长时间不能超过2 h

早班8点、13点分两次投运生产废水,运行2 h后停止回收。如果生产废水池水位低于2 m应提前停止生产废水的回收。

4 事故处理

4. 1 生产废水含油量超标事故处理

1) 当生产废水中含油量超标时立即停止生产废水泵运行,关闭生产废水去软水箱和氢钠水管门,停止生产废水回用。

2) 如当时正向软水箱送水,则立即取样化验软水箱水质,若水质超标,立即联系值长,停止软水泵运行,开启软水直送联络门,关闭软水箱入口门,改为由软化器对循环水沟直接补水方式,开启软水箱排污门,将水放净后对软水箱进行油净化处理,合格后恢复软水箱运行,加强软水箱水质油含量监测,水质合格后,恢复软水箱运行。

3) 立即联系生产部, 清除油污染源头, 对生产废水排放沟道进行清油处理; 同时生产部对化学生产废水池进行清油处理,油清除要彻底,水面上不能见到浮油; 必要时要加入油分散剂、消泡剂,直至水质化验合格,生产废水恢复使用。

4. 2 循环水含油量超标事故处理

立即通知值长,对循环水进行放水、换水处理,通知生产部打捞水塔内浮油,必要时加入油分散剂、消泡剂,尽快使水质得到改善,直至循环水水质合格。在对循环水进行放水、换水时,要严格监控水沟液位,确保设备平稳运行。

5 生产废水回用效果检查

生产废水回用前一个月循环水分析数据与回用后一个月循环水水质分析数据见表9。

表9数据表明,回用前后循环水水质变化不大,生产废水回用不会影响循环水的水质。

6 收益

自生产废水投运以来,年约可回收利用10万t生产废水至循环水沟。节约软化水10万t,每吨软化水按5元计,收益: 100 000×5 = 50万元。同时减少外排废水10万t,其节能和环保效果非常显著。

摘要：为了更有效的利用装置排出的生产废水,使之变废为宝,在对生产废水进行水质分析和小型动态模拟试验的基础上提出,将生产废水回用为循环水补水的方案。通过对系统的改造已实现回用,每天可回收300 t左右的生产废水至循环水沟,其经济效益和节水效益非常显著,在减少排放和环保方面意义非常重大。

生产冷却篇2

自古以来，糕点食品就以其香甜可口等特点深受我国人民群众的喜爱。糕点食品不仅是我国传统节日探亲访友的馈赠佳品，而且，随着社会的发展，它现在已经成为人们日常生活中不可缺少的餐点。

糕点是以面粉或米粉、糖、油脂等为主要原料，配以蛋、乳品等辅料、馅料和调味料，经和面、成型、熟制（烤、炸、蒸）等方式加工制成。我国的糕点生产具有悠久的历史，糕点品种多达3000余种，其中月饼、桃酥、蛋糕等糕点是典型的代表。

在我国，糕点食品主要在有固定场所的企业和店内生产，以包装或散装的形式出售。但是，纵观国内糕点食品市场，产品质量参差不齐，除大中型企业产品质量较好外，市场占有率在一半以上的小型企业和小作坊所生产的产品存在较严重的质量问题，这些问题集中体现在糕点的可食性不符合质量要求，有可能对人体造成危害。食品专家周立法先生在市场调查的基础上，根据糕点食品生产技术经验，把该类质量问题的现象、产生的原因及控制和预防措施综述如下：

一．主要质量问题

1.1感官指标不符合要求，如产品夹生或产品呈焦糊状、有异物或有辛辣的哈喇味等异味现象，食用后有可能发生呕吐，其中某些现象还有致癌作用；

1.2砷、铅、黄曲毒素霉B1等卫生指标超标，会有强烈的致癌作用；

1.3食品添加剂超量、超范围使用，会导致多种疾病的发生，有些还可能有致癌作用； 1.4菌落总数、大肠菌群、致病菌等微生物指标超标造成发霉发粘现象，食用后会造成腹泻；

二．原因分析：

2.1产品烘烤或油炸的温度和时间不够导致产品夹生，烘烤或油炸过度则造成产品的焦糊状；异物或异味现象是由于对使用的原辅料控制不严所导致，如使用含砂量超标的面粉；配料和面时将绳头、包装碎片、沙土或鸡蛋皮带进去；工器具未清洗干净造成异味，产品同其它有异味的非食用材料混存，造成异味，使用的油脂或油脂含量较多的果仁等物料已酸败导致辛辣的哈喇味，这是油脂酸败（酸价、过氧化值超标等）后所产生的酸、醛、酮类以及各种氧化物造成的，如小作坊生产的劣质油脂或来历不明的地沟油，陈旧变质的果仁等；产品储存期超过保质期或温度过高等因素造成油脂酸败；

食品物料在加工成型、杀菌之后，一般需经过冷却后再包装。由于许多糕点生产企业的规模都不大，很难在洁净的车间环境下对产品进行自动无菌包装。许多经高温处理的糕点食品，在冷却和包装过程中，仍与车间内的空气直接接触，如果此时车间空气中含有较多的微生物，则这些微生物就会附着在食品表面，再次污染食品、导致食品在贮藏期内发霉变质。因此，提高冷却和包装两个环节的车间内空气的卫生质量，就可有效预防霉菌等微生物二次污染问题的发生、防止糕点霉变、延长糕点食品的保质期。

在安全工作中，最为主要的就是要采用更加安全高效的消毒灭菌方式对整个糕点的生产过程进行有效的消毒灭菌。但是糕点类的食品的消毒灭菌工作有其独特性，不能简单的采用化学喷洒的方式，采用添加剂防腐剂的方式也被业内称之为一把“双刃剑”。那么，该采用什么样的方式才能对整个糕点的生产过程都进行有效的消毒灭菌呢？动态消毒灭菌技术以其消毒灭菌的不间断性，被很多食品企业所广泛采用。据上海康久消毒技术有限公司工程师周立法介绍，这种消毒灭菌技术的杀菌原理是通过特殊的脉冲信号使NICOLER发生腔产生逆电效应，生成大量的等离子体。在负压风机的作用下，污染空气被抽进发生腔内，带负电细菌被分解击破，整个杀菌过程只需0.1秒，再经药物浸渍型活性炭等组件二次杀菌过滤后，受控环境保持在“无菌无尘”标准。由于在对车间消毒时，人可同时在车间内工作，所以，该杀菌技术也可称作为“食品动态杀菌机”。

2.2砷、铅、黄曲毒素霉B1等卫生指标超标同样也是由于使用了不合格的原辅料造成的； 2.3糕点食品在生产中使用的食品添加剂较多，如甜味剂、食用香精、食用色素、膨松剂，防腐剂等，生产厂家未按照GB 2760-2007《食品添加剂使用卫生标准》的要求添加，如超量使用甜味剂导致甜味不正常、超量使用明矾膨松剂导致铝含量超标、超量使用苏打类膨松剂导致味发苦发涩等，更有甚者使用了能够对人体造成严重危害的非食用色素——工业染料如染衣料、苏丹红等；

2.4冷却和包装工序环境卫生质量差及储存环境不当等因素造成菌落总数、大肠菌群、致病菌等微生物指标超标；三．控制和预防措施：

3.1生产用水应符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求；采购合格的原料，索取相关质量证明并验证合格后才可投入生产；在生产中按工艺要求配料和面，避免将非食用材料混入；工作完成后及时清理、清洗工器具；产品库房内不得有其它杂物或有害物质堆放，以避免受到污染；

3.2 严格按照GB 2760-2007的标准要求使用食品添加剂，不得添加非食用材料； 3.3在生产中严格执行糕点生产操作规程，保证产品烘烤或油炸温度和时间，既不能不足造成产品夹生，又不能过度造成产品的焦糊；

3.4糕点是直接入口的食品，必需确保冷却和包装工序环境卫生质量，防蝇虫、防尘、防潮设施完善，员工个人卫生符合食品生产要求；产品应储存在防潮、环境温度符合要求的库房，并离墙离地存放，先进先出。

生产冷却篇3

［关键词］变压器发热与冷却冷却方式分析改造

1 概述

广州供电局茶山变电站的2台主变是1995年12月投运的，型号都为SFPSZ7-180000／220的变压器，冷却装置原配套由6台YF-200强油风冷却器组成的，冷却方式为ODAF，存在的主要问题是当时所有连接管路都为法兰硬连接，运行后由于导油管路较长法兰连接处渗漏油，油泵转速为1450r／min的高速油泵。法兰连接处渗漏油对高速离心泵运转后形成的巨大负压向变压器内微量进气，是变压器绝缘降低的致命危害，高速油泵运转后产生的金属颗粒又是影响变压器安全运行的一大隐患，基于以上缺陷。按25项反措经过对原变压器的油循环结构进行进行分析论证，在现场进行取消强油风冷却装置改造为自然风冷却装置，冷却方式改为ONAN／ONAN，根据茶山变的冷却方式改变，要对冷却装置的导油结构的也要进行改变，对强油风冷改造为自然冷却改造前的变压器发热及冷却过程细节的问题进行整理、分类，分析原因，并总结了冷却装置改造全过程的注意事项及现场安全施工工艺措施，供同行参考并进行更深入的探讨与分析。

2关于变压器的发热和冷却过程

2．1变压器的发热与冷却

变压器在运行时有一部分电磁能量转化为热量，无论油浸式变压器或是干式变压器，它们在运行的过程中，由于有铁耗与铜耗的存在，这些损耗都将转换成热能而向外发散，从而引起变压器不断发热和温度升高。

变压器的冷却装置是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散发出去，保证变压器安全运行的重要装置之一。由于变压器的损耗的增加与容量的3／4次方成比例，而冷却表面的增加只与容量的1／2次方成比例，因此像我局的180MVA这样大容量的三线圈有载调压变压器必须采用专用的冷却装置，本次现场将2台180MVA主变的强油导向风冷却改造为自然冷却在结构上进行可行性的分析与探讨。

变压器的冷却介质为变压器油，冷却器出力依靠油的循环量和循环速度与散热风机的风量来实现。铁心和绕组运行后温度升高的热量传到周围的介质中去，从而使周围的介质温度升高，此时，通过潜油泵的工作将介质通过冷却器的散热风机将介质的温度降低后回到变压器，故本身温度上升的速度将逐渐减慢，经过一段时间后，绕组及铁心温度最终达到稳定状态，而不再升高，存在的缺陷是当强油风冷却器故障时，不论是潜油泵还是风机全停时，此时的介质温度无法降低，必须停主变，不符合现在无人值守站的要求。

2．2主变的强油循环改造为自然循环冷却的可行性分析

本次改造的茶山站SFPSZ-180000／220主变在绕组结构形式上原设计为强油循环冷却的高、中、低压的绕组类型为饼式绕组的四面散热结构，而我们国家标准要求目前的自然循环冷却结构的绕组也是这种结构。从变压器冷却系统的油循环结构上其不同的是有两个方面：

(1)油箱带导向油道，我们这次现场将导向油道改造为自然循环油道。

(2)绕组的下部为防止循环油短路加了档油隔板，我们按照自然循环结构现场改造。

(3)当绕组及铁芯附近的油被加热之后，就会自动向上流动，而冷却后的冷油则向下流动，这就是油的对流作用(油的热传导性能很差，主要靠对流)，从而使整个变压器油箱中的油温升高。依据热油总向上流动，冷油向下流动的道理，我们通过以往对150MVA变压器改造后的运行数据，结合本次180EVA主变的可行性分析将原变压器的冷却方式和冷却装置改造是可行的。

3 将强油风冷装置改造为自然冷却装置的分析与探讨

3．1两种冷却方式的温升计算

将强油循环风冷却系统改造为由片式散热器组成的自然冷却系统，改造后主变的型号为：SFSZ7—180000／220，取消ODAF这种冷却方式，改造后的冷却方式为ONAN／ONAF。以ONAF(180MVA)及ONAN(126／63MVA)这两种冷却方式长期运行时温升计算如下。

(1)本产品选用PC-2800×26片式散热器30只，其中2只备用。散热面积(吹风)：44.62×28＋37.29×2=1323.94m2(不考虑油箱散热面)

75℃时变压器最大损耗(17分接，高、中运行)：

145600＋578800=724400W

热负荷：q=724400／1323.94=547.16W／m2

绕组表面的油平均温升：τ1=kqⁿμ^0.25=0.16×547.160.8=24.81K(若油温超过60-70℃时，可忽略油的绝对黏度“的影响)

油顶层温升：τ3=1.2τ1＋τc=1.2×24.81＋5=34.77K＜55K

绕组对空气温升：τ2=τ1＋τy=24.81＋25=49.81K＜65K

通过调取变压器的原设计数据按照30组片式散热器组成的新冷却系统进行计算，计算改造后的油浸式变压器在额定负载下，绕组的平均温升为49-8loC，按照计算机模拟计算最热点温升为63.4℃，平均环境温度20℃，则最热点温度为83.6℃，小于A级绝缘变压器最热点温度98℃的规定，从理论计算得到了肯定。

(2)冷却装置改为自然冷却取消潜油泵，必须保证的是器身内的热油循环与原来有导向结构的时间一致，其二是油的循环量比原来大保证绕组表面热负荷与自然冷却装置的散热面积匹配来交换冷却，其三油的循环路径越短越好，因此对油箱的改造要有温升和油膨缩来计算，其四考虑外绝缘距离和美观安全。

散热器上、下部的主导油集油管选用φ200mm的Q235-B钢管用于增加油流量、加快热交换量，支导油管采用φ150mm的Q235-B钢管24根均匀分布变压器的上、下部，根据原变压器结构的特点以提供最短的油循环路径，确保无死油区。支架选用可拆式的，根据主变的原始设计数据，采用安装在变压器本体的结构，由沈变根据原来的油箱结构进行设计，保证强度、安装尺寸、外绝缘距离和美观(参见图1)。

3．2新老冷却器的性能对比

更换YF1-200冷却器为新型片式散热器，新、老冷却器的性能对比如下：

PC-2800×26型膨缩式散热器30组，PC型散热器是由1mm厚特种拉伸钢板的波形冲片，借助于上下集油盒(管)经焊接组装而成，它比圆管散热器省料、重量轻，还可节省变压器油，为了增加散热效果，采用底吹风结构，它的空气流动阻力最小，具有很高的强度和优良的防腐性能。翅片整齐美观、风阻小、导热性能好，片

型设置强化传热装置，传热效率高，辅机损耗低。它的结构为单程流路，具有结构简单、效率高、阻力小、噪音低、相对重量轻、体积小、耐腐蚀、无负压等优点。

(1)PC型散热器的实际冷却容量为(温升40K)44kW，风机采用8极电机、转数750r／min，可采用自冷、风冷两种方式。而YF1-200冷却器的实际冷却容量为(温升40K)200kW，扬程7m，油流量100 m3／h，风流量533m3／min，油泵采用4极电机、转数1450r／min铁泵单回路冷却器。因此对于强油导向的变压器更换后的冷却装置，由于结构改变循环油流量大，冷却容量大，而油流速低于原变压器油流速，所以冷却效果要好于原来的冷却效果。

(2)PC型散热器采用自冷时运行无噪音，采用风冷运行时噪音为58dB，而YF1-200冷却器运行噪音83-3dB，因此更换冷却器后可有效地降低变压器运行时的噪音。

(3)原6台YF1-200冷却器同时运行时，冷却器的总损耗为36kW。改造后15台散热风机同时运行时，冷却器的总损耗为26.6kW。如按年平均运行7200小时，则每年可节电(36-26.6)×7200=67680kWh。

(4)一台YF1-200冷却器使用2台BF-9Q6风机，由冷却器至主导油管共有12个密封面，6台冷却器共有72个密封面，12台风机。一套PC型散热器共使用15台风机，由散热器至主导油管共有2个密封面，30组散热器共有60个密封面。因此，改造后减少了6台潜油泵、6台油流继电器、12个密封面，减少了渗油点，减少了检修工人的劳动强度，降低了附件的故障率。

4冷却系统的现场改造的工艺要求

本次改造计划停电15天，因此在改造项目确定前施工方已在沈变组件厂，按照设计要求完成风冷却装置的整体制造及预装工作，尤其是改造过程的细节落实必须按照设计进行，外部导油管路与变压器上部连接部分的焊接及清理都比较容易。而下部导向油槽的瓶颈进口处开φ200mm的孔并焊接连接管头工艺就比较复杂了，吊罩后将下节油箱导向油槽中的油全部排净，每个进口处要用5kg左右的面粉团将导向槽与进油口进行第一道封堵，第二道封堵材料采用石棉部浸泡后风吹至半干进行封堵，切割枪采用专用的工具进行，切割后清理进油口后。重复进行封堵后焊接管头，整个过程必须执行严格的现场工艺才能保证安全。

其次，最重要的是将强油冷却的绕组挡油隔板改为自然冷却的散热形式，保证自然循环的油道畅通。盛泰沈变公司采用改制了的钻铣刀、旋转挫等专用工具在改造过程中，通过现场经验丰富的大修技术人员严格按照制定的工艺路线施工，仅用3h就完成了器身的改造，实现了在8h内扣回变压器钟罩的合同约定(参见图2)。

5结束语

现场对冷却系统的导油管路和器身整体改造，改造仅用15天就重新投入运行，不仅现场的工期段，相对于返厂改造节约了大笔资金，而新的风冷却系统实现了自动控制，实现了噪音低符合环保要求，辅机损耗低实现了节能的要求，免维护，热交换介质的变压器油采用自然循环，无须油泵循环，不用担心油泵扫膛、油流指示不准确等故障，可以带电冲洗散热器，无后顾之忧，消除一大隐患，潜油泵的运行在变压器的冷却介质中，一旦发生扫膛或短路缺相对变压器油的污染，散热风机根据负荷和油温进行启动，工作时间短。保证了主变的安全运行。也减少了运行工人的劳动强度，实现了220kV变电站无人值守的要求，改造后完全满足该主变的设计要求和长期安全运行。

循环冷却水系统生产运行问题分析篇4

循环冷却一般采用敞开式循环冷却水系统,冷却水用后通过冷却塔或其他冷却设备进行再冷,以循环再用。然而冷却水在循环过程中要与空气接触,部分水在通过冷却塔时会不断蒸发损失,因而水中各种矿物质和离子含量也不断增高,导致水质恶化,使循环冷却水系统产生腐蚀、结垢及产生附着物和菌藻等问题,影响系统的正常运行。

1 循环冷却水运行过程中问题产生的机理

1.1 冷却水中附着物的形成

循环冷却水系统中附着物的组成通常很复杂,可把附着物分为水垢和污泥。水垢是以盐类化合物组成的沉积物,其组成主要是一些难溶性的化合物,如碳酸钙、硫酸钙、磷酸镁和硅酸镁等。污泥可以遍布冷却水系统的各个部位,尤其是水流滞缓的部位,例如冷却塔水池底部。

1.2 冷却水中悬浮物的形成

冷却水中的悬浮物主要成因:水源沉清处理的效果不佳,以致泥沙、氢氧化铝、铁的氧化物等悬浮物进入循环冷却水系统;冷却水系统运行时处理的工艺条件不当;水通过冷却塔时,将空气中的杂质带入冷却水系统。

1.3 冷却水系统中微生物的滋长

冷却水系统中真菌大都属于藻状菌纲,大量繁殖后形成棉团状物附着在金属表面上,影响换热器热交换、堵塞管道。影响微生物在冷却水系统中的因素主要有温度、换热管洁净程度和光照情况。多数微生物的繁殖生长温度为20 ℃左右,如高于30 ℃,大部分常见微生物就会死亡。在洁净的换热器管路中,微生物也不易生长。光照对水中藻类的繁殖和生长也有很大关系,即光照越强,藻类越容易繁殖,所以藻类易于在冷却塔内出现。

1.4 腐蚀问题的产生

循环冷却水系统中的悬浮物是加速冷却设备腐蚀的重要因素[1]。由于回用污水中的有机物、氨氮、硫化物、含盐量、氯离子、硫酸根离子等物质的浓度比新鲜水高,循环冷却水在系统循环浓缩后,对水质稳定性产生了较大的影响,腐蚀性大大增强,同时对微生物繁殖提供了更加有利的条件[2]。

目前,国内外对于局部腐蚀形成机理的研究,大部分都认为点蚀形成的原因一是与腐蚀产物膜的不均匀致密有关;二是与流体流动对腐蚀产物膜的破坏有关。在不同流速的作用下,腐蚀产物膜薄弱的地方先出现破损,露出没有腐蚀产物膜保护的基体,这部分将会有较高的腐蚀速率[3]。

2 解决办法

2.1 水垢的控制

循环水系统中最易生成的是碳酸钙,水垢控制即是防止碳酸钙的析出,一般采用以下几类方法[3]:

(1)从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子。目前常用的软化方法有两种:一是离子交换树脂法,该法适于补充水量小的循环水系统用;二是石灰软化法,即投加石灰。该方法成本低,适于原水(尤其是暂时硬度大的结垢型原水)钙含量高,补充水量较大的循环冷却水系统。

(2)加酸或通入CO2 气体,低pH 值稳定重碳酸盐。使下列平衡左移。

$C Ο_{2} + Η_{2} Ο \overset{}{\to} 2 Η^{+} + C Ο$ $_{3}^{2 -}$

加酸法目前仍有使用,关键是控制好加酸量,否则酸量过多会加速设备腐蚀。通CO2 气体同样应注意控制好pH值,否则循环水通过冷却塔时,由于CO2溢出,CaCO3在塔内结晶,堵塞填料,形成钙垢转移现象。

(3)投加阻垢剂:在循环水中投加阻垢剂,破坏的结晶增长过程,以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多酸盐、有聚磷酸盐、聚丙烯酸盐等。

2.2 悬浮物的控制

(1)对循环水进行预处理

清洗和预膜工作被称为循环水系统化学处理的预处理。对于新系统,主要是清除设备和管道中的碎屑、杂物和尘土以及冷却设备的锈蚀和油污,以便提高预膜效果,减少腐蚀和结垢。对于老系统,主要是清除冷却设备中的垢、黏泥和金属腐蚀产物。循环水系统的预膜是为了提高缓蚀剂的成膜效果,常在循环水系统开车初期投加较高的缓蚀剂量,待成膜后再降低药剂浓度维持补膜。

(2)增大浓缩倍数

在敞开式循环冷却水系统,由于蒸发、风吹,系统中的一部分不含盐分的水会损失掉,导致系统循环水中的各种矿物质和离子浓度越来越大。为了使循环水中的含盐量维持在一定的范围,必须不断地补充新鲜水,排出浓缩水。提高循环冷却水浓缩倍率的途径主要有水质稳定剂处理法、加酸降碱度法、旁流过滤法、补充水石灰处理法、补充水弱酸阳床处理法和补充水反渗透膜法。

(3)投加分散剂

将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中,随水流流动而不沉积,从而减少污垢对传热的影响,部分悬浮物还可随排污排出。

(4)增加旁滤设备

旁滤水处理目的是保持循环水水质,使循环水系统在满足浓缩倍数条件下有效和经济地运行。循环冷却水处理系统设计中有下列情况时,应考虑设置旁滤水处理设施:设定的浓缩倍数超过允许指标;存在外界污染(如空气中飘尘);工艺物料泄漏及其他污染物;需要去除下列杂质的一项或几项的:悬浮物、生物粘泥;含其它有害污染物质和油类污物等。

2.3 循环冷却水系统金属腐蚀的控制

循环冷却水系统金属腐蚀的控制方法常用的有以下四种:

(1)添加缓蚀剂

缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂,不改变腐蚀介质的性质,不需特殊投加设备和对设备表面进行处理,因此使用缓蚀剂是一种经济效益高且适应性较强的金属防护措施[4]。缓蚀剂的作用机理主要有钝化作用和吸附成膜作用两种。钝化作用是指改变金属表面元素的结构及化学性质,从而起到保护作用。吸附成膜是利用缓蚀剂和金属之间的吸附作用,使其沉积在金属表面,形成一层保护膜,阻止腐蚀性介质和金属表面的接触,降低腐蚀速率。

(2)提高循环水的pH值

提高循环水的pH值是使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大且易于钝化,从而控制设备腐蚀。但提高循环水的pH值后,循环水水垢倾向增大、设备腐蚀速度下降,以及导致某些缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。

(3)选用耐腐蚀材料的换热器

比如聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器,但由于换热效果差,很少使用。

(4)用防腐涂料涂覆,通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH 值缓冲作用来保护设备不受腐蚀。

2.4 循环冷却水系统微生物的控制

微生物大量繁殖会产生微生物黏泥沉积在换热器管的表面,从而降低工厂产量。流体流动可以供给微生物养分,并移走产生的废物。增加流速可使紧靠生物黏泥的流体层流底层变薄,从而使养分的传递速率及废物的移出速率增大,使生物黏泥增厚。综合考虑流速对腐蚀结垢的影响,循环水的流速宜选择在1.0 m/s,此时的瞬时污垢热阻值、沉积率、垢层厚度达到最低值[3]。温度对生物膜的生长也具有很大影响。

对循环水系统中的微生物引起的腐蚀、粘泥的控制方法有:选用耐腐蚀设备;控制循环水中的含氧量、PH值、悬浮物和微生物养料等指标[5,6];在防腐涂料中添加杀生剂[7],抑制微生物的生长;采取冷却水水池加盖等措施,防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理,以及颇有前途的噬菌体法等。

3 结论

循环冷却水占整个工业用水的80%左右[8],且对水质要求并不苛刻,将深度处理后的污水回用于冷却水系统具有很大的潜力。在实际应用中需要根据原水水质、循环水量级温升、补水水质和价格、使用循环水的换热器设备材质等实际情况,综合考虑经济效益和环境效益,选择适宜的措施,制定出经济、实用、可行的循环水处理方案。但这些传统的方法,有时不能从根本上解决盐浓缩引起的问题,且投加各种水处理剂的操作复杂、药剂费用高,使循环水浓缩倍数不高,运行管理成本较高,还需要我们进一步的研究和探讨。

摘要：循环冷却水是我国化工、电力、冶金等工业生产中非常重要的一部分,确保循环冷却水系统正常、稳定的运行意义重大。本文简述了我国循环冷却水系统运行过程中存在的腐蚀、结垢和微生物黏泥等问题,并对问题产生的原因、机理以及相应的解决措施进行了简单的探讨。

关键词：循环冷却水,腐蚀,结垢,微生物黏泥

参考文献

[1]周菊芬.工业循环冷却水系统旁滤水量的确定[J].科技创新导报,2011(27).

[2]徐庆轶.炼油厂污水回用于循环冷却水系统的工业试验研究[J].工业用水与废水,2011,42(1):32-34.

[3]刘芳,张桂芝,夏璐,等.操作条件对循环冷却水系统腐蚀和结垢的影响[J].化工进展,2011,29(4):772-781.

[4]安洋,徐强,任志峰,等.工业循环冷却水中不锈钢点蚀缓蚀剂的研究[J].电镀与精饰,2011,33(7):1-4.

[5]沈红,袁斌,邓梅.合成氨系统中循环冷却水的腐蚀与控制[J].科技创新导报,2011(20).

[6]刘芳,张桂芝,赵朝成,等.循环冷却水系统操作条件对其中生物黏泥成分及性能的影响[J].石油学报,2010,26(3):456-460.

[7]何嘉.浅谈控制电厂循环水系统微生物腐蚀和粘泥的措施[J].新疆化工,2010(1):35-37.

加热与冷却篇5

张颖娟教学目标：

1、认识到加热和冷却除了可以改变物体的形态外，也会改变物体的体积。

2、知道绝大多数物体具有热胀冷缩的性质。

3、能用热胀冷缩解释生产、生活中的一些现象。

重点：认识到加热和冷却会导致物体的体积发生变化。（固体、液体、气体都具有热胀冷缩的性质。）难点：设计气体的热胀冷缩实验

教学准备：

1、固体热胀冷缩实验装置（铜球、铁圈等）、酒精灯、火柴、实验记录表、水槽、湿抹布、2、为每组准备：液体热胀冷缩实验装置（锥形瓶20个、细塑料管、胶塞）、冷水，热水，红墨水、烧杯20个、酒精、暖壶（内装热水）。

3、烧瓶、插有弯玻璃管的胶塞、气球、空瓶子、热水、滴管、乒乓球、4、多媒体课件教学过程：

实验导入，提出问题

师：同学们，你们都看到过我们学校综合楼前面美丽的喷泉吧？那你有没有见过自己制造的小喷泉？想不想亲自看看？（想）好！那我就为大家做个“小喷泉”，用一个烧瓶，里面装一些水，为了便于观察，我把水染成了红色，现在我往这个烧瓶上倒热水，请大家仔细观察。（教师演示“喷泉实验”：水从塑料管中喷出来，形成一个小喷泉）

师：你观察到了什么？有什么疑问吗？

生：为什么往烧瓶上倒热水就会使里面的水喷出来？

生：水是怎样出来的？可能和什么有关？

生：……

师：是呀，为什么往烧瓶上倒热水就会使里面的水喷出来？“小喷泉”里到底隐藏着什么样的科学奥秘呢？这节课我们就继续研究第3课《加热和冷却》（板书课题）。看看加热和冷却除了像我们上节课研究的，可以影响物体的形态以外，还会对物体产生什么影响。（明确本课学习目标）自主探究，解决问题

一、认识加热和冷却对气体体积的影响

1、谈话：真不错，同学们都有自己的大胆猜想，猜想对于科学研究非常重要，我们的很多科学研究都是从大胆的想象开始的。

2、提问：烧瓶中的空气看不见，我们怎么知道它有没有膨胀或收缩呢？能想出观察的办法吗？请同学们小组讨论，看看你们组能不能自己设计实验来证明自己的猜想，我们比比看，哪个小组的同学想出的办法最多，最有想象力和创造性。

3、提示：设计之前请大家先思考以下几个问题：

（1）用什么来装空气进行研究？（师将学生的回答进行整合，并将物品呈现出来。例如：可以用烧瓶、气球、软塑料瓶、软包装饮料盒、易拉罐……）

（2）怎样才能有利于观察？（空气的体积变化不容易观察，所以无论什么容器都要设法密封。密封的材料有胶带纸、橡皮泥、橡皮塞等。通过密闭容器的凹凸变化来发现空气的热胀冷缩性质。当密闭的容器变凹时，说明空气体积缩小了。当密闭的容器变鼓时，说明空气体积膨胀了。）

（3）用什么方法使空气受热或受冷（将学生回答的问题进行归纳整理，并呈现出来。例如：最简单的方法就是用热水和冷水，使用烧瓶只要用手捂就可以看到明显的效果。）

（4）可以在实验记录表中画出你们的想法，等会请小组汇报。

4、各小组自行讨论，设计实验方案。（放轻音乐，音乐停，时间到，学生自然停止即可。小组自行讨论时教师适时加以指导）

5、说说你们组的实验方案，如果我这儿正好有合适的材料，你也可以上来边讲解边演示。

参考方案：

（1）在烧瓶口套上一个气球，把烧瓶放入热水中我们就会发现气球鼓起来了，再用冷水浇又会瘪下去，这也能证明气体热胀冷缩，（2）取一个带胶塞的烧瓶，注意烧瓶里有什么？（空气）用滴管在玻璃弯管中滴入红色的小水柱，把空气封住，再用手握住烧瓶，加热烧瓶内的空气，看到水柱往外移，说明了什么？（空气受热体积膨胀了）向里移呢？（说明空气受冷体积收缩了。）

（3）用瘪乒乓球，放入热水，里面的空气受热会膨胀，使乒乓球鼓起来。

（4）将烧瓶倒插在水中，用手捂烧瓶，看到有气泡从烧瓶中冒出。

（5）取一个带胶塞的烧瓶，将塑料管尖上抹上肥皂水，将烧瓶放入热水中，肥皂泡被吹大了，再放进冷水里观察肥皂泡变小。

……

6、这些实验说明了什么？

7、板书：空气受热时体积会膨胀，冷却时，体积会收缩，我们把这种现象叫做热胀冷缩。也就是说，空气有热胀冷缩的性质。（板书：气体热胀冷缩）

8、解释：现在谁来解释一下喷泉实验的原理？（烧瓶里面装了少量的水，当热水倒在烧瓶上时，里面的空气受热膨胀，占据的空间多了，就将下面的水压入玻璃管后喷出来，形成喷泉。）

二、认识加热和冷却对液体体积的影响

1、谈话：气体在加热或冷却时体积会发生变化，液体比如水，在加热或冷却的情况下体积也会发生变化吗？（同学们平时都见过或者亲自烧过开水，大家有没有发现，装满水的水壶里的水沸腾后，壶里的水常常会往外溢。这是为什么呢？水在加热后到底发生了什么变化?）（生预测）

2、生进行猜想：可能水有热胀冷缩的性质。

3、实验：刚才我们所说的仅仅是猜想，还需要通过实验来验证。我用锥形瓶代表水壶，在锥形瓶内装满水，用中间插有细塑料管的胶塞塞紧瓶口，因为胶塞要占据空间，所以这时红色的水会上升到塑料管中，我们用黑皮圈在塑料管的液面处作一个记号。把锥形瓶分别放入盛有热水和冷水的烧杯中，观察水在加热和冷却的情况下到底会有什么变化，可以吗？

现在每组桌上都有一套这样的实验装置，一个烧杯里已经装好冷水，等一会我去倒热水，在实验中我们还应该注意什么？

生：①注意安全，小心热水。②同学之间要注意分工合作。③仔细观察实验现象，液柱有什么变化？④做好实验记录。⑤实验后收好实验材料。

师：好，等我给你们组倒好热水后，就可以开始实验了。

（生实验并记录，师倒热水后，巡视指导）

师：请各组的材料员把实验材料都放好，说说在实验中，你们观察到了哪些现象？通过实验，你们认为加热和冷却能不能够使水的体积发生变化？

4、汇报实验结果。

（1）“我们发现锥形瓶放入热水中后，塑料管里的水位上升了；锥形瓶放入冷水中后，塑料管里的水位下降了。”

（2）塑料管内的水位上升，说明水发生了什么变化？（水的体积变大了）是不是锥形瓶里的水突然增多了？为什么？（不是，因为锥形瓶是密封的，没有往里面加水。塑料管内水位上升，只能是因为水的体积变大了。体积变大叫做体积膨胀。）塑料管内水面下降，说明水发生了什么变化？（说明水的体积变小了，体积减小也叫体积收缩。）

（2）锥形瓶里的水在什么条件下体积膨胀，在什么条件下体积收缩？（3）你能把水的体积变化和所需要的条件联系起来，说说水有什么性质吗？

5、小结：通过以上实验，说明水有受热体积膨胀、受冷体积收缩的性质。也就是说，水也有热胀冷缩的性质。

6、现在你能用学到的知识解释一下，烧开水时，壶里的水为什么会溢出来？（壶里的水受热体积膨胀了，所以会溢出来。）

7、水有热胀冷缩的性质，那其他液体有没有这种性质呢？老师这里给大家提供了醋、酒精、油、牛奶（出示），现在请小组长前来任意选择一种，用同样的方法来实验，注意观察实验现象。

（学生选择液体来实验，师再倒热水。）

8、小组汇报实验情况。你们组是用什么液体来实验的？实验看到什么现象？说明这种液体有什么性质？

9、小结：通过实验，我们发现：像醋、酒精、油、牛奶等液体都具有热胀冷缩的性质。（板书：液体热胀冷缩）

10、拓展：（出示温度计）同学们注意过吗？像酒精温度计、水银温度计就是利用了热胀冷缩的性质。受热了液体膨胀，温度的读数就会增加，遇冷时液体会收缩，读数会减小。

三、认识加热和冷却对固体体积的影响

1、（出示“固体热胀冷缩演示器”。）

2、谈话：物体加热和冷却还有很多有趣的变化。大家看，我这里有个铜球，我们知道，铜球是固体。既然液体和气体有热胀冷缩的性质，那固体有没有热胀冷缩的性质呢？（学生预测）

3、谈话：我们用酒精灯给铜球加热，过一会用冷水使铜球冷却，看看铜球会有哪些变化，可以吗？加热之前我们先一起回顾一下正确使用酒精灯的方法：（1）打开瓶帽，将瓶帽竖放在灯旁。（2）用点着的火柴自下而上斜向点燃酒精灯的灯芯。（3）把被加热物体放在火焰中温度最高的外焰部分加热。（4）用完酒精灯后，用灯帽自右上方斜向盖灭火焰。

4、演示并讲解：现在铜球是恰好能从铁圈中通过的。

5、实验：我们来看看铜球受热以后会发生什么变化？

（师加热铜球）同时提问：怎样才能知道铜球有没有发生变化呢?（找学生回答）“如果铜球仍然能从铁圈中通过，就说明铜球没有发生变化；如果铜球不能从铁圈中通过，那就说明铜球发生变化了。（认为铜球仍然能从铁圈中通过的同学举手，认为铜球不能从铁圈中通过的同学举手。）”

现在我们看看铜球到底能不能从铁圈中通过。（师演示铜球过铁圈，发现铜球不能从铁圈通过。将铜球放入冷水中冷却后，再试着让它通过铁圈。）

6、分析：加热后，我们看到铜球不能从铁圈中通过，说明铜球的什么发生了变化？（体积发生了变化）这个变化是在什么条件下发生的？（加热和冷却时）这个实验说明了什么？（铜球加热或冷却后体积发生了变化）

7、小结：现在，我们知道了固体确实有热胀冷缩的性质。（板书：固体热胀冷缩）

8、小结：通过今天的学习，我们知道了绝大多数物体在受热时，体积会膨胀；冷却时，体积会收缩，这种现象叫做热胀冷缩。

拓展延伸，巩固应用

1、思考：加热和冷却对物体的影响在生活中有着广泛的应用。想一想，生活中哪些地方运用到了热胀冷缩的原理？

2、学生自由发言，多媒体辅助介绍：

（1）瘪乒乓球放入热水中，里面的空气受热膨胀，会使乒乓球鼓起来。

（2）夏天车胎打气时不能太足，不然容易爆胎。

（3）夏天安装电线时，不能把线绷得太紧。否则，到冬天时由于电线受冷收缩会拉断。

（4）铺水泥地时每隔一段要留一道窄沟，就是因为防止水泥膨胀或者收缩造成路面不平整。（大面积水泥地上的夹缝）

（5）钢笔帽或者瓶盖拧不开时，可以放入热水中烫一下，就好拧了。（6）铁桥的一端固定，另一端要架在滚子上。这样，当气温改变的时候，铁桥可以自由伸缩，不至损坏。（桥面上的缝隙的科学）

（7）铺设铁轨时，也要考虑到热胀冷缩，在两根铁轨之间要留有空隙，给铁轨伸张的余地。（电线、铁轨等实例的图示加上醒目的数字，加深学生对热胀冷缩的应用理解。）

（8）火车上车轮的轮箍就是利用热胀冷缩的性质装在车轮上的。轮箍的内径稍小于车轮的外径。把轮箍加热，在它膨胀后内径大于车轮外径的时候，把车轮嵌进去，轮箍冷却后就紧紧地箍在车轮上。

（9）神舟飞船的防热

……

3、小结：通过研究，我们知道了加热和冷却对物体的形态和体积都产生了影响，知道了热胀冷缩在生产和生活中有着非常重要的作用，学习科学就是为了更好地理解科学，运用科学。希望同学们能用我们学到的科学知识，解决更多生活中的问题,更好地改善我们的生活。

板书设计：

3、加热和冷却形态体积固体

液体（水、醋、酒精、油、牛奶）热胀冷缩教学反思：

本课按照科学探究的基本模式“学生自己提出问题→作出猜测→自己设计实验并通过观察、实验寻找证据→引导学生自己得出结论”；活动的组织与课堂氛围有利于学生在课堂上积极、主动地参与，通过当堂检测发现，学生基本完成了本课的学习目标。

不足：

最初的教学设计想通过研究固体——液体——气体热胀冷缩的性质，体现科学探究活动由模仿到半独立再到独立的过程，因探究面太广，时间紧张，改为专门研究液体具有热胀冷缩的性质。

由于只由水具有热胀冷缩的性质得出液体具有热胀冷缩的性质太片面，所以特意准备了学生特别熟悉和想要了解的醋、酒精、食用油、橙汁、牛奶，以丰富学生的感性认识，通过放手让学生实验后进行归纳推理，得出液体具有热胀冷缩的性质。

液体的种类多了，汇报时用的时间也多，两组实验加上前面的设计实验，后面的拓展应用和检测，教学时间仍然较紧，导致实验时间偏少，虽然也看到和理解了实验现象，但学生实验不是十分充分，以致于学生实验后没能马上整理好实验材料，迅速进入另一种学习状态，有的小组实验记录表上还没写完整，就开始进行实验汇报。

通胀没有冷却迹象篇6

今年上半年，中国名义GDP增长18.3%，高于广义货币（M2）15.9%的增长率。其差额可以用以下两个原因解释，一是2010年已签订合同但未到位的贷款开始支出；二是正式货币体系外的货币扩张。名义GDP增长率减去实际GDP9.6%的增长率，可以得出GDP平减指数为8.7%，这是最宽泛的通胀率估值。

通胀心理已经成为中国通胀动态中的一个重要乘数。企业和消费者都认为高通胀将会持续。因此，随着各家企业发现价格上涨是对抗成本上升的主要方法后，他们就不再像以前那样有动机来压低成本了。工薪阶层的消费者只能通过工资上涨来应对通胀。现在，中国的成本价格在螺旋式上升。打破这个循环需要超调利率。因为中国现在仍然不愿提高利率，通胀心理仍将掌控中国经济。

一些分析人士和政府官员依据一两项商品的价格趋势就对通胀趋势加以判定的做法是极其错误和危险的。技术因素可以改变一时的价格走势，但是改变不了由既有货币政策和对未来货币政策的预期所决定的价格趋势。例如，削减进口税和取消高速公路收费可以暂时降低通胀，但这只是改变了价格水平，并没有改变趋势。根据一次性的价格变化就得出通胀趋势减缓的结论是极其错误的，而错误的结论可能会导致货币政策松动，从而造成全国性灾难。

中国的货币政策与过去相比已经有所紧缩，但与潜在增长率相比依然比较宽松。中国的潜在增长率不到16%。劳动力过剩的现象已经一去不复返。如果通胀保持不变，中国经济的潜在增长率将为8%。随着资本密集度的提高，潜在增长率将会下降。2020年，中国的潜在增长率将可能达到5%。如果中国接受5%的通胀率，货币增长率就应当被下调至10%，此时的银行利率应该是通胀率加2%，亦即7%。这一利率至少应适用于六个月到一年。

当前，企业和政府对货币短缺有烦言，这在很大程度上反映了房地产发展和其他固定资产投资的过度货币需求。如果货币政策满足了这种需求，通胀情形只会变得更糟。所以，“货币短缺”的解决办法是减少这类货币需求。

工资上涨是中国实现再平衡的关键手段。停滞不前的全球经济将削弱中国未来几年的出口增长势头。没有出口支持，投资导向型的增长模式就是不可持续的。再平衡意味着将部分资金从投资转向消费。实现这种转变的工具就是工资上涨。这一工具只有在工资增长快于人均名义GDP增长时才有效。

中国的人均名义GDP增长了近18%。财政收入增长了30%，这说明工资增长不可能赶上名义GDP的增长。因此，中国的再平衡还没有开始。由于劳动力短缺，市场可以通过工资上涨来推动经济实现再平衡。现在的体系仍然不利于实现再平衡，它试图通过增加收入来满足政府的支出需求，这导致通胀侵蚀了工资的购买力，亦即将资金转移给了政府。

抗拒再平衡造成了中国和世界很多国家宏观经济的不稳定。中国的价格水平甚至比发达国家还要高。

随着时间推移，将会有越来越多的人指责中国而不是美联储造成了通胀。这种情况一旦发生，中国的处境将十分艰难。中国最好能先削减政府和国有企业的支出以冷却通胀。

在我看来，人民币价值并未高估。中国国内物价水平太高，所以很难调高币值。随着出口冷却，贸易盈余很可能会收缩，人民币的升值压力将主要来自于“热钱”。如果中国浮動货币汇率，这些“热钱”可能将撤出，给汇率带来有力的下行压力。如果中国现在浮动人民币，可能会在短期内引发动荡。但是，情况最后会在跟目前差不多的水平上稳定下来。这对中国来说是一个很好的浮动币值的机会。中国在2004年和2008年时没能抓住这个机会，造成了严重后果。

浮动币值可以给中国带来利率政策的灵活性。这是因为未来几年内美国的失业率将会居高不下，美国利率很可能会维持在低位。美联储可能会在2012年下半年开始加息。但是，美国的利率可能很多年后都不会回到6%的历史平均水平。因此，人民币与美元挂钩将使中国的通胀问题大大复杂化。现在，人民币是时候和美元脱钩了。

谢国忠

冷却系统在工业生产厂房中的应用篇7

工业生产厂房中往往产生大量的热量, 为保证产品质量、生产设备安全运行和生产必需的环境条件, 需采用冷却介质带走生产过程中产生的部分热量, 其中包括设备内部产生的热量 ( 其一是工艺生产设备内部产生的热量, 其二是为工艺设备服务的空气压缩机内部产生的热量) 及释放至生产厂房内的热量 ( 此三种系统通常单独设置) , 水是吸收和传递热量的最好介质且便于获得, 故常常采用水冷却。利用水的蒸发及空气和水的传热原理带走水中热量、降低水温的构筑物 ( 或设备) 称为冷却构筑物。水的冷却构筑物有水面冷却池、喷水冷却池和冷却塔三类, 其中最常用的是冷却塔, 由于工业冷却用水量很大, 从节约水资源考虑, 通常采用循环式冷却水系统。

2 冷却塔原理、常用的冷却塔型式及优缺点

在冷却塔中, 水的冷却是以空气为冷却介质的。

按照热水 ( 循环水) 是否与空气直接接触, 冷却塔分为干式 ( 密闭) 冷却塔和湿式 ( 敞开式) 冷却塔, 干式冷却塔依靠喷洒在冷却水管上的水滴蒸发散热以及流动的空气接触传热降低密闭管内热水的温度, 在工业厂房中即指冷却工业设备的水或工艺流体不和冷却塔中的空气、水直接接触。湿式 ( 敞开式) 冷却塔指热水与空气直接接触, 通过蒸发传热和接触传热使水温降低, 达到热水冷却的效果。

湿式 ( 敞开式) 冷却塔对于干式 ( 密闭) 冷却塔的优点是: 热交换效率高, 但水量损失大, 且水质差。

干式 ( 密闭) 冷却塔的优点是: 与被冷却设备接触的循环冷却水水质能得到保证, 且水量损失小。缺点是: 热交换效率低, 塔的造价高。

3 工业生产厂房常用的冷却系统原理

冷却系统主要设备有: 冷却塔、用水设备 ( 又称被冷却设备) 、循环水泵、循环水处理装置, 冷却介质是水[1], 常用的间冷开式冷却塔系统和闭式冷却塔系统原理示意图分别如图1, 图2所示。

前面提及, 在工业生产厂房中, 需要冷却系统带走的热量包括两大部分, 一种是设备内部来不及释放出来的热量, 又分两种情况, 其一是工艺生产设备内部产生的热量, 其二是为工艺设备服务的空气压缩机内部产生的热量。带走工艺生产设备内部产生的热量, 此循环冷却水系统称之为工艺循环冷却水系统, 因工艺设备对接触水质有较高要求 ( 水质最低为软化水, 通常为二级RO水) , 因此冷却塔常采用闭式冷却塔或开式冷却塔出水仅作为冷媒去交换带走工艺设备热量的热水, 系统原理示意图如图2, 图3 所示。

带走为工艺设备服务的空气压缩机内部产生的热量, 此循环冷却水系统常采用开式冷却塔, 原理图见图1, 冷却塔为高温差冷却塔。第二种是释放至生产厂房内的热量, 带走这部分热量的循环冷却水系统即通常的中央空调的冷冻机所需的循环冷却水系统, 系统原理示意图如图4 所示。

图3 为开式冷却塔间接供冷系统原理图, 图3a) 适用于被冷却工艺设备要求的冷却水进水温度高于冷却塔出水温度的情况, 此种情况下冷却塔出水作为冷媒, 通过换热器交换被冷却设备出来的热水, 达到降温目的。图3b) 适用于被冷却工艺设备要求的冷却水进水温度介于冷却塔出水温度和冷水机组出水温度之间的情况, 冷水机组蒸发器出水作为冷媒, 通过换热器交换被冷却设备出来的热水, 而冷却塔出水则作为冷水机组冷凝器进水。图3 两种原理图中与工艺设备 ( 被冷却设备) 直接接触的冷却水不与外界接触, 可以保证水质。

图4 所示为常规工业厂房中中央空调的冷冻机所需的循环冷却水系统原理图, 夏季时运行冷却塔→水泵→冷水机组模式, 冬季及过渡季, 室外温度低, 冷却塔出水温度也低, 运行冷却塔→水泵→换热器模式, 这样在冷却塔出水温度满足空调 ( 被冷却设备) 进水温度要求的情况下, 可以节约停止冷冻机运行, 节省耗电的费用。

4 冷却系统运行问题及解决措施

1) 冷却塔的运行及节能。工业生产厂房的冷却水系统, 不论是中央空调的冷冻机所需的冷却水系统还是空压机冷却水系统, 亦或是工艺设备冷却水系统, 通常情况下一年四季都在运行, 中央空调冷却水系统冬季冷却负荷可能会有比较大的变化, 另外两种冷却水系统冷却负荷相对比较平稳, 变化比较小。不同季节室外空气湿球温度, 进水水温及冷却负荷的变化都将引起冷却塔冷却能力的变化。因此, 冷却塔在运行过程中, 当室外空气湿球温度变化或冷却负荷发生改变时, 采取一定的措施使冷却塔的冷却能力与冷却负荷相匹配, 可以起到降低运行能耗的效果。

a. 控制风机的启、停。冬季室外空气湿球温度降低时, 冷却塔的冷却能力增加, 冷却塔出水管水温降低, 由温度计探测水温, 进而控制冷却塔风机启、停, 达到防止水温过低及节能的目的。

b. 调整风机转速。即风机变频, 风机变频指冷却塔风机根据塔的出水温度自动调节转速, 对于多组拼装的冷却塔, 最好是每组风机都变频, 但如果考虑到投资费用问题, 可以仅一台风机变频, 其余风机定频, 这样既满足系统的运行要求, 也可以节约一定的电能, 达到节能目的。

c. 风机台数控制。当冷却系统有多台冷却塔或一台冷却塔有多台风机时, 可以通过控制风机开启台数来调节总风量, 这种调节灵活方便, 且水温比较稳定, 尤其适合冷却负荷变化不大但室外空气湿球温度变化大的情况。此情况也是通过温度计探测冷却塔出水管水温, 自动调节风机的启、停数量, 从而降低冷却塔风机能耗。

2) 水质问题及解决措施。冷却系统中, 经常遇到影响系统正常运行的水质问题有: a. 杂质、泥沙多; b. 管道结垢、腐蚀严重;c. 微生物、藻类疯长。

针对以上问题建议采取如下措施, 以确保冷却系统运行效率。

第一, 对冷却塔塔体加设篷布, 避免风沙扬尘等恶劣天气对冷却塔的污染及危害, 这种措施一般用在风沙比较大的地区。第二, 控制管道结垢的方法是: 加强对冷却水的软化处理, 减少水中钙镁离子; 投加酸或化学药剂, 以控制水垢生长速度。控制管道腐蚀的主要方法是投加缓蚀剂, 使之在金属表面形成一层薄膜, 从而与腐蚀介质隔绝, 达到缓蚀目的。第三, 投加杀生剂以控制微生物、藻类, 宜以投加氧化型杀生剂为主, 非氧化型杀生剂为辅[2]。第四, 定期排污。

5 结语

随着经济发展和科技进步, 当今社会对能源的需求量愈来愈大, 在高速发展社会经济的同时如何最大限度节能已成为全世界首要关注的问题, 在工业生产中, 如何高效利用“水”这一宝贵资源也尤其重要, 本文列出了工业生产中不同被冷却对象应用的不同冷却水系统, 并对其中影响节能的因素提出改进措施, 对环保节能具有相当重要的意义。

摘要：介绍了工业生产厂房中冷却塔的原理及常用的冷却塔形式, 根据被冷却对象的不同, 列出了工业生产厂房中常用的冷却系统, 并针对冷却系统中常见的运行问题给出了解决措施, 旨在提高冷却系统的运行效率。

关键词：工业生产厂房,冷却系统,冷却塔,热量

参考文献

[1]吴小勇, 宋文武.中央空调循环冷却水系统节能技术[J].制冷与空调, 2011, 25 (1) :95-97.

生产冷却篇8

对于化工型生产企业来说, 高耗能是其主要特征之一, 因此节能降耗是化工企业日常工作的重点内容。而循环冷却水系统又是化工生产系统中的关键部分, 该系统的能源消耗量占据了整个化工生产过程中大部分耗能。因此, 对于化工企业来说, 若想有效改善能源消耗, 降低生产成本, 就必须在循环冷凝水系统上大下功夫, 提供生产经营效益。

1 循环水系统节能改造概括

1.1 现阶段循环水系统运行情况

通常情况下, 工业循环水系统中会流入冷却塔的水流包含着巨大的能量, 具体体现在下面几个方面:

首先是由于换热设备的位置较高, 导致循环水必须泵至很高的位置, 循环水的最高位置到出口或热水池之间具有较大的位差, 这种位差致使循环回水具有较高的位能, 又称作势能;

其次水泵富余, 也就是所选择的水泵具有较大的额定扬程。这是由于计算系统阻力是通过主观经验而判断的, 具有较大的主观性, 因此在设计的过程中考虑到安全性, 就会选择扬程较大的水泵, 大部分都高于10米。因此, 水泵为循环水所提供的能量会出现富余现象。以上所说的两张能量浪费现象在大部分化工企业中都是普遍存在的。

1.2 水轮机项目改造工艺介绍

水轮机是一种将水流所产生的能量转化为旋转机械的动力设备, 它属于原动机范畴, 主要依靠水能进行工作。它的应用使企业在生产过程中的电耗大大降低, 为企业降低了生产成本, 对于生产企业来说是一种必不可少的节能降耗途径。

水轮机根据工作原理通常可以分类为冲击式水轮机与反冲击式水轮机两个类型。冲击式水轮机的转轮是在水流冲击的作用下而产生旋转的, 在运转过程中部分转轮受到水流的作用于大气发生联通, 从而产生动能的转换。反冲击式水轮机又可以分为混流式、轴流式、斜流式、和贯流式几个类型。反击式水轮机在运转过程中其转轮流道完全被水充斥, 所有叶片在同一时间受到水流作用, 因此在相同的水头下转轮直径通常会小于冲击式水轮机。

任何一种水轮机所对应的使用范畴都略有不同, 通常根据水头、流量的不同, 其适用水轮机种类也是不同的, 只有使用合适的水轮机才能够使效率最大化, 并实现最佳能量转换。

2 循环冷却水系统的具体改造方案及改造效果

2.1 节能改造具体方案

正确应用水轮机可以有效地将富余能量转化为动能来进一步利用。在冷却塔原有的电动机位置处使用水轮机来替代电动机, 并通过联轴器、传动轴、减速机等部位将上塔主管道引至塔平台上 (应适当根据工作情况对减速比率进行调节, 并选择配套的减速机, 具体可以选择使用方所指定的品牌, 确保与元减速机保持一致) , 再通过主管道将水流引至水轮机的水流进口部位, 做功完成之后再将水流从水轮机的出口部位引至原来的布水主管道中。在此过程中, 应注意水轮机的前进水管中必须安装蝶阀, 且水轮机的进水部位还应安装伸缩节, 安装数量各为一个, 这样可以有利于后续的安装及检修。在原上水管道中, 水轮机进水引水管道与出水饮水管道之间应增加一阀门用于进行水流的调节, 当风机的转动速度过高时, 可以将部分水流从此阀门流入冷却塔中, 在此过程中不需要通过水轮机。这种改造方案对循环冷却水系统中的富余能量进行了充分利用, 水轮机的使用可以完全替代原有的风机电动机, 且水轮机的转速能够达到原有电动机的转速。

2.2 节能改造效果分析

该改造通过应用水轮机对原循环冷却水系统中产生的富余能量进行了充分利用, 并确保了水泵出口的压力不变。因此水泵的流量也与改造之前保持一致, 唯一的区别在于水轮机将电动机所浪费的压能转换为了旋转动力, 完全替代了原有的电动机驱动风机, 使电能消耗有效降低。这一改造方案在不改变原冷却塔系统内部结构的情况下实现了电发动机所具有的相同的功能, 并节约了电耗, 冷却效果保持一致。

3 循环水冷却系统节能改造的经济效益

以本企业流量为4500m3/h的温塔为例, 计算取消功率为200KW的电机后所节约的电能。

该企业一共有10台水轮机, 冷却塔电机功率为200KW, 实际功率为107KW, 每年使用时间按照330天籁计算, 每天使用时间按照24小时来计算, 则每年所需消耗的电力为:107KW*330天*24小时*10台=8474400度/年。

若电价按照0.5元/度进行计算, 则每年所需要消耗的总费用为:0.5元/度×8474400度/年=423.72万元/年。

按照具体普查结果得出, 电机日常维护保养及管理所花费的最低成本为10元/吨/年, 那么总成本为:10元/吨/年×4500T×10台=45万元/年。

由此可以计算出循环水冷却系统节能改造每年所消耗的总费用为423.72万元/年+45万元/年=468.72万元/年。

4 结语

综上所述, 我们可以得知, 通过循环水冷却系统开展的节能改造方案, 可以帮助供水车

间节约的电费总额高达423.72万元, 如按照冷却塔寿命为10年进行计算, 所节约的电费总额为468.72万元。

参考文献

[1]田连雨, 循环冷却水系统的节能技术探讨[J].石油和化工节能, 2014.03.20

[2]刘甲申, 循环冷却水系统节能优化的探讨[J].粮食与食品工业, 2015.04.15

[3]吴志云, 工业循环冷却水系统设计[J].工业用水与废水, 2013.10.28

冲压生产线冷却水循环控制系统设计篇9

冷却水循环系统是指以水作为冷却介质, 并循环使用的系统, 通常用于各种锅炉设备或生产线某发热工序的降温处理, 主要由冷却设备、水泵和管道组成。由于冷却水循环系统可以实现水的循环再利用, 节约大量工业用水, 因此在工业领域被广泛使用。目前, 冷却水循环系统通常由工厂操作人员根据现场各类常规仪器仪表参数的变化情况, 凭经验进行人工手动控制。这种控制方式在突发故障情况下, 发现及修复故障不及时, 不仅影响生产, 而且存在不安全因素。

随着PLC、变频调速、网络技术和计算机的飞速发展, 将这些技术应用于水循环控制系统中已越来越被各工业厂家所接受[1,2,3,4]。

本文在某汽车公司冲压生产线冷却水循环系统的就地人工手动控制的基础上, 应用PLC和上位监控组态软件进行远程自动控制系统设计。

1 冷却水循环系统结构及控制要求

冷却水循环系统包括闭式塔、水槽、蝶阀、水泵、变频器、板换和管道等。其中闭式塔共有13台, 每台闭式塔中都有风机、喷淋泵、加热器等设备。水泵共有2台, 每台都由一变频器进行控制, 其中水泵1为冲压生产线供冷却水, 当水泵1出现故障, 水泵1关闭, 水泵2启用。板换是为水循环系统深度降温或加热使用。在管道A处装有出水温度传感器, 水泵1和2都使用变频器控制, 在水泵之前和之后均装有压力传感器和流量传感器, 在水槽内部装有多点温度传感器和液位传感器, 闭式塔外装有温度和湿度传感器。

冷却水循环系统所有被控设备都有手/自动开关, 当存在一个或以上的设备手/自动开关拨至手动模式, 则系统处于就地控制, 操作人员可现场控制设备启停, 通过经验调节仪表参数, 实现冷却水循环系统的恒温控制;当所有设备的手/自动开关都拨至自动模式, 则系统处于远程控制, 操作人员可通过控制室的上位监控设备执行远程操作。

在远程控制模式下, 可一键执行自动运行操作;在自动运行过程, 为避免传感器等故障造成水循环系统中断, 操作人员还可对任意单个设备进行上位手动启停和参数调节控制。

当系统处于远程控制模式, 执行水循环系统一键启动后, 要求各设备进入初始状态并保持一段时间, 然后开启水泵机组, 并保持压差在规定的范围内。如果出水温度超过设定值, 则根据水温变化启动相应数量风机或喷淋泵。启/停级别分为14级, 依次增加启动1台风机、2台风机、2台风机, 直至13台风机全部启动, 然后增加启动1台喷淋泵、2台喷淋泵、2台喷淋泵, 直至13台喷淋泵全部启动。停止顺序与启动顺序正好相反。如果闭式塔风机和喷淋泵全部启动, 温度仍高, 则开启冷冻水系统。否则, 关闭冷冻水, 然后逐级停止闭式塔的冷却设备, 然后开启热水。在远程控制模式下的自动运行结果是使水温保持在设定值的适宜范围内。当设备出现故障, 进行报警。在外界环境温度或水温低于设定值, 还需要执行加热操作, 以实现对闭式塔的防冷冻保护。各种设定值及参数可进行修改, 以提高控制系统的适应和灵活性。

2 控制系统硬件设计

根据现场设备分布, 闭式塔在顶层, 水泵及变频器等设备在底层, 控制室在一层, 将PLC控制系统分为主站和从站, 底层设备连接主站, 顶层设备连接从站, 主站和从站通过PROFIBUS-DP网络进行通信。由于西门子S7系列PLC功能及网络通信功能都比较强大, 因此本设计采用西门子的S7-300 PLC作为主站, CPU型号为CPU315-2PN/DP (自带DP接口和PROFINET接口) , I/O模块连接变频器及蝶阀等设备;从站系统使用西门子的ET200M, 接口模块为IM153-1, I/O模块连接闭式塔中设备及传感器等。为提高系统的全集成自动化性能, 选择西门子的Win CC V7.0上位监控组态软件实现过程监控及报警等功能。主站与上位监控系统使用工业以太网通信方式进行通信。

3 控制系统程序设计

根据控制要求, 设计上位监控系统界面, 并连接变量。上位监控界面可进行系统的远程操作, 如自动运行、上位手动启停、参数修改、趋势显示、报警等。

应用启动组织块OB100实现各种参数及设定值的初始值赋值操作和设备初始化操作。

系统自动运行启动后, 本设计使用PID指令根据水泵前后压力差, 调节水泵变频器的输出频率, 实现水泵前后压力差保证在设定值范围。

为了提高风机和喷淋泵的使用寿命, 稳定控制温度在设定值, 将13台风机和13台喷淋泵分为14级启动, 将出水温度与设定值之差作为输入, 应用PID指令, 输出浮点型启动级数, 并转换成需要的离散型启动级数 (0~14) 。当启动级数大于实际级数时, 优先启动累计运行时间短的设备;当启动级数小于实际级数时, 优先停止当前运行时间长的的设备。

应用周期性中断组织块OB35实现定时采集温度、压力等模拟量数据, 并执行PID算法, 时间间隔与PID采样周期保持一致。PID功能应用STEP7编程软件提供的库函数FB41实现, PID参数根据现场情况可通过上位监控界面进行修改。

主程序OB1分为就地/远程判断、闭式塔防冷冻控制、风机和喷淋泵运行控制、蝶阀运行控制、循环泵 (水泵) 运行控制、系统启动初始化、通冷水、通热水、风机及喷淋泵运行时间监测、系统停止运行和报警等子程序。

由于远程控制模式下, 对于被控设备既可以手动启停操作, 又可以参与自动运行操作, 因此程序设计中对设备的手动控制和自动运行控制都使用了不同的位存储器, 最后统一给输出地址赋值, 避免了远程手动控制和自动运行控制发生冲突。另外, 对水泵的启动控制需要考虑阀的运行情况, 以保证管路畅通, 避免烧坏水泵。

报警程序设计中, 除了考虑某些设备自带的故障检测外, 还考虑了蝶阀、水泵、风机、喷淋泵、加热器等设备的启停故障、传感器超限故障等。为不影响生产, 当与控制功能有关的模拟量传感器出现故障时, 保持报警状态, 将正常值代替故障传感器的检测值, 避免系统运行中断;待该传感器故障解除后, 恢复传感器检测值。

4 结束语

本文对某汽车公司冲压生产线的冷却水循环控制系统进行设计, 使用西门子S7-300PLC作为主站, ET200M作为从站, 应用Win CC V7.0作为上位监控系统的组态软件, 应用PROFIBUS-DP和工业以太网通信方式, 在就地手动控制的基础上增加了远程手动和自动运行控制。整个控制系统的设计, 不仅提高了原系统的自动化程度, 提高了生产效率, 还节约了能耗, 提高了设备使用寿命和系统的安全性能。

参考文献

[1]张波.基于PLC的变频调速燃气机冷却水循环系统设计探讨[J].机电信息, 2010 (12) :30-31.

[2]徐芸, 李晶.PLC控制系统在轧钢车间水处理中的应用[J].中国新技术新产品, 2011 (03) :192-193.

[3]寿军波.钢卷上料自动控制系统的设计[J].机电工程, 2013 (1) :81-84, 115.

生产冷却篇10

1液氮冷却技术的工艺原理

如图1所示, 整个闭环系统由储氮罐、输送管道、控制阀单元、挤压模具装置、红外测温仪以及控制装置等构成。挤压生产时, 通过隔热的输送管道将液氮输送至挤压模具装置的工作带中, 以实现对挤压型材的冷却作用;同时, 控制装置根据红外测温仪反馈的模具出口处挤压型材的温度, 通过阀单元调节液氮的开度, 使铝型材的出口温度控制在合理的温度范围内。

由于液氮在导入工作带时能够吸收铝棒所带来的热量, 因而能够直接降低铝型材及模具的温度, 使其控制在一定的温度范围内, 同时也有利于延长模具的使用寿命。液氮气化时体积迅速膨胀, 排出模具挤压腔及出口附近的空气, 形成惰性气体保护氛围, 能够有效防止高温型材与空气的氧化, 提高挤压型材的表面质量。液氮在输送过程中由于压力降低以及吸收管道壁的热量而不断气化, 导致管道内的氮呈现气液两相状态[4]。因而在设计时应考虑尽量缩短管道长度, 并采用隔热效果较好的真空隔热管;对于输送管道较长的生产系统, 也可以考虑在输送管道末端附近设置深冷器, 对管道中的液氮进行二次深冷[5], 确保管道中的液氮始终处于能够流动的液态, 这种方法既能有效提高液氮的输送效率, 同时也能确保液氮以液态进入模腔, 防止因液氮气化所造成的管路流通不畅或通道堵塞现象, 有利于冷却效果的提高。

2影响铝型材挤压生产的重要工艺因素

2.1冷却方式

根据液氮通入模具的结构方式不同, 液氮的冷却方式通常可选择以下三种[6]: (1) 工作带冷却法:液氮直接经模具中的进入模具工作带, 并通入模垫的环形槽中以保护刚出模的型材, 如图2 (a) 所示;这种方式冷却效果最佳, 但模具结构复杂、成本高, 通用性差。 (2) 模外冷却法:在模套内壁上设置用以引导液氮的环形槽, 液氮通入环形槽冷却模具的外表面, 如图2 (b) 所示;这种方式结构简单, 但不能有效保护刚出模的型材, 冷却效率也不高。 (3) 模垫冷却法:液氮直接经模垫上的通道喷出, 如图2 (c) 所示;这种方式既冷却了模具工作带, 同时保护了刚出模的型材, 结构简单、易于加工, 且多套模具可共用一个模垫, 经济效益较好, 是目前在企业实际生产中应用范围较广的一种冷却方式。

此外, 液氮的冷却通道在布设时应尽量保证模具表面冷却介质分配的均匀性;通常采用环状辐射沟槽结构作为液氮冷却通道, 可使液氮能够快速、均匀分配到所需冷却位置处, 起到良好的冷却效果。

2.2控制调节方式

液氮开度的控制调节方式可根据需要采用手动控制或自动控制。手动控制即通过人工操作的方式, 根据测温仪或测温计反馈的出口处型材的温度变化, 人工制定挤压工作中控制阀单元的开度与挤压时间对应的过程参数, 从而实现对铝型材的出口温度及模具温度地控制。这种控制方式属于开环控制, 无法实现对挤压生产过程的连续监控, 其实际效果也往往取决于工人的经验水平和操作能力。在一定的条件下, 采用手动控制方法也能很好地调节液氮开度, 保证出口处型材的温度。

自动控制方式属于闭环控制, 红外测温仪实时监控模具出口处的型材温度, 并反馈至控制装置;控制装置对此温度与设定温度进行比较后, 自动输出PID控制信号至控制阀单元, 驱动阀单元动作以增大或减小液氮开度来调节液氮通入量, 从而实现对铝型材出口温度及模具温度的控制。采用这种控制方式能实现挤压生产过程的连续自动监控, 便于实现精确控制。同时也能更为合理地利用液氮, 节省人工成本, 进一步提高企业的生产效率、降低生产成本。

2.3液氮开度控制

液氮开度控制是液氮冷却技术的核心所在, 其开度大小直接影响着出口处型材的温度。一般来讲, 不断提高液氮开度能够持续增加液氮冷却的效果, 进而降低铝型材的出口温度。然而, 出于冷却效果及经济因素等的考虑, 实际生产中往往只将液氮的开度维系在一定的合理范围内。

吴亭等人通过试验研究了6063铝合金型材在不同液氮开度下的挤压出口处型材的温度, 其研究结果如表1所示[7]。试验结果表明: (1) 采用液氮冷却技术可明显降低6063铝合金型材的出口温度, 相比不采用液氮冷却技术生产的铝合金型材出口温度545℃, 采用液氮冷却技术能够将其出口处温度降低至511℃。 (2) 当液氮开度为40%时, 铝合金型材的出口温度相对于不通液氮时出现明显下降;随着液氮开度的逐步提高, 铝合金型材的出口温度下降显著, 冷却效果进一步得到提高;当液氮开度达到70%后, 铝型材的出口温度下降反而不太显著;若继续提高液氮开度, 则单位时间消耗的液氮量增加, 生产成本进一步提高, 其冷却效果反而继续下降。因而在实际生产中, 工程技术人员还需要综合各方面的因素将液氮开度控制在合理的范围内。

2.4挤压速度

挤压速度是影响铝型材表面质量的重要因素, 也是衡量企业生产效率的重要指标。挤压速度过快, 铝型材表面容易产生压纹、白点、毛刺等缺陷, 同时引起挤压型材温度的升高;挤压速度过慢, 铝型材硬度不够, 同时也抑制了企业的产能。在实际生产中, 在保证挤压铝型材表面质量及设备能力允许的情况下, 企业通常选用较高的挤压速度。

通过液氮冷却能带走挤压过程中产生的部分热量, 为提高型材的挤压速度创造了可能。表1的试验结果表明:采用液氮冷却技术可将6063铝合金型材的挤压速度由原来的0.2m/s提高至0.3m/s, 在合理的液氮开度下仍能保证挤压出口型材的表面质量。采用液氮冷却技术能够显著提高企业的生产效率。

此外, 铝合金型材挤压速度的确定还需要综合考虑以下几方面的因素[8]:

2.4.1塑性变形难易程度。塑性越好的铝合金型材挤压速度可以越快, 如挤压6系铝合金型材;挤压快速硬冷的2系、7系铝合金型材时挤压速度可以适当慢些。

2.4.2铝型材的断面形状复杂程度。同等条件下, 挤压圆断面型材可采用高速挤压, 挤压复杂形状断面型材应尽量采用低速挤压, 挤压薄壁管和非对称形型材时, 挤压速度需更低些。

2.4.3其他因素。正向挤压时的型材出模速度应低于反向挤压时的出模速度, 采用润滑剂和其他减小摩擦措施时可提高挤压速度。

3结论

采用液氮冷却技术能显著降低铝型材在挤压生产过程中的出口温度, 改善型材表面质量, 并能促进企业提高型材挤压生产效率进而取得更大的经济效益。液氮冷却技术在铝型材挤压生产领域具有十分广阔的应用和研究价值, 如何进一步开发其潜能及冷却工艺是广大的工程技术人员今后所面临的重要课题。

参考文献

[1]王福顺.铝合金挤压模的氮冷[J].轻合金加工技术, 1995, 23 (7) :20-21.

[2]蔡月华.液氮冷却模具技术在铝型材挤压生产中的应用研究[J].轻合金加工技术, 2011, 39 (6) :39-42.

[3]张喜良.延长模具使用寿命的途径[J].金属加工世界, 2004 (2) :43-44.

[4]余征宇, Robert De Wilde.液氮冷却模具—提高型材挤压速度的有效途径[J].轻合金加工技术, 2011, 39 (7) :47-50.