يمكن لأنظمة التبريد المجانية أن تحقق وفورات كبيرة لأصحاب هذه الأنظمة. ومع ذلك، فإن مقدار التوفير المحتمل في الطاقة المتاح يعتمد بشكل كامل تقريبًا على التصميم العام للنظام وعلى اختيار المعدات المستخدمة في النظام. بشكل عام، يجب على المصمم أن يوازن بين تكلفة المعدات الأعلى وفرص أكبر لتوفير الطاقة. ولحسن الحظ، فإن هذه الوفورات - والتكاليف المرتبطة بها - قابلة للقياس الكمي بشكل معقول حتى يتمكن المصممون من اتخاذ خيارات ذكية مسترشدة بمعلومات موثوقة. سوف تصف هذه المقالة طرق التحكم في السعة في مخططات تصميم التبريد المجانية.
تتطلب أبراج التبريد ذات السحب المستحث والسحب القسري إرشادات منفصلة للتحكم في السعة أثناء تطبيقات التبريد الحر، والتي سيتم تفصيلها فيما يلي. إن تسلسل التحكم في برج التبريد الذي يعمل أثناء الظروف المحيطة المنخفضة يشبه إلى حد كبير برج التبريد الذي يعمل في ظل ظروف الصيفبشرط أن تكون درجة الحرارة المحيطة أعلى من درجة التجمد. عندما يصبح الطقس باردًا جدًا، يجب اتخاذ احتياطات إضافية لتجنب احتمالية إتلاف تكوين الجليد.
من المهم جدًا الحفاظ على التحكم الدقيق في برج التبريد أثناء التشغيل في فصل الشتاء. توصي EVAPCO بأن أ الحد الأدنى لترك درجة حرارة الماء 45 درجة فهرنهايت يجب الحفاظ عليها أثناء عملية التبريد المجانية. ومع ذلك، فقد أظهرت الاختبارات المعملية والخبرة الميدانية أن 42 درجة فهرنهايت يجب أن تكون بمثابة الحد الأدنى المطلق لدرجة حرارة الماء المغادرة. ومن الواضح أنه كلما ارتفعت درجة حرارة الماء الخارج من البرج، قلت احتمالية تكوين الجليد. ويفترض ذلك الحفاظ على التدفق المناسب للمياه فوق برج التبريد واتباع إجراءات تشغيل المروحة المذكورة في النشرة.
يقدم ما يلي ملخصًا لتسلسلات التحكم في السعة لكل من وحدات السحب المستحثة والقسرية. يتم عرض تسلسل تشغيل للأبراج باستخدام أدوات التحكم في المحركات ذات السرعة الواحدة والسرعتين والمتغيرة السرعة. كما تم تضمين اعتبارات التحكم في السعة لأبراج تبريد الخلايا المتعددة. في ملحق هذه النشرة، يتم عرض تسلسلات التحكم في السعة الموصى بها بمزيد من التفصيل لأبراج التبريد التي تعمل أثناء ظروف التبريد الحر.
Capacity Control (Induced Draft)
يمكن التحكم في قدرة أبراج التبريد المستحثة التي تعمل أثناء تطبيقات التبريد الحر باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق. الطرق الأكثر شيوعًا للتحكم في السعة هي:
- محركات مروحة ذات سرعة واحدة لركوب الدراجات
- باستخدام اثنين من سرعة مروحة المحرك
- Using Variable Frequency Drives (VFD’s)
إن أبسط طريقة للتحكم في قدرة برج التبريد أثناء عملية التبريد الحر هي تشغيل وإيقاف محرك المروحة استجابة لدرجة حرارة الماء الخارجة من البرج. ومع ذلك، فإن طريقة التحكم هذه تؤدي إلى فروق أكبر في درجات الحرارة وفترات زمنية أطول مع إيقاف تشغيل المراوح. أثناء الظروف المحيطة المنخفضة للغاية، قد يتكثف الهواء الرطب ويتجمد على نظام تشغيل المروحة. لذلك، يجب تدوير المراوح أثناء الظروف المحيطة المنخفضة للغاية لتجنب فترات طويلة من تشغيل المروحة في وضع الخمول سواء كان الماء يتدفق فوق الحشوة أو في الممر الجانبي. يرجى ملاحظة أن الإفراط في تدوير المروحة قد يتسبب في تلف محرك المروحة: يجب أن يقتصر عدد مرات تشغيل وتوقف محرك المروحة على ستة في الساعة. إذا كانت أحمال المبنى صغيرة، فسيشهد البرج فترات طويلة مع إيقاف تشغيل المراوح، مما يؤدي إلى احتمالية أكبر لحدوث الجليد على فتحات السحب الخاصة بالوحدة. ونتيجة لذلك، فإن محركات المروحة ذات السرعة الواحدة هي الطريقة الأقل الموصى بها للتحكم في السعة.
هناك طريقة أخرى للتحكم في السعة وهي استخدام محركات المروحة ذات السرعتين، والتي تتضمن خطوة إضافية للتحكم في السعة. تعمل هذه الخطوة على تقليل الفرق في درجة حرارة الماء، وبالتالي مقدار الوقت الذي تكون فيه المراوح متوقفة عن العمل. بالإضافة إلى ذلك، يوفر محركان للسرعة توفيرًا كبيرًا في تكاليف الطاقة، نظرًا لأن البرج لديه القدرة على العمل بسرعة منخفضة خلال معظم موسم التبريد المجاني.
The most accurate method of capacity control for an induced draft tower is to use variable frequency drives. This allows much closer control of the leaving water temperature by allowing the fan(s) to run at the appropriate speed to closely match the building load. However, the application of a VFD with an induced draft cooling tower could contribute to the formation of the ice during sub-freezing conditions. As the building load decreases, the variable frequency control system may operate for long periods of time at fan speeds below 50 percent. Operating at low leaving water temperatures and low air velocity through the unit can cause ice to form at various locations in the unit.
لذلك، يوصى بضبط الحد الأدنى لسرعة محرك التردد المتغير على 50 بالمائة من السرعة الكاملة لتقليل احتمالية تكوين الجليد في الوحدة أثناء تشغيل برج التبريد في البيئة المحيطة المنخفضة. راجع قسم إدارة الجليد للحصول على معلومات إضافية.
Capacity Control (Forced Draft)
Capacity control of forced draft cooling towers operating during free cooling applications can be achieved by several different methods. Similar to the induced draft units, the most common methods of capacity control are cycling single speed fan motors, using two speed fan motors or pony motors, or utilizing variable frequency drives to control the cooling tower fan(s). Although capacity control methods for forced draft units are similar to those used for induced draft units, there are several major differences detailed below.
The simplest method of capacity control for a forced draft units is to cycle the fan(s) on or off. However, this method of control results in larger temperature differentials and periods of time with the fans off. When the fans are cycled off, the water falling through the unit can induce air flow through the fan section.
أثناء الظروف المحيطة المنخفضة للغاية، قد يتكثف هذا الهواء الرطب ويتجمد على المكونات الباردة لنظام تشغيل المروحة. إذا تغيرت الظروف وكانت هناك حاجة إلى التبريد، فإن الكميات الزائدة من الجليد التي قد تكون قد تكونت على نظام القيادة يمكن أن تدمر المراوح وأعمدة المروحة التي أصبحت مطلوبة للتشغيل فجأة. لذلك، يجب إعادة تدوير المراوح أثناء التشغيل في الأجواء المحيطة المنخفضة لتجنب فترات طويلة من تشغيل المروحة في وضع الخمول. يرجى ملاحظة أن الإفراط في ركوب الدراجات يمكن أن يؤدي إلى تلف محركات المروحة. حدد عدد مرات البدء بست مرات في الساعة.
يوفر المحركان ذو السرعتان أو المحركات الصغيرة طريقة تحكم أفضل من المحركات ذات السرعة الواحدة. سيسمح التحكم في المحرك ذو السرعتين بخطوة إضافية للتحكم في السعة، وتقليل الفروق في درجة حرارة الماء ومقدار الوقت الذي تكون فيه المراوح متوقفة عن العمل، وتوفير تكاليف الطاقة. أثبتت طريقة التحكم في السعة هذه فعاليتها في التطبيقات التي تكون فيها اختلافات الأحمال مفرطة وظروف الشتاء معتدلة.
Variable frequency drives provide the most flexible method of capacity control for forced draft cooling towers. The variable frequency drive control system allows the fans to run at a nearly infinite range of speeds to match the unit capacity to the system load. During periods of reduced load and low ambient temperatures, the fans can be maintained at a minimum speed (25% of full speed) which ensures a positive pressure inside the unit. This positive pressure in the unit prevents moist air from migrating towards the cold fan drive components reducing the potential for condensation to form and then freeze on them.
يجب تطبيق طريقة التحكم في محرك السرعة المتغيرة للتطبيقات التي تعاني من الأحمال المتقلبة ودرجات الحرارة الشتوية القاسية.
Capacity Control (Multiple Cell Units)
تتطلب أبراج التبريد ذات السحب القسري والمستحثة متعددة الخلايا تسلسلات تحكم مختلفة عن أبراج التبريد أحادية الخلية. من المهم أن يتم التحكم في المراوح وتدفق المياه فوق كل خلية بشكل صحيح في أبراج تبريد الخلايا المتعددة.
يعد التحكم المناسب في المروحة أمرًا ضروريًا لتجنب احتمالية تكوين الثلج في إحدى خلايا برج التبريد متعدد الخلايا. يجب التحكم في جميع المراوح الموجودة في الخلايا العاملة في وقت واحد لتجنب ظروف التجمد في أي خلية واحدة. الطريقة الصحيحة للتحكم في مروحة برج التبريد متعدد الخلايا أثناء عملية التبريد الحرة موضحة في الشكل أدناه.
بدلاً من تشغيل مروحة واحدة وإيقاف تشغيلها؛ يجب تشغيل كلا المروحتين معًا بسرعة منخفضة للوصول إلى درجة حرارة الماء الخارجة عن 45 درجة. طريقة التشغيل هذه لها نفس درجة حرارة الماء التي تدخل كلا الخليتين بمقدار 65 درجة؛ ولكن مع تشغيل كلتا المروحتين بسرعة منخفضة، يسمح ذلك بدخول الماء بدرجة حرارة 45 درجة إلى الحوض من كل خلية. درجة حرارة الماء النهائية الخارجة من برج التبريد هي 45 درجة، ويتم التخلص من احتمالية التجميد في أي خلية واحدة.
ال غير صحيح تظهر طريقة التحكم في مروحة الخلايا المتعددة أدناه في الشكل أدناه. في هذا المثال، يتم ضخ المياه بنظام 65 درجة من خلال نظام توزيع المياه لكل خلية. ومع ذلك، فإن المروحة الموجودة في الخلية 1 متوقفة عن التشغيل والمروحة الموجودة في الخلية 2 قيد التشغيل. نظرًا لأن المروحة متوقفة في الخلية 1، تبلغ درجة حرارة الماء الداخل للحوض 55 درجة، ومروحة الخلية 2 على الماء الداخل للحوض 35 درجة، فإن درجة حرارة الماء الصافية الناتجة بين الأحواض هي 45 درجة. وهذا يلبي الحد الأدنى لدرجة الحرارة المطلوبة وهي 45 درجة؛ ومع ذلك، فإن درجة حرارة الخلية 2 منخفضة جدًا مما قد يؤدي إلى التجميد الموضعي.
إلى جانب توفير التحكم المناسب في المروحة، يوصى بشدة أيضًا بمراقبة درجة حرارة الماء الخارج في جميع الخلايا. يمكن وضع مستشعرات درجة حرارة الحوض إما في أنابيب الشفط أو في حوض الماء البارد. يمكن أن يساعد هذا في تحديد ظروف التجمد المحتملة في كل خلية. ومع ذلك، إذا كانت هناك سعة كبيرة لخليتين تعملان معًا مما يتسبب في زيادة دوران المروحة، فيجب مراعاة توجيه كل الحمل إلى خلية واحدة وإغلاق الخلية الأخرى تمامًا.
عادةً ما تكون أحمال التبريد في فصل الشتاء أقل بكثير مما نشاهده خلال موسم التبريد في فصل الصيف. لذلك، قد ينخفض معدل تدفق المياه عبر البرج، مما قد يؤدي إلى تراكم الجليد على الوحدة أو داخلها.
يوصى بتوجيه معدل تدفق الماء إلى أقل عدد ممكن من الخلايا، حيث يعمل برج التبريد بشكل أفضل مع معدل تدفق النظام بالقرب من التدفق التصميمي لكل خلية قدر الإمكان. وهذا يضمن أن نظام توزيع المياه يحافظ على نمط رش مناسب فوق الحشوة ويتجنب حالة التدفق المنخفض التي يمكن أن تؤدي إلى تكوين الجليد داخل برج التبريد.
في بعض الحالات، يتم تقليل معدلات التدفق الشتوية التصميمية إلى ما هو أبعد من الحدود الدنيا لنطاق أداء فوهة الرش. في هذه الحالة، يمكن دمج نظام خاص لتوزيع المياه لاستيعاب معدل التدفق المصمم لفصل الشتاء. قد يستخدم هذا التصميم نظامًا إضافيًا لتوزيع المياه مزودًا بفوهات رش قادرة على الأداء في ظل ظروف تدفق منخفضة جدًا. عادةً، يقتصر نظام توزيع المياه الإضافي على خلية واحدة من برج التبريد ذو السحب المستحث.
[dvfaqtopic title=”FREQUENTLY ASKED QUESTIONS” topicid=”18899″ skin=”custom” searchbox=”no” switcher=”yes” paginate=”” order=”ASC” orderby=”date”]
