Высоко- и низкотемпературные сухие охладители для дизельных генераторов
1. Основная логика проектирования: требования к теплообмену двойного цикла при высоких и низких температурах для дизельных генераторов.
Система охлаждения дизель-генераторов не представляет собой единый контур, а разделена на высокотемпературный-контур охлаждения и низкотемпературный-контур охлаждения в зависимости от требований к температуре теплообменной среды и мощности рассеивания тепла. Температура, расход и теплоотдача охлаждающей жидкости в двух контурах существенно различаются. Конструкция ветки охладителя сухого-типа позволяет обеспечить теплообмен с согласованием температуры, избегая потери эффективности и недостаточной точности регулирования температуры при охлаждении одного контура. Это основной момент при его адаптации к дизельным генераторам.
1. Высокотемпературная цепь.
Объекты охлаждения: основные нагреваемые компоненты, такие как блок цилиндров дизельного двигателя, головка блока цилиндров, выпускной коллектор и т. д.;
Рабочее состояние охлаждающей жидкости: температура воды на входе составляет около 85-95 градусов, температура воды на выходе контролируется на уровне 75-85 градусов, а нагрузка по отводу тепла составляет 60–70% от общего рассеивания тепла генератора;
Основное требование: высокая эффективность теплообмена, возможность быстрого отвода-отходного тепла от двигателя, обеспечение стабильной рабочей температуры блока цилиндров, предотвращение перегрева и вытягивания цилиндров.
2. Низкотемпературная цепь.
Объекты охлаждения: интеркулер двигателя (охлаждение наддувочного воздуха), масляный радиатор, статор/ротор генератора, гидравлическая система и т. д.;
Условия эксплуатации охлаждающей жидкости: температура воды на входе составляет около 45-60 градусов, температура воды на выходе контролируется на уровне 35-45 градусов, а нагрузка по отводу тепла составляет 30%-40%;
Основные требования: Высокая точность охлаждения, недостаточное охлаждение интеркулера может привести к высокой температуре на впуске, снижению мощности двигателя и топливной экономичности; Недостаточное охлаждение масла/статора может ускорить износ компонентов и повлиять на изоляционные характеристики генератора.
Характеристики соответствия ответвлений для высоко- и низкотемпературных сухих градирен
Два контура сухого градирни состоят из независимых оребренных трубчатых сердечников и независимых воздуховодов (или отдельных отсеков с одним и тем же воздуховодом), не мешающих друг другу. Они могут быть спроектированы отдельно с учетом коэффициента теплопередачи, площади теплопередачи и скорости ветра для достижения:
Высокотемпературный контур: рассчитан на большую разницу температур теплообмена и высокую мощность рассеивания тепла, подходит для быстрого отвода высокотемпературного отходящего тепла от двигателя;
Низкотемпературный контур: спроектирован с небольшой разницей температур и высокоточным-регулированием температуры, чтобы избежать чрезмерного охлаждения охлаждающей жидкости (например, конденсации, вызванной низкой температурой охлаждающей жидкости промежуточного охладителя), обеспечивая стабильность вспомогательных компонентов.
2. Основная структура высоко- и низкотемпературных сухих охладителей для дизель-генераторов.
Оборудование представляет собой модульную конструкцию с модульной компоновкой, подходящей для установки на-площадке и дизельных генераторов. В основном он состоит из высоко- и низкотемпературных двойных теплообменных сердечников, компонентов вентиляторов, рам, впускных и выпускных коллекторов охлаждающей жидкости, систем контроля температуры и защитных устройств. В некоторые модели высокой-мощности могут быть добавлены дефлекторы потока и устройства шумоподавления (соответствующие требованиям к кабине/блоку шумоподавления). Основные функции компонента следующие:
Двойной теплообменный сердечник: теплообменный сердечник состоит из конструкции из оребренных трубок (основная труба + ребра) как для высокотемпературных, так и для низкотемпературных сердечников, при этом основная трубка несет охлаждающую жидкость, а ребра - воздух; Два основных корпуса изготавливаются независимо и собираются отдельно, чтобы избежать потока охлаждающей жидкости. В зависимости от условий работы в качестве материалов выбираются углеродистая сталь (обычная), нержавеющая сталь 304 (анти-коррозионная) и медь (высоко-эффективный теплообмен, низкая мощность).
Компоненты вентиляторов: в основном осевые вентиляторы, разделенные на вентиляторы с фиксированной/переменной частотой, связанные с системой контроля температуры генератора; Верхний/боковой обдув можно использовать для обеспечения вертикального прохождения воздуха над ребрами и повышения эффективности теплопередачи; Модель высокой-мощности имеет модульную конструкцию с несколькими вентиляторами, которые могут запускаться и останавливаться по мере необходимости, экономить энергию и адаптироваться к условиям переменной нагрузки.
Коллектор и трубопровод: высокотемпературные/низкотемпературные контуры оснащены впускным и выпускным коллектором соответственно, а впускные и выпускные порты оснащены интерфейсами фланца+термометра/манометра для стыковки на-площадке и мониторинга рабочего состояния; Изолируйте трубопровод, чтобы уменьшить теплообмен с окружающей средой.
Модуль контроля и управления температурой: встроенный датчик температуры (PT100), датчик давления, преобразователь частоты вентилятора, шкаф управления, может обеспечить автоматический контроль температуры: когда температура охлаждающей жидкости превышает заданное значение, вентилятор автоматически запускается/ускоряется; Когда температура падает до заданного значения, вентилятор замедляет/останавливается; Поддержка связи с общей системой управления дизель-генераторами для обеспечения удаленного мониторинга и сигнализации неисправностей.
Каркас и защита: Каркас из стальной конструкции, анти-коррозионная окраска (оцинкованная + окраска распылением для моделей для наружного применения), подходит для суровых условий, например, на открытом воздухе, с высоким содержанием солей на море и с высоким содержанием пыли в шахтах; На внешней стороне сердечника можно установить пылезащитную-сетку, чтобы предотвратить попадание мусора в зазоры между ребрами и избежать снижения эффективности теплопередачи.
3. Основные требования к производительности: адаптироваться к рабочим характеристикам дизельных генераторов.
Рабочими характеристиками дизель-генераторов являются частый пуск-останов, работа с переменной нагрузкой (холостой ход/номинальная мощность/перегрузка), сложные условия работы (на открытом воздухе/большая высота/высокие солевые туманы/высокая запыленность), а система охлаждения напрямую определяет выходную мощность, топливную экономичность и срок службы генератора. Таким образом, существуют четкие и строгие требования к производительности высоко- и низкотемпературных сухих градирен, суть которых заключается в следующем:
1. Адаптация к рассеиванию тепла при переменной нагрузке и динамическая регулировка эффективности теплообмена в зависимости от нагрузки.
От холостого хода (20% нагрузки) до номинальной мощности (100%) охлаждающая нагрузка дизель-генератора увеличится в 3-5 раз. Необходимо, чтобы вентилятор охладителя имел частотное управление для достижения точного соответствия между мощностью теплообмена и охлаждающей нагрузкой генератора, избегая потерь энергии, вызванных вентилятором типа «большая лошадь, тянущая маленький автомобиль», и в то же время обеспечивая стабильность температуры охлаждающей жидкости в пределах полного диапазона нагрузки.
2. Высокая экологическая адаптация и устойчивость к суровым условиям труда.
Адаптация к большой высоте. В высокогорных-районах плотность воздуха низкая и эффективность теплопередачи снижается. Охладителю необходимо увеличить площадь теплопередачи/увеличить давление вентилятора, чтобы обеспечить соблюдение требований по рассеиванию тепла на высоте 4000 м;
Адаптация к высокотемпературной среде: в регионах с высокими-температурами и температурой окружающей среды 45 градусов (экстремальная 50 градусов) необходимо обеспечить эффективное охлаждение охлаждающей жидкости во избежание работы генератора на пониженной мощности из-за высоких температур окружающей среды;
Защита от коррозии и пыли-. Для морских платформ/прибрежных зон требуется сердечник из нержавеющей стали 316L и оцинкованная антикоррозионная-рама для защиты от коррозии солевым туманом; Для удобства ежедневного обслуживания в шахтах/запыленных зонах необходимо устанавливать эффективные пылезащитные-сети и легкосъемные конструкции для очистки пыли.