淺談光纖預(yù)制棒玻璃化石墨爐冷卻水裝置的改進(jìn)及應(yīng)用

>> 浙江富通光纖技術(shù)有限公司 宋大吉 方子乾 倪曉軍

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淺談光纖預(yù)制棒玻璃化石墨爐冷卻水裝置的改進(jìn)及應(yīng)用

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1 引言

眾所周知，在多臺(tái)玻璃化爐設(shè)備共用的冷卻水系統(tǒng)中，單臺(tái)設(shè)備的啟停，對(duì)系統(tǒng)壓力及其它設(shè)備的流量、壓力有很大的影響，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致其他設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，并且操作復(fù)雜、繁瑣，需要花大量的人力及時(shí)間。

冷卻水水質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的效率及設(shè)備的安全等也存在很大的影響，并一直是廣大專家研究的重點(diǎn)，在各項(xiàng)研究中，大家一直公認(rèn)系統(tǒng)的密封性對(duì)系統(tǒng)的水質(zhì)有著重大的影響。因而在保證水系統(tǒng)密封性的前提，如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，成為石墨爐使用單位的一個(gè)重要課題。

2 冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及使用中出現(xiàn)的問(wèn)題

傳統(tǒng)的冷卻水系統(tǒng)由回水箱、冷卻水泵、高位水箱、進(jìn)水閥、回水閥、旁通閥、玻璃化爐、冷卻塔、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水箱裝置依序連接組成（如圖1所示）?；厮淅锩娴睦渌?，通過(guò)冷卻水泵打入進(jìn)玻璃化爐設(shè)備中，設(shè)備前端安裝有進(jìn)水閥、旁通閥、及回水閥，通過(guò)這3只閥門調(diào)控設(shè)備進(jìn)水量。低溫冷卻水經(jīng)過(guò)發(fā)熱設(shè)備，吸收熱量，轉(zhuǎn)化為高溫冷卻水，高溫冷卻水再經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻，釋放熱量，又轉(zhuǎn)化為低溫冷卻水，最后回到回水箱中，進(jìn)行下一次循環(huán)。系統(tǒng)缺水后，可以通過(guò)補(bǔ)水泵，把補(bǔ)水箱中的水打入進(jìn)行補(bǔ)水。如此組成了一套完整的冷卻水系統(tǒng)。

如圖1所示，設(shè)備流量調(diào)整主要通過(guò)進(jìn)水閥及旁通閥進(jìn)行。流量需要調(diào)小時(shí)，通過(guò)關(guān)小進(jìn)水閥，調(diào)大旁通閥進(jìn)行，流量需要調(diào)大時(shí)，則反之。

因無(wú)法確認(rèn)系統(tǒng)是否缺水，本系統(tǒng)需要定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水。補(bǔ)水操作是，開啟補(bǔ)水泵，把補(bǔ)水箱中的水打入系統(tǒng)中，頂部排地溝管路出水時(shí)，則系統(tǒng)打滿水，然后關(guān)閉補(bǔ)水泵。

目前本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中主要有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）設(shè)備水量調(diào)整繁瑣、不穩(wěn)定，當(dāng)石墨玻璃化爐設(shè)備1調(diào)整水量時(shí)，因設(shè)備阻力大于旁通閥的阻力，即使調(diào)大（調(diào)?。┻M(jìn)水閥，調(diào)?。ㄕ{(diào)大）旁通閥，整個(gè)系統(tǒng)的壓力也會(huì)改變，設(shè)備2及設(shè)備3的壓力及流量則立即產(chǎn)生變化，如流量低，則設(shè)備停機(jī)。因此，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備需要調(diào)整水量或者停機(jī)檢修時(shí)，需要安排人員時(shí)刻關(guān)注同系統(tǒng)中的其他設(shè)備冷卻水情況，當(dāng)波動(dòng)時(shí)，需要立即進(jìn)行調(diào)整。

（2）整個(gè)系統(tǒng)沒有完全密封，回水箱頂部氣倉(cāng)與地溝相通，系統(tǒng)的水質(zhì)無(wú)法得到保障，系統(tǒng)很容易結(jié)垢、腐蝕等，對(duì)設(shè)備、配件等皆產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。

（3）應(yīng)急能力不足，設(shè)備安全無(wú)法保障。因石墨玻璃化爐內(nèi)為1600℃的高溫，當(dāng)冷卻水泵故障時(shí)，設(shè)備則立即停水，爐內(nèi)高溫則立即傳到至外表面，導(dǎo)致設(shè)備配件受高溫的影響而損壞，設(shè)備已因高溫而無(wú)法操作。

圖1 系統(tǒng)原理圖

3 問(wèn)題的解決方案

針對(duì)以上實(shí)際中出現(xiàn)的問(wèn)題點(diǎn)，分別通過(guò)以下的方法對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行改造。

冷卻水泵增加變頻器控制，出水端使用壓力傳感器替換原壓力表，同時(shí)取消了設(shè)備端的旁通閥，只保留進(jìn)水閥及回水閥。系統(tǒng)中，壓力傳感器監(jiān)測(cè)冷卻水泵壓力，然后反饋到變頻器處，變頻器再通過(guò)反饋及設(shè)定的壓力信息控制水泵。通過(guò)控制，確保設(shè)備進(jìn)水壓力穩(wěn)定，當(dāng)設(shè)備1水量調(diào)整時(shí)，設(shè)備2及設(shè)備3的進(jìn)水壓力及回水壓力皆沒有受到影響，流量也就不會(huì)改變。因而系統(tǒng)中某臺(tái)設(shè)備流量調(diào)整或檢修時(shí)，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備流量及壓力產(chǎn)生影響，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，方便調(diào)整。

針對(duì)密封性，原把回水箱中，通往地溝的管道進(jìn)行封閉，達(dá)到密封效果。但是封閉后，產(chǎn)生了另一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)系統(tǒng)因缺水而補(bǔ)水時(shí)，回水箱頂部氣倉(cāng)空間縮小，水箱內(nèi)壓力升高，通過(guò)冷卻塔及回水管道，設(shè)備的回水壓力升高。但是因?yàn)樵O(shè)備進(jìn)水壓力不變，設(shè)備的進(jìn)回水壓力差相對(duì)就減小，最終導(dǎo)致設(shè)備流量降低，設(shè)備停機(jī)。

因此，增加水封管，從回水箱頂部連通至補(bǔ)水箱底部，通過(guò)補(bǔ)水箱內(nèi)的存水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行密封。同時(shí)回水箱頂部氣倉(cāng)仍然通過(guò)補(bǔ)水箱與外圍空氣聯(lián)系，保障補(bǔ)水時(shí)，回水箱仍然保持大氣壓力，則達(dá)到系統(tǒng)壓力、流量穩(wěn)定的目的。

水泵運(yùn)行時(shí)間久后會(huì)產(chǎn)生故障，然而石墨玻璃化爐無(wú)法斷水。因此增加備用冷卻水泵，定期對(duì)兩臺(tái)冷卻水泵進(jìn)行切換保養(yǎng)，保障運(yùn)行。切換過(guò)程中，需要合理設(shè)定水泵停止及啟動(dòng)時(shí)間，保障出水壓力仍然保持穩(wěn)定，往往設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間短于停止時(shí)間。

系統(tǒng)中每臺(tái)設(shè)備前段增加高位水箱，高位水箱安裝于高處，當(dāng)系統(tǒng)停電，水泵無(wú)法運(yùn)行時(shí)，水箱內(nèi)冷卻水仍然可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，保障設(shè)備及配件的安全。

圖2 系統(tǒng)原理圖

4 最終方案

最終整個(gè)系統(tǒng)完整原理圖如圖2所示，通過(guò)壓力傳感器及變頻器控制冷卻水泵，把回水箱內(nèi)的冷卻水打到高處的高溫水箱處，冷卻水進(jìn)過(guò)進(jìn)水閥進(jìn)入到設(shè)備中，對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厮?，高溫水通過(guò)回水閥，經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻，又轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏乩鋮s水，最后回到回水箱中，循環(huán)使用。當(dāng)系統(tǒng)缺水時(shí)，補(bǔ)水泵開啟，把補(bǔ)水箱內(nèi)冷卻水打入回水箱中，回水箱內(nèi)氣倉(cāng)的氣體通過(guò)水封管及補(bǔ)水箱，導(dǎo)出至大氣中。

5 結(jié)論

根據(jù)此系統(tǒng)制作的冷卻水系統(tǒng)裝置實(shí)施效果十分顯著，整個(gè)系統(tǒng)完全密封，能夠有效保障水質(zhì)，防止系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕，有效地保護(hù)設(shè)備及配件，有效降低系統(tǒng)的保養(yǎng)工作。變頻控制，保障系統(tǒng)壓力及流量穩(wěn)定，方便設(shè)備的檢修及調(diào)整。高位水箱能夠有效提升系統(tǒng)應(yīng)急能力，確保設(shè)備及配件安全。一用一備的冷卻水泵，能夠有效保障系統(tǒng)常年24小時(shí)連續(xù)不斷供水。本系統(tǒng)特別適用于對(duì)冷卻水要求嚴(yán)格的光纖預(yù)制棒石墨爐玻璃化設(shè)備中。