冷卻塔與冷水機組同層布置施工技術(shù)研究

裴紅濤

（中鐵建電氣化局集團第一工程有限公司，河南 洛陽 471000）

0 引言

高鐵站房一般由出站層、站臺層、高架候車層三個平面層組成，而中央空調(diào)水冷系統(tǒng)的核心─冷卻塔、冷水機組等設(shè)備的常規(guī)錯層布置關(guān)系往往會受制于站房外觀效果及運行安全性等因素的影響，不得不將冷卻塔與制冷機房同層布置于出站層端頭。

采用常規(guī)開式冷卻塔+常規(guī)制冷機房設(shè)備布置形式，如果設(shè)置在同層，系統(tǒng)往往會因為管網(wǎng)損失過大而導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)無法循環(huán)。結(jié)合某高鐵站房實例，通過系統(tǒng)分析，闡述了幾種解決方案，為后期類似的鐵路站房工程建設(shè)提供可借鑒的方法和思路。

1 工程系統(tǒng)概況

某站房原設(shè)計冷卻水系統(tǒng)采用6 臺橫流式冷卻塔（400 m3/h），冷卻水溫度為27～32 ℃，冷卻塔位于出站層兩側(cè)的地面，冷卻水循環(huán)水泵4 臺（流量650 m3/h，揚程28 m，功率75 kW），三用一備設(shè)于出站層制冷機房內(nèi)。制冷機房及冷卻塔均設(shè)置在出站層，制冷機房位于4～5 軸，靠近一側(cè)冷卻塔，兩側(cè)冷卻塔連接干管安裝于出站層吊頂內(nèi)，安裝標高H+5.4 m，兩側(cè)匯總后下返至H+3.5 m，水平進機房。施工前發(fā)現(xiàn)冷卻塔安裝太低，反饋設(shè)計后，出具變更：①冷卻塔在安裝時加高了0.5 m 支腿高度[1]；②在每一側(cè)冷卻塔的出水總管端安裝翻板止回閥，防止停泵后水倒流積水盤溢水；③在機房內(nèi)水泵進水總管上增加快速補水管路。出站層設(shè)備管道平面見圖1。

圖1 出站層設(shè)備管道平面

變更調(diào)整實施后，積水盤（0.25 m 深）底標高為H+1.8 m，冷卻塔出水總管標高為H+0.95 m，水泵進水口標高為H+0.7 m。運行調(diào)試時發(fā)現(xiàn)首先將冷卻塔補滿水，再將機房快速補水閥打開補水，運行冷卻水循環(huán)水泵，啟動瞬間泵體過水，冷卻塔布水隨即斷流，積水盤溢水，由此判斷冷卻水系統(tǒng)無法循環(huán)[2]。

2 系統(tǒng)故障分析

該工程將冷卻塔和冷卻水泵設(shè)置在同層，且采用開式冷卻塔，中間U 型上返水平管道較長，導(dǎo)致管網(wǎng)損失+循環(huán)水泵汽蝕余量＞有效汽蝕余量，所以水泵吸不上來水。

3 系統(tǒng)解決方案

方案一是將開式冷卻塔更換為閉式冷卻塔。其優(yōu)點是不受系統(tǒng)布置高差限制，整個管路為閉式循環(huán)系統(tǒng)，可延長管道和設(shè)備使用壽命。缺點是原安裝的冷卻塔報廢，冷卻塔配套管道系統(tǒng)需拆除并重新布管、更換設(shè)備基礎(chǔ)，閉式塔造價高。

方案二是將現(xiàn)有冷卻塔抬高一個樓層至候車層。其優(yōu)點是抬高之后冷卻塔高于機房布置，可從根本上解決問題。缺點是候車層一側(cè)為貴賓候車廳，另一側(cè)為車站辦公區(qū)，抬高一層一方面會影響車站使用環(huán)境，另一方面也影響了車站整體的外立面效果。另外需加高5 m 設(shè)備基礎(chǔ)，冷卻塔配管需拆除重配。

方案三是在兩側(cè)冷卻塔出水總管處各增加2臺管道泵及配套控制聯(lián)動裝置。其優(yōu)點是增加了循環(huán)水泵的吸程，加以控制邏輯可實現(xiàn)循環(huán)。缺點是兩側(cè)分別設(shè)置一組冷卻塔，且距離機房長度不等，管道泵啟動順序及循環(huán)泵啟停的邏輯順序需要連鎖程序控制，設(shè)置不好會導(dǎo)致系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不成功。

方案四是將制冷機房內(nèi)4 臺循環(huán)水泵各移2臺至兩側(cè)冷卻塔端頭。其優(yōu)點是縮短水泵進水管段長度，水泵低于冷卻塔低位安裝，解決了系統(tǒng)循環(huán)問題，改造成本相對較低，改造工期相對較短。缺點是制冷機房內(nèi)冷卻水泵側(cè)改造變動較大，室外冷卻塔側(cè)增加設(shè)備基礎(chǔ)及管線，需土建、強電專業(yè)有序配合施工。四種方案的成本及可操作性對比見表1。

表1 方案改造成本及可實操性分析

由表1 可知，方案一和方案二成本較高，方案三理論可行，后期運營成本增加較多，方案四相對合理。但實施過程中要注意：①冷卻水泵啟動前，需利用原快速補水系統(tǒng)將系統(tǒng)滿水直至水盤溢水再啟泵。②循環(huán)水泵室外安裝應(yīng)注意運行中防雨、防凍、防誤操作。③改造施工涉及土建、暖通、強電等各專業(yè)，施工過程中需要相互配合并做好防護。

4 結(jié)語

冷卻塔與制冷機組同層布置的系統(tǒng)設(shè)計形式在以后的站房或民建施工中可能還會遇到，針對不同的情況，分析系統(tǒng)的變更成本與改造運行成本，選擇最優(yōu)化的解決方案，通過分析介紹，能夠為后續(xù)此類設(shè)計布置問題提供借鑒和幫助。