راه اندازی برج خنک کننده

 

راه اندازی یا بهره برداری برج خنک کننده آخرین مرحله در بهره گیری از کولینگ تاور در طراحی سیستم  برج خنک کاری به حساب می‌آید. بهره برداری مرحله نهایی در انتخاب برج خنک کننده محسوب می‌شود که از حساسیت‌های بالایی برخوردار است. عملیات راه اندازی صحیح کولینگ تاور در واقع نتیجه انتخاب و نصب صحیح کولینگ تاور می‌باشد. پس از تکمیل نصب کولینگ تاور، راه اندازی برج خنک کننده و در سرویس قرار دادن آن ضروری است. به کار افتادن سیستم آب کندانسور یک دستگاه گرمازا همانند چیلر یا بویلر شامل چند بخش اساسی و الزامی است. در مهمترین بخش طراحی و راه اندازی سیستم کندانسور برج خنک کن قرار دارد. نحوه قرارگیری و نصب تجهیزات جانبی سیکل آب سرد کندانسور تاثیر بسزایی در خروجی کار دارد. در واقع راه اندازی صحیح برج خنک کننده تابعی از نصب صحیح کولینگ تاور و تجهیزات جانبی می‌باشد.

رعایت نکات ایمنی و بررسی تجهیزات جانبی در ارتباط با برج خنک کننده از مهمترین اصول بهره گیری کولینگ تاور به شمار می‌آید. در واقع قبل از روشن کردن برج خنک کن و راه اندازی سیستم کندانسور باید از عملکرد صحیح هر یک از تجهیزات مطمئن شویم. راه اندازی صحیح سیستم سرد کاری صنعتی و تهویه مطبوع فواید بسیاری دارد. عدم توجه به اصول در عملیات راه اندازی ممکن است سبب آسیب به بخش های اصلی دستگاه ها گردد. رعایت نکات اصولی در استارت اولیه و چک کردن موارد مهم می‌تواند تأثیر بسیاری در بهره‌برداری اصولی برج خنک کننده داشته باشد. راه اندازی یک تجهیز صنعتی یا برودتی زمانی درست انجام می پذیرد که کمترین میزان خطا در آن صورت بپذیرد. کاهش بروز خطا در فرآیند راه اندازی توسط کارشناس باید مطابق با اصول بهره برداری برج خنک کننده صورت پذیرد.

---

اصول اساسی در راه اندازی برج خنک کننده

• نحوه نصب صحیح تجهیزات جانبی از جمله پمپ، مخزن آب سرد، سختی گیر و ...

• چیدمان صحیح و قرارگیری درست تجهیزات در سیکل کندانسور

• بکارگیری تجهیزات محافظتی در تابلو کنترل از جهت محافظت موتورهای فن و پمپ در مقابل خطاهای انسانی

• بکارگیری شیرهای تنظیم کننده جریان آب سرد در مدار لوله کشی بین کولینگ تاور و دستگاه های صنعتی

• استفاده از لرزه گیرها در مدار لوله کشی و در شاسی اصلی نگهدارنده تجهیزات اصلی

• راه اندازی موقت سیستم (به صورت استارت تقه ای) و رفع ایرادات احتمالی

• چک کردن و بازرسی مجدد از روی چک لیست توسط کارشناس مربوطه

• رعایت نکات ایمنی و الزامات راه اندازی مطابق دفترچه نصب و راه اندازی ارائه شده از تولیدکننده

• راه اندازی نهایی سیستم و کارکرد بلند مدت تجهیزات و رفع ایرادات احتمالی

---

اجزای اصلی مورد کنترل قبل از راه اندازی سیستم خنک کاری کولینگ تاور

• برج خنک کننده

• مخزن ذخیره آب سرد

• پمپ سیرکولاتور آب خنک

• لوله ها و اتصالات جانبی (شیرهای جانبی مدار آب در گردش)

• دستگاه گرمازا (چیلر یا دستگاه صنعتی)

• تجهیزات تصفیه آب در گردش (سختی گیر یا فیلترهای میکرونی یا پکیج RO)

---

موارد کنترلی در نصب صحیح پمپ در فرآیند راه اندازی برج خنک کننده

• کنترل نصب پمپ شامل سوار کردن پمپ، رابطها، لرزه گیرها و لوازم لوله کشی از قبیل شیر، صافی، گیج های فشار، ترمومتر و غیره

• کنترل محور (شافت پمپ و همراستایی کوپلینگ آن

• روغن کاری یا تاقان های محور پمپ طبق دستورات سازنده

• روغن کاری یاتاقان های محور موتور طبق دستورات سازنده

• چرخاندن محور با دست جهت اطمینان از چرخش آزاد موتور پمپ

• کنترل جهت صحیح چرخش محور الکتروپمپ با استارت تقه ای

موارد کنترلی در سیستم تصفیه آب در مدار کندانسور برج خنک کننده

• کنترل سوند یا میله های حسگر PH و قابلیت هدایت از نظر نصب صحیح

• تست عملکرد شیر برقی تخلیه یا تنظیم جریان بلودان یا زیرآب

•  قرار دادن تجهیزات تصفیه آب در وضعیت بهره برداری

موارد کنترلی نهایی قبل از راه اندازی برج خنک کننده

• نظافت سطوح برج، شستشو و نظافت تشتک فوقانی و تشک تحتانی برج

• نظافت صافی تشتک تحتانی برج

• روغن کاری یاتاقان های محور فن طبق دستورات سازنده

• روغن کاری یاتاقان های محور موتور طبق دستورات سازنده

• تست و تنظیم محرک رانش (در صورت نصب)

• تنظیم کشش تسمه(ها)

• کنترل و تنظیم هم راستا بودن تسمه ها

• کنترل همراستایی محور پولی موتور با پولی پروانه

• کنترل کوپلینگ ها برای سفت بودن پیچ ها، بازی نکردن آن‌ها و غیره

• چرخش محور فن یا پروانه با دست جهت اطمینان از چرخش آزادانه فن و بلبرینگ کاهش دور

•  کنترل جهت صحیح چرخش محور فن یا پروانه با استارت تقه ای

•  استارت کوتاه مدت فن و کنترل سر و صدا و ارتعاش آن

• تخلیه و شتشوی لوله های آب کندانسور با آب و سپس مواد شیمیایی

• پر کردن تشتک تحتانی و لوله های برج و کندانسور از آب طبق دستورات سازنده تا مقدار لازم توصیه شده

•  چرخش کوتاه مدت پمپ کندانسور  و الکتروموتور فن مطابق اصول نصب صحیح

•  قرار گرفتن آمپر موتور فن و دینام پمپ در مقادیر اسمی پلاک

•  تست توزیع صحیح آب در قسمت نازلها یا تشت فوقانی، صفحات داخلی و تشتک تحتانی برج خنک کن

• کنترل جریان گردابی تشتک تحتانی برج خنک کننده

• تست ترموستات و سیستم هیتر به لحاظ حفاظت از یخ زدگی

• تعادل جریان آب کندانسور هر یک از سلول ها از نظر جریان رفت و برگشت در سیستم های چند سلولی

• تست عملکرد کنترل‌های سطح آب تشتک تحتانی برج از جمله هشدارهای حد پایین و حد بالا و بررسی کارکرد شناور

• کنترل نصب صحیح حسگرهای دما

• تست عملکرد شیر کنترل بای پاس و تنظیم چرخش 70 درجه ای آن

• بررسی عملکرد صحیح رله های کنترل فن

• تست عملکرد صحیح VFD (در صورت نصب)

• چک کردن عملکرد کلید قطع ارتعاش

مزایا برج خنک کننده مرطوب

• صرفه اقتصادی مناسب در مقایسه با انواع کولینگ تاور مداربسته و هیبریدی

• عدم اسیب رسانی به محیط زیست به لحاظ ایجاد آلاینده های زیست تخریب پذیر

• راندمان بسیار بالا به دلیل ایجاد سطح تبادل حرارت مستقیم بین آب و هوا

• سبک تر بودن و قابلیت جابجایی در انواع برج خنک کننده فایبرگلاس

• کاهش دمای آب سرد خروجی تا نزدیکی دمای مرطوب محیط

• مدت زمان تولید بسیار کم تر برج خنک کننده مرطوب نسبت به انواع هیبریدی و خشک

• هزینه پایین تعمیر و نگهداری به دلیل پایین بودن قیمت تجهیزات جانبی نسبت به برج خنک کننده خشک و هیبریدی

• قابلیت تعمیر و نگهداری آسان

• قابلیت مونتاژ در محل و در ابعاد بسیار بزرگ

• ایجاد قابلیت مونتاژ و تولید به صورت چندسلولی و در نتیجه کنترل مصرف انرژی

---

روند سیر تکاملی در برج خنک کننده مرطوب

در ابتدا نگاهی به سیر روندی برج خنک کننده مرطوب می اندازیم .

استفاده از برج خنک کننده با جریان طبیعی در اروپا و در کشور آلمان شروع شد. احداث این برج خنک کننده مرطوب در ابتدا با چوب بود و در طی گذر زمان با چوب و فلز به ساخت آن مبادرت گردید. در نوع جدید برج خنک کننده مرطوب با بتن مسلح درست می شود . شکل فیزیکی این نوع برج خنک کننده نیز تغییراتی را پشت سر گذاشت . نخست به صورت استوانه احداث می گردید و بعدها به حالت دو مخطروط قطع خورده روی هم بنا می شد. شکل جدید آن هیپربولیک است که به برج خنک کننده مرطوب استحکام خوبی می دهد و با جریان طبیعی هوا در عبور از پوسته برج سازگاری بهتری دارد. طرح نو این برج مصالح کمتری نیاز دارد چون به حجم کمتری نیاز دارد.

---

انواع برج خنک کننده مرطوب

1. برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف

2. برج خنک کننده مرطوب جریان متقاطع

3. برج خنک کننده مرطوب مکعبی

4. برج خنک کننده مرطوب مخروطی

1-1) برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف

چنانچه در برج خنک کننده مرطوب پاشش آب تحت یک جریان مخالف (غیرهمسو) با جریان هوا صورت پذیرد ، خنک کن از نوع کانترفلو یا جریان مخالف(Counter Flow Cooling tower) می باشد. برج خنک کننده جریان مخالف عموماً از قسمت پایین و از هر چهار طرف دارای ورودی جریان هوای خشک به داخل می باشد. برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف به دلیل مکش هوا و تماس هوا با آب در لایه های مختلف پکینگ مدیا بسیار راندمان بالایی دارد. عملا این مدل از خنک کننده های صنعتی برای محیط هایی با رطوبت نسبی پایین و متوسط پیشنهاد می شود .

برج خنک کننده جریان مخالف قالباً در مناطق خشک و با رطوبت نسبی پایین مورد کاربرد قرار می گیرد. این تجهیز در مناطق خشک راندمان بسیار بالاتری نسبت به انواع دیگر کولینگ تاور خواهد داشت. در مناطق خشک و گرمسیری به دلیل اختلاف زیاد بین دمای خشک و دمای مرطوب محیط ، جریان آب در مراحل مختلف (لایه های پکینگ) با کاهش دما روبرو می شود و در هر لایه از پکینگ یا سطوح خنک کن میزان معینی کاهش دما خواهد داشت. به عبارتی دیگر در یک برج خنک کن مرطوب جریان مخالف جریان آب در فاکتور ارتفاع (HTU) و تعداد لایه های زیاد سطوح خنک کننده در تماس با جریان هوا قرار می گیرد و به صورت پلکانی دچار کاهش دما می شود.

1-2) برج خنک کننده مرطوب جریان متقاطع

اگر در برج خنک کننده مکش هوا از دو طرف صورت پذیرد و جریان هوای خشک و خنک ورودی کراس(عمود) بر جریان ریزشی آب باشد این تجهیز از نوع کراس فلو یا جریان متقاطع (Cross Flow Cooling Tower) قلمداد می شود. کولینگ تاور جریان متقاطع عمدتاً از دو طرف دارای ورودی هوا (لوور)می باشد. این نوع از خنک کننده مدارباز عموما در تمامی لایه های پکینگ یا سطوح تبادل حرارت به صورت یکنواخت در تماس با هوای خشک ورودی قرار می گیرد.

به دلیل تماس سطحی هوا به صورت یکنواخت با آب برج خنک کننده مرطوب جریان متقاطع بیشتر در مناطقی با رطوبت نسبی بالا (مناطق شرجی) همانند شمال و جنوب کشور مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از خنک کننده در واقع با ایجاد واحدهای سطحی کاهش دما یا NTU در زمینه کاهش دمای آب طراحی می شود. با عبور جریان هوا به صورت یکپارچه از قسمت پکینگ مدیا ، هوای تازه (Fresh Air) با کمترین رطوبت نسبی در تماس با جریان آب قرار می گیرد و در طی این تماس آب با کاهش دما روبرو خواهد شد . پس می توان اینطور استنباط کرد که برج خنک کننده جریان متقاطع دارای ابعاد بزرگتری نسبت به برج خنک کن جریان مخالف می باشد.

واحدهای اصلی در طراحی برج خنک کننده مرطوب از نوع جریان متقاطع در طراحی واحدهای NTU (تعداد واحد های سطحی انتقال حرارت در کولینک تاور )می باشد. این مدل خنک کننده مدارباز همچنین توانایی تولید به صورت مستطیل شکل را دارا می باشد که این موضوع بیانگر جانمایی بهتر برج خنک کن کراس فلو در مقایسه با انواع کانترفلو می باشد. به دلیل کاهش واحد های HTU  در طراحی کولینگ تاور مدارباز با سیستم گردش هوای کراس فلو، ارتفاع نهایی این تجهیز کوچکتر از ارتفاع انواع دیگر برج خنک کن مرطوب می باشد.

 

1-3) برج خنک کننده مکعبی

برج خنک کننده مکعبی (Cubic Cooling Tower) یکی از انواع خنک کن مدارباز با سیستم پاشش آب ثابت می باشد که دلیل نامگذاری این مدل برج خنک کننده به دلیل شکل ظاهری آن(مکعبی شکل) می باشد. سیستم توزیع و پاشش آب در کولینگ‌تاور مکعبی در واقع شامل یک سری نازل ثابت اسپری پاش(Nozzle) یا در اصطلاح افشانک پاشش آب( همانند سردوش حمام) می باشد. آب در خروجی این نازل‌ها به صورت اسپری درآمده و بر روی پکینگ یا سطوح خنک کننده پاشش می کند. سیستم هوادهی برج خنک کننده مکعبی می تواند از نوع فن یا پروانه مکنده و دمنده محوری یا فن سانتریفوژ طراحی گردد. برج خنک کن مرطوب مکعبی عموماً با بدنه فایبرگلاس FRP و گالوانیزه HDGS تولید و عرضه می گردد.

برج خنک کننده تر با استراکچر مکعبی به دلیل ثابت بودن سیستم پاشش آب کاربرد بسیار زیادی نسبت به انواع دیگر کولینگ تاور دارد. کولینگ تاور مدارباز مکعبی به دلیل کاهش بیشتر دمای آب خروجی دارای راندمان بیشتری نسبت به انواع خنک کن مدور دارد. برج خنک کننده با این مشخصات عموما به دلیل عدم استفاده از سیستم دوار پاشش آب تعمیر و نگهداری آسان تری دارد.

این تجهیز به لحاظ پوشش سطح پکینگ توسط آب دارای Void Space یا فضای خالی کمتری می باشد و دلیل اصلی این امر در کولینگ تاور مکعبی وجود نازل مربع پاش در تولید این تجهیز می باشد. نازل مربع پاش یا دک اسپری با همپوشانی لازم در طراحی این تجهیز از ایجاد هرگونه سطح خالی بدون پاشش آب بر روی پوشالهای برج خنک کن جلوگیری می نماید. در واقع برج خنک کننده مرطوب مکعبی به لحاظ طراحی سیستم پاشش آب دارای مزیت های بی شماری نسبت به کولینگ تاور مدور می باشد.

 

1-4) برج خنک کننده مدور

برج خنک کننده مرطوب مخروطی یا مدور(Round Cooling Tower) نیز دارای یک سیستم پاشش آب چرخشی یا دوار (Rotary Water Distrobtion) و دلیل اصلی این نامگذاری نیز به دلیل شکل ظاهری دوار و مخروطی این مدل می باشد. سیستم پاشش این تجهیز قالباً دارای یک آب پخش کن یا اسپرینکلرهد مرکزی (Sprinkler Head) می باشد. آب پخش برج خنک کننده مدور وظیفه توزیع جریان آب بر روی سطوح پکینگ مدیا به صورت دوار و چرخشی را برعهده دارد. سیستم گردش هوای این مدل خنک کننده صنعتی مدور عموماً ازنوع فن محوری (Axial) و بیشتر در نوع مکنده القایی می باشد.

برج خنک کننده مرطوب مخروطی عمدتاً دارای ابعاد سطحی بزرگ تری نسبت به خنک کننده مکعبی می باشد. دلیل ابعاد بزرگتر این تجهیز ایجاد فضاهای خالی زیادی است که توسط خروجی های انشعابات لوله از آب پخش کن حاصل می‌شود. از طرفی به دلیل ایجاد سطح زیاد در کولینگ تاور مدور این نوع برج خنک کننده بیشتر در فضاهایی با محدودیت ارتفاع مورد کاربرد قرار می گیرد. ظرفیت های بالاتر از 150 تن تبرید اکثراً به صورت مونتاژ در محل تولید و طراحی می گردد. بخش المیناتور یا قطره گیر نیز عملکرد ضعیف تری نسبت به قطره‌گیر لانه زنبوری برج خنک کننده مکعبی دارد. دلیل عملکرد ضعیف المیناتور مدور عدم پوشش سطح بالایی خروجی آب پخش کن در برج خنک کن استوانه ای می باشد.