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冷却系统：现代工程中的关键冷却技术 (冷却系统可能出现的故障)
冷却系统在现代工程中扮演着至关重要的角色，从汽车发动机到计算机芯片，它们都有助于防止设备过热并正常运行。
冷却技术的类型
有各种类型的冷却技术，每种技术都有其独特的优点和缺点：
- 风冷：使用空气将热量从设备中散去。
- 水冷：使用水或其他液体将热量从设备中带走。
- 蒸汽冷：使用蒸汽将热量从设备中带走。
- 热管冷：使用热管（一种充满液体的密封管）将热量从设备中转移到散热器。
深圳、三亚和广州等地已开始试运行集中供冷系统，在实际推广和应用上存在哪些难点？集中供冷时代要来了？
试运行集中供冷系统在实际推广和应用上面临以下难点：
1. 基础设施建设需求高：集中供冷系统需要建设大规模的冷却站、冷却塔和供冷管网等基础设施，需要大量的投资和土地资源。
2. 运营成本高：集中供冷系统需要进行大规模的能源供应和运行管理，运营成本高且对人力资源有较高的需求。
3. 技术难题：集中供冷系统需要实现热能的集中供给和远程配送，涉及到很多复杂的技术问题，如热损失、管道维护等。
4. 适用范围有限：集中供冷系统主要适用于大型商业和居住区，小型住宅和办公楼等规模相对较小的区域很难实现集中供冷。
虽然集中供冷系统面临一些挑战，但随着环保意识的提高和城市规模的扩大，集中供冷的需求和潜力逐渐增加。 在可持续发展的背景下，集中供冷系统可能成为未来城市冷热能供应的一种重要方式。
发动机冷却系统大循环?
概述 随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动机产生的废热密度也随之明显增大。 一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。 发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最大。 然而，在部分负荷时，冷却系统会发生功率损失，水泵所提供的冷却液流量超过所需的流量。 我们希望发动机冷启动时间尽可能短。 因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。 冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有较大的影响。 2 现代发动机冷却系统的特点 传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机，而还应具有改善燃料经济性和降低排放的作用。 为此，现代冷却系统要综合考虑下面的因素：发动机内部的摩擦损失；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量温度。 先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法，统筹考虑每项影响因素，使冷却系统既保证发动机正常工作，又提高发动机效率和减少排放。 2.1 温度设定点 发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。 最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统，这样才能更好地保护发动机。 由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放。 通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。 根据排气门周围区域温度极限值，可升高或降低冷却液或金属温度设定点。 升高或降低温度点都各有特点，这取决于希望达到的目的。 2.2 提高温度设定点 提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。 提高温度有许多优点，它直接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。 提高工作温度将提高发动机机油温度，降低发动机摩擦磨损，降低发动机燃油消耗。 研究表明，发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。 将冷却液排出温度提高到150℃，使气缸温度升高到195℃，油耗则下降4%-6%。 将冷却液温度保持在90-115℃范围内，使发动机机油的最高温度为140℃，则油耗在部分负荷时下降10%。 提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。 提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热气热传递传递的效果，降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，从而降低发动机的功率消耗。 此外，可采用不同的方式，进一步减小冷却液的流速。 2.3 降低温度设定点 降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率，降低进气温度。 这对燃烧过程、燃油效率及排放有利。 降低温度设定点可以节省发动机运行成本，提高部件使用寿命。 研究表明，若气缸盖温度降低到50℃，点火提前角可提前3℃A而不发生爆震，充气效率提高2%，发动机工作特性改善，有助于优化压缩比和参数选择，取得更好的燃油效率和排放性能。 2.4 精确冷却系统 精确冷却系统主要体现在冷却水套的结构设计与冷却液流速的设计中。 在精确冷却系统中，热关键区，如排气门周围，冷却液有较大的流速，热传递效率高，冷却液的温度梯度变化小。 这样的效果来自缩小这些地方冷却液通道的横截面，提高流速，减少流量。 精确冷却系统的设计关键在于确定冷却水套的尺寸，选择匹配的冷却水泵，保证系统的散热能力能够满足低速大负荷时关键区域工作温度的需求。 发动机冷却液流速的变化范围相当大，从怠速时的1 m/s到最大功率时的5 m/s。 故应将冷却水套和冷却系统整体考虑，相互补充，发挥最大潜力。 研究表明，采用精确冷却系统，在发动机整个工作转速范围，冷却液流量可下降40%。 对气缸盖上冷却水套的精确设计，可使普通冷却道的流速从1.4m/s提高到4 m/s，大大提高气缸盖传热性，将气缸盖的金属温度降低到60℃。 2.5 分流式冷却系统 分流式冷却系统为另外一种冷却系统。 在这种冷却系统中，气缸盖和气缸体由各自的液流回路冷却，气缸盖和气缸体具有不同的温度。 分流式的冷却系统具备特有的优势，可使发动机各部分在最优的温度设定点工作。 冷却系统的整体效率达到最大。 每个冷却回路将在不同冷却温度设定点或流速下工作，创造理想的发动机温度分布。 理想的发动机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高。 气缸盖温度较低可提高充气效率，增大进气量。 温度低且进气量大可促进完全燃烧，降低CO，HC和NOx的形成，也提高输出功率。 较高气缸体温度会减小摩擦损失，直接改善燃油效率，间接地降低缸内峰值压力和温度。 分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度相差100℃。 气缸温度可高达150℃，而缸盖温度可降低50℃，减少缸体摩擦损失，降低油耗。 较高的缸体温度使油耗降低4%-6%，在部分负荷时HC降低20%-35%。 节气门全开时，缸盖和缸体温度设定值可调到50℃和90℃，从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。 2.6 可控式发动机冷却系统 传统的发动机冷却系统属于被动式的，结构简单或成本低。 可控式冷却系统可弥补目前冷却系统的不足。 现在冷却系统的设计标准是解决满负荷时的散热问题，因而部分负荷时过大的散热能力将导致发动机功率浪费。 这对轻型车辆来说尤为明显，这些车辆大多数时间都在市区内部分负荷下行驶，只利用部分发动机功率，引起冷却系统较高损耗。 为解决发动机在特殊情况下过热的问题，现在的冷却系统体积较大，导致冷却效率降低，增大了冷却系统的功率需求，延长了发动机暖机时间。 可控式发动机冷却系统一般包括传感器、执行器和电控模块。 可控式冷却系统能够根据发动机工作状况调整冷却量，降低发动机功率损耗。 在可控式冷却系统中，执行器为冷却水泵和节温器，一般由电动水泵和液流控制阀组成，可根据要求调整冷却量。 温度传感器为系统的一部分，可迅速把发动机的热状态传给控制器。 可控式装置，如电动水泵，可将冷却系温度设定点从90℃提高到110℃，节省2%-5%的燃油，CO减少20%，HC减少10%。 稳定状态时，金属温度比传统冷却系统的高10℃，可控式冷却系统具有较快的响应能力，可将冷却温度保持在设定点的±2℃范围。 从110℃下降到100℃只需2 s。 发动机暖机时间减少到200s，冷却系统工作范围更贴近工作极限区域，能够缩小发动机冷却温度和金属温度的波动范围，减少循环热负荷造成的金属疲劳，延长部件寿命。 3 结论 前面介绍的几种先进冷却系统具有改善冷却系统性能的潜力，能够提高燃油经济性和排放性能。 冷却系统的能控性是改善冷却系统的关键，能控性表示对发动机结构保护的关键参数，如金属温度、冷却液温度和机油温度等能够控制，确保发动机在安全限度范围内工作。 冷却系统能够对不同工况作出快速反应，最大地节省燃料、降低排放，而不影响发动机整体性能。 从设计和使用性能角度看，分流式冷却与精密冷却相结合具有很好的发展前景，既能提供理想的发动机保护，又能提高燃油经济性和排放性。 这种结构有利于形成发动机理想的温度分布。 直接向气缸盖排气门周围供给冷却液，减少了气缸盖温度变化，使缸盖温度分布更加均匀，也能将机油和缸体温度保持在设计的工作范围，具有较低的摩擦损失和污染排放量。 ■ 冷却系统的功能及维护保养方法如下： 1、冷却系统的功能，就是将发动机零件吸收的一部分热量带走，保证柴油发动机各零件维持在正常的温度范围内。 2、冷却水应是不含溶解盐的软水，如清洁的河水、雨水等。 不要用井水、泉水或海水等硬水，以防产生水垢，引起发动机散热不良，气缸过热等问题发生。 3、用漏斗将冷却水加入水箱时，应当防止水飞溅到发动机与散热器上，防止散热片和机体上积尘、弄脏，影响冷却效果。 4、若因发动机缺水而引起温度过高时，不能马上加水，应使发动机慢速运转10—15分钟，等温度稍降低后，在发动机不息火的情况下慢慢加入冷却水。 5、冬季，水箱内应加热水。 启动后应慢速运转至水温超过40度时才能工作。 工作结束后，必须放尽冷却水。 6、要定期清除水箱内的水垢，对风冷发动机的散热片要经常擦洗污泥、脏垢。 散热片不可损坏，若损坏后要及时更换，以免影响散热效果。
冷却塔风机的节能及安全控制分析？
1 风机节能控制器的分析提出风机节能控制管理的目的，是实现风机运行闭环自动控制。 根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值及时反应出来，最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。 通常认为，“变频调速技术”是完成上述过程的理想方法。 但变频调速技术在循环水冷却塔风机控制上的运用存在如下局限性和缺陷：①“变频调速技术”可以做到很高的控温精度，但这在循环冷却水系统却不很重要。 ②变频器自身的能量损耗(平均运行效率不足90%)影响节能效果。 ③变速运行造成风扇叶片攻角改变(迎风角)，风机脱离工作点运行使效率降低。 ④电机脱离额定转速的低速运行，以及转速、扭矩、功耗之间的非线性关系，也使电机的运行效率大为降低。 ⑤变频调速系统价格较为昂贵(每千瓦1000元左右)，新建工程和老设备改造都需较大投入。 ⑥设计上还必需考虑变频调速器运行在某些特定转速时的破坏性共振问题，和变频调速器产生强电磁污染对其它仪表的干扰等问题。 2 风机安全监控器分析提出风机安全监控管理的目的，是为了自动检测出振动、油温、油位的变化数值，并进行显示和记录，同时对检测值超限的风机进行报警和停机，以求达到风机安全平稳运行的目的，减少甚至杜绝风机损坏事故的发生。 根据现场管理的实际情况，确定了“风机振动”、“滑油油温”、“减速箱油位”3个参数是保证风机安全最重要的运行参数[3]。 又确定了“测量范围”、“测量精度”、“巡检时间”等共15项设计参数进行研发制作。 该系统于1993年9月在循环水场得到首次试用，命名为“KR-939风机安全监控器”。 该系统运用了多参数组合探头技术、数字指令编码技术和计算机网络管理技术。 三参数组合探头安装于风机减速箱泊尺固定座上，其探杆直接插入滑油中，将减速箱内的油温、泊位及设备振动值直接转换为电信号，并远传至控制室内的风机安全监控器。 每台安全监控器可以用一条四芯电缆挂接8只组合探头，对8台风机的运行参数进行实时监控，同时完成数字显示。 超限报警、超限停机等多相功能。 经过了多次的试验和改型设计，目前已经成功运用于设备生产现场，各项参数达到了预定的设计要求。 3 实现计算机联网控制分析上面介绍的两种测控系统，可以通过一条四芯通讯电缆(RS-422标准串行接口)与1台管理计算机连接，计算机可以是通用型PC机或工控机。 当配备相应的组态化监控管理软件(DCS-900软件)，即可与多台KR-933、KR-939监控器实现联网控制。 与计算机联网后的风机监控器增加了如下功能：①同时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理。 ②修改网内各控制器的设定参数。 ③根据各控制器运行参数变化实现系统优化管理。 ④进行历史数据及图形的记录，帮助分析，方便查询。 4 风机管理研究的效果分析4.1 风机运行节电效果明显以安装了KR-933的第二循环水场为例，使用KR-933节能控制器的节能效果。 最初现场试用KR-933节能控制器的第三循环水场，在1993年风机负荷较重的6，7，8，9这4个月内，耗电量与1991，1992年同期相比，节电量kW·h，若以0.45元/(kW·h)计算，这4个月共节约用电费7.92万元；而第三循环水场安装节能控制器的费用只有4.36万元，可见投入的费用只需设备运行几个月就能收回。 4.2 保证风机安全运行根据现场经验，处于完好状态下的风机，其油温、油位、振动曲线的特征如下：①油温曲线：从开、停机时刻起逐渐升、降，约1h左右变成一条近似直线的平滑曲线。 ②泊位曲线：无论是否开机，都应近似一条水平的直线。 ③振动曲线：开机状态下，围绕一条虚拟的直线作上下窄幅振荡的不规则曲线。 5 不足之处分析5.1 大型风机不适合应用KR-933节能控制器对于大功率少机组风机的循环水场，由于每开停1台风机，都会对水温产生很大的影响。 因而，应用KR-933风机节能控制器无法正常稳定控制水温。 如第六循环水场共有3台直径8.53m、功率160kW的风机，假设安装风机节能控制器，在设定温度速率允差。 温度允差、执行周期等参数时，必然产生极大的矛盾，很难选择出适当的参数值，最终也达不到节能降耗的目的。 这种情况下的风机管理，比较适合采用自动变频调速系统进行控制管理。 目前也正在进行这方面的准备工作。 5.2 KR-939安全控制系统的油位测量技术还有待改进目前KR-939安全监控器仍存在不足，其主要问题是油位监测，由于受恶劣条件的影响，较容易出现热丝结垢、滑油含水造成断丝故障。 若探头检修不及时，还需要进行人工上塔巡检实测。 加强风机的科学现代化管理，还应在现有的基础上不断改进。 更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：
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