鍍膜機(jī)冷卻水循環(huán)要求
1 概述
隨著國(guó)內(nèi)光學(xué)行業(yè)的發(fā)展，光學(xué)企業(yè)也快速發(fā)展與成長(zhǎng)為光學(xué)元件液膜的車間設(shè)計(jì)項(xiàng)目也隨之增多。鍍膜工藝，是為了提高鏡頭的透光率和影像的質(zhì)量，對(duì)鏡頭進(jìn)行真空膜處理(鍍膜主要是為了減少反射)，真空鍍膜是膜料(Gr2 O3）在電子束的作用下在鍍膜機(jī)內(nèi)形成蒸氣附著到玻璃片上。光學(xué)元件膜工藝設(shè)備投資大，專業(yè)技術(shù)性強(qiáng)，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求高(對(duì)環(huán)境潔凈度有要求)。光學(xué)元件膜機(jī)冷卻循環(huán)水是影響鏡膜工藝的關(guān)鍵工序，是影響鍍膜成品合格率的重要因素之一。
鍍膜機(jī)大都從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格也比較貴，對(duì)冷卻循環(huán)水的指標(biāo)溫度，壓力等)比較做感，如果冷卻水的溫度和壓力不在被膜機(jī)產(chǎn)品規(guī)定范圍內(nèi)工作，使膜機(jī)就會(huì)發(fā)出警示信號(hào)，甚至停止工作，給生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因而生產(chǎn)方對(duì)冷卻循環(huán)水設(shè)計(jì)要求非常嚴(yán)格。給排水專業(yè)在此類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，主要是配合生產(chǎn)工藝專業(yè)，根據(jù)生產(chǎn)工藝提出的要求進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)。
2 冷卻循環(huán)水設(shè)計(jì)需要滿足以下幾點(diǎn)要求
一， 系統(tǒng)穩(wěn)定性：
根據(jù)膜工藝的生產(chǎn)特點(diǎn)，鍍膜生產(chǎn)線是每天連續(xù)24h，運(yùn)轉(zhuǎn)不間歇的，因而冷卻循環(huán)供水系統(tǒng)也要保證24h連線供給才能滿足鍍膜機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。作為冷卻循環(huán)供水系統(tǒng)的核心，循環(huán)水泵的選用非常關(guān)鍵，循環(huán)水泵應(yīng)選用質(zhì)量可靠穩(wěn)定的水泵，且水泵必須配有備用水泵。水泵運(yùn)行出現(xiàn)異常除了常規(guī)的能自動(dòng)切換至備用泵外，還應(yīng)有報(bào)警信號(hào)送至值班中心，及時(shí)了解故障，排除故障。另外供給系統(tǒng)的電源必須保證24h不間斷供應(yīng)，確保系統(tǒng)連運(yùn)轉(zhuǎn)。保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后每隔半年應(yīng)做一次金面維護(hù)保養(yǎng)，維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件:水泵，電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與水泵聯(lián)軸器，控制柜，閥門，管路等。
二，系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能：
節(jié)能降耗也是我們沒計(jì)中必須要考慮的因素之一，也是符合企業(yè)科學(xué)發(fā)展的要求。鍍膜冷卻循環(huán)系統(tǒng)是由一套水泵組供給多臺(tái)鍍膜機(jī)，只有在生產(chǎn)任務(wù)飽滿時(shí)膜機(jī)才全部投入運(yùn)行，大部分時(shí)間只有部分鍍膜機(jī)在運(yùn)行，當(dāng)有的鍍膜機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，不應(yīng)該無端耗費(fèi)冷卻循環(huán)水的電能。為了達(dá)到節(jié)能的目的，環(huán)水泵均采用變頻，且每個(gè)水泵均單獨(dú)設(shè)置變頻器，變頻器具有調(diào)頻調(diào)速等基本功能，變頻器的工頻電源一般是50Hz或60Hz，工頻電源的頻率和電壓都是恒定不變的。
以工頻電源工作的電機(jī)在調(diào)速時(shí)可能會(huì)造成功率的下降，而通過變頻器的調(diào)整，電機(jī)在調(diào)速時(shí)就可以減少功率損失而達(dá)到節(jié)能的目的。每臺(tái)水泵設(shè)有變頻器投資比較高，但可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證某臺(tái)水泵或某個(gè)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，不對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)中每臺(tái)水泵單獨(dú)設(shè)置變頻器是必要的，這樣既能保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，也能保證系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能降耗。
三，水質(zhì)：
冷卻循環(huán)水的結(jié)垢是設(shè)計(jì)冷卻循環(huán)水在運(yùn)行過程中難以免的間題。鍍膜機(jī)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)要求不結(jié)垢、不堵塞（設(shè)備內(nèi)局部冷卻管內(nèi)徑4mm，還有很多彎道)，要求循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間(連續(xù)6個(gè)月）運(yùn)轉(zhuǎn)后不變差。為了保證設(shè)備的換熱率和用年限，為了控制冷卻水循環(huán)系統(tǒng)引起的結(jié)垢，我們首先要了解循環(huán)水結(jié)垢的原因，水中溶解鹽類產(chǎn)生固相沉淀是構(gòu)成結(jié)端的主要因素(隨著環(huán)水溫度的高，碳酸鈣等鹽類的溶解度降低，水分發(fā)溶解鹽的濃度達(dá)到飽和程度)，為防止循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)管道不結(jié)后，就要大大低循環(huán)水中的溶解鹽，循環(huán)水采用自來水是達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的膜工藝的冷卻循環(huán)水一般都采用電阻率不小于15兆歐的RO水，RO水是經(jīng)過反診透后的純凈水，已基本去除水中的細(xì)菌病毒、膠體、有機(jī)物和98％以上的溶解性鹽類，去除了溶解鹽，環(huán)水在運(yùn)行過程中基本不會(huì)有結(jié)垢，半年內(nèi)水質(zhì)不會(huì)變差，當(dāng)然要保證水質(zhì)，管材他很重要，設(shè)計(jì)中要選用內(nèi)壁光滑的管材，經(jīng)過比較及相關(guān)行業(yè)市場(chǎng)調(diào)查，設(shè)計(jì)多采用的是不銹鋼管(SUS304)，不銹鋼管抗拉強(qiáng)度大，防腐燭能力強(qiáng)、保溫性能好、維護(hù)成本低，是膜機(jī)冷卻環(huán)水管材的*之不銹鋼管(SUS304)管材造價(jià)比較高，工程中采用塑料管材或鋼塑管也是滿足要求的。
四， 水壓：
膜機(jī)進(jìn)水水壓根據(jù)設(shè)備要求來設(shè)計(jì)的，一般來說，膜機(jī)要求冷卻循環(huán)水進(jìn)口壓力都比較高，一般要求達(dá)到6kgdcm02k/em，由于使膜機(jī)的瞬間開、關(guān)水，造成水壓的降低、升高，水壓恢復(fù)到設(shè)計(jì)壓力公差范圍內(nèi)允許時(shí)間要不超過10秒，對(duì)水壓的回壓速度要求挺高的。設(shè)計(jì)要達(dá)到水壓要求是比較容易達(dá)到的(只要設(shè)計(jì)中計(jì)算好水泵揚(yáng)程即可滿足要求)但是系統(tǒng)10秒內(nèi)要回到設(shè)計(jì)壓力這個(gè)要求確實(shí)比較難以達(dá)到，一般整個(gè)系統(tǒng)有15-20臺(tái)鍍膜機(jī)，單臺(tái)膜機(jī)的流量也比大(有 80L/ min， 50L/min)，關(guān)掉一臺(tái)鍍膜機(jī)或幾臺(tái)鍍膜機(jī)，對(duì)系統(tǒng)的形響肯定是比較大，系統(tǒng)在10秒內(nèi)恢復(fù)到設(shè)計(jì)壓力，如果僅按常規(guī)設(shè)計(jì)，很難達(dá)到要求。經(jīng)過查閱一些資料及參觀學(xué)習(xí)了一些類似工藝?yán)鋮s循環(huán)水的項(xiàng)目，也將設(shè)計(jì)方案與生產(chǎn)方及施工方作了詳細(xì)的探討與研究，*決定的設(shè)計(jì)方案是將供給膜機(jī)冷卻福環(huán)水管網(wǎng)設(shè)計(jì)成環(huán)狀管網(wǎng)，管網(wǎng)內(nèi)水的流速要控制在低流速內(nèi)(約控制在0.6m/s內(nèi)，遠(yuǎn)小于有關(guān)規(guī)范規(guī)定的經(jīng)濟(jì)流速)，供水管網(wǎng)為環(huán)狀，循環(huán)水又在低流速內(nèi)運(yùn)行，這樣膜機(jī)的瞬間開、關(guān)對(duì)水壓波動(dòng)比較小，管網(wǎng)水壓的恢復(fù)時(shí)間比較快。采用供水環(huán)網(wǎng)的供水模式，對(duì)工藝調(diào)整具有靈活性，不會(huì)因工藝設(shè)備布置調(diào)整(增減設(shè)備或設(shè)備移動(dòng))而調(diào)整干管。鍍膜行業(yè)升級(jí)快，為適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展需要不斷調(diào)整鍍膜機(jī)數(shù)量與型號(hào)，生產(chǎn)企業(yè)特別講究實(shí)施速度，時(shí)間就是效率，工藝設(shè)計(jì)循環(huán)水要能適應(yīng)工藝布局在較短時(shí)間內(nèi)完成調(diào)整，能及時(shí)滿足實(shí)施的要求，為企業(yè)的生產(chǎn)贏得寶貴時(shí)間。供水系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)的供水模式，雖燃初期投資高，但對(duì)整個(gè)項(xiàng)目來說，項(xiàng)目長(zhǎng)期運(yùn)行投資效益高。保持水壓穩(wěn)定另一重要的措施是循環(huán)加壓泵的配備上在條件允許下，循環(huán)加壓泵數(shù)量配置要相對(duì)多一些(三至四臺(tái)為宜，水泵流量選擇時(shí)也要適當(dāng)留有余量)，且每臺(tái)泵必須均采用頻泵，在頻供水系統(tǒng)中，最料能配量一個(gè)穩(wěn)起平衡水量及穩(wěn)定壓力的作用，避免在小流量時(shí)頻緊開啟水泵，配置穩(wěn)壓罐對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。
五，水溫：
工藝要求循環(huán)水進(jìn)水水溫比較低（18℃ ±2℃），水經(jīng)過設(shè)備后，回水溫度升溫約5度左右。要達(dá)到冷卻循環(huán)水的要求，需通過板式換熱設(shè)備與冷凍水(7℃的進(jìn)水，12°的回水)進(jìn)行交換，冷卻循環(huán)水管溫度較低(進(jìn)水溫度18°C±2°C，回水溫度23℃±2℃)，循環(huán)管道及循環(huán)水池均需保溫。設(shè)計(jì)中要盡量保證循環(huán)水池內(nèi)各處水溫均衡，循環(huán)供水回水管在水池內(nèi)盡量遠(yuǎn)距離布置，防止短路，使循環(huán)水在水池里充分混合。熱水密度相對(duì)冷水小，熱水會(huì)浮在上面，因此經(jīng)過板換換熱設(shè)備降溫了的水要盡量回在水池上方，經(jīng)過設(shè)備循環(huán)升溫的水要盡量從水池底部進(jìn)入，這樣便于水的混合，使水池內(nèi)各處水溫盡量均衡，干管上的溫度在線測(cè)量?jī)x表隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備入水溫度根據(jù)溫度值自動(dòng)調(diào)節(jié)板式換熱器冷凍水?口處的電動(dòng)網(wǎng)大小。水福如果不在設(shè)計(jì)范內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)要能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)至監(jiān)控中心，及時(shí)排除故障。
3設(shè)計(jì)方案選用
在冷卻循環(huán)水設(shè)計(jì)過程中，以下兩和設(shè)計(jì)方案應(yīng)用比較多(水箱都是開式水箱)，均可以達(dá)到鍍膜機(jī)冷卻循環(huán)水的要求、，兩種方案在工程實(shí)例中也均有應(yīng)用、根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的反映，實(shí)際運(yùn)行過程中效果都不錯(cuò)，可以滿足冷卻循環(huán)水水質(zhì)水壓水溫的要求，保證其供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
一，方案：
水箱(RO水)一一加壓水泵(帶穩(wěn)壓罐的變頻水泵組）——板式換熱器（與7度冷凍水交換）——冷卻循環(huán)供水環(huán)網(wǎng)（各設(shè)備冷卻循環(huán)水給水均從環(huán)網(wǎng)接出）-冷卻循環(huán)水回水環(huán)網(wǎng)-回至水箱。本方案設(shè)備冷卻循環(huán)水回水直接通過板式換熱器與冷凍水交換后達(dá)到設(shè)計(jì)所需設(shè)計(jì)溫度，溫度調(diào)節(jié)通過溫度傳器控制冷凍水進(jìn)水門的大小，從而達(dá)到設(shè)備冷卻循環(huán)水進(jìn)水溫度要求。此方案優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，溫度好控制缺點(diǎn):板式換熱器進(jìn)水管前的電動(dòng)個(gè)一且出現(xiàn)故障，水溫波動(dòng)大。
二，方案：
本方案有兩套循環(huán)系統(tǒng)
循環(huán)系統(tǒng)1:水箱(RO水)一一加壓水泵(帶穩(wěn)壓罐的變頻水泵組)一一冷卻循環(huán)供水環(huán)網(wǎng)(各設(shè)備冷卻循環(huán)給水均從環(huán)網(wǎng)接出)一冷卻循環(huán)回水不網(wǎng)一回至水箱。
循環(huán)系統(tǒng)2:水箱(RO水)一一加壓水泵(帶穩(wěn)壓罐的變頻水泵組)一一板式換熱器(與7度冷凍水交換)ー回至水箱。該方案設(shè)備冷卻循環(huán)水回水回至循環(huán)水箱后，通過板式換熱器與水箱里的水不停進(jìn)行交換，直至水箱的水溫達(dá)到設(shè)備冷卻循環(huán)水進(jìn)水溫度要求。此方案優(yōu)點(diǎn):換熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)水溫波動(dòng)相對(duì)較小。缺點(diǎn):系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，水箱內(nèi)水溫會(huì)出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象。
4 小結(jié)：
為鍍膜工藝設(shè)備配套服務(wù)的給排水設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)前期要與甲方、與設(shè)備廠家、與相關(guān)專業(yè)多通，多交流，多參考有關(guān)資料，多去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，進(jìn)必要的方案比選，使設(shè)計(jì)滿足設(shè)備對(duì)水質(zhì)水壓水溫的要求，保證其供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)設(shè)要應(yīng)工藝變化的靈活性，管路設(shè)計(jì)及設(shè)備的選用要有前瞻性，為生產(chǎn)企業(yè)米最大的經(jīng)濟(jì)效益。
