机械循环热水采暖系统

机械循环热水采暖系统（精选5篇）

机械循环热水采暖系统 第1篇

关键词：采暖系统,故障,堵塞,对策

在华北油田矿区,采暖期从每年的11月15日至下一年的3月15日共4个月,为机械循环热水采暖系统,各综合服务处采暖系统均由高温循环系统和低温循环系统两部分组成。高温循环系统中,水在中心锅炉房经锅炉加热到所需要的温度,并经过循环水泵加压使水沿高温供水管流入到各小区换热站,由各换热站换热器将热传递给低温循环系统水后沿高温回水管返回锅炉。低温循环系统是在每个小区设有换热站,水经过换热器换得高温来水的热量后由循环泵加压运送到各用户,再由回水管返回换热站,这样,水不断地在系统中循环流动,形成一个闭式循环热水网,系统在运行过程中消耗的水量由补水泵将经水处理装置处理后的水从回水管补充到系统内。热水采暖系统具有热能利用率高、输送时无效热损失小、散热设备不易腐蚀、系统操作方便、运行安全等诸多优点,并被广泛应用于工业及民用建筑。目前,国家标准规定北方地区冬季室内采暖温度为16℃~24℃[1],但在实际采暖系统的建设和运行维护中,我们遇到了各种原因造成了暖气不热的故障,下面谈谈机械循环热水采暖系统不热的常见故障及其排除方法。

1 系统水力平衡失调造成采暖不热

机械循环热水采暖系统循环泵的压头是用来克服系统阻力的,系统水力平衡的好坏是影响采暖效果好坏的关键,系统本身如果存在先天性水力平衡失调,那么,其运行中就会出现上热下冷现象。水力平衡失调常见的有水平失调和垂直失调两种形式。

1)水平失调主要表现为水平面上距离热源近端者用户热、距离热源远端者用户不热。

在华盛小区,46号~50号楼离换热站最近,每年采暖期这几栋楼室内温度都比较高,而1号~6号楼及25号,26号楼距离换热站最远,属于小区供热末端,居民经常反映室内温度较低,入户测试,末端这8栋楼在采暖期室内平均温度不到16℃,未达到标准温度。经现场查看分析,发现该小区采暖系统是随着住宅楼的逐年建设分步设计、分步施工的,没有一个整体统一的规划,各住宅楼的采暖支线均在原有采暖主线上接分支,这样就造成了管网水力平衡的失调,导致流入距换热站近端建筑物的水量过多,而流入距换热站远端建筑物的水量过少,虽经阀门调节,仍达不到平衡。针对这种情况,物业服务单位从换热站重新架空铺设了一根DN150管线专供末端8栋楼,并将其供回水干线系统改用先供后回式,在小区的每栋楼前供水支线上安装了平衡阀,便于调节流量,并根据经验,将距离换热站近的区域流量调小,距离远的区域流量调大,经改造后运行,这末端8栋楼室内温度比以前提高了,达到了标准温度。

造成这种水平失调的原因主要是在设计阶段,由于热源近端用户距离热源的管路路径短,其压力损失小,所需要的热媒也小,而距离热源远端用户热媒所经过的管路路程长,压力损失相对大些,所需热媒也较大,在设计时热负荷计算完成后,如果进行管网布置的流量分配不均衡,就会导致近热源端热媒的流量过剩,超出实际所需值,而远端用户热媒流量相对短缺,小于所需值,从而造成先天性水平失调。

防止产生此问题的对策:在设计阶段设计人员要全盘考虑,特别是分期建设项目主干线设计时,要认真听取建设方的建设规划,要将现有建设与规划建设结合在一起整体考虑,认真进行水力平衡计算,合理布置管网,正确选择各管的管径,对距热媒远端的用户管径适当放大,在余压过大的用户入口处安装手动调节阀或平衡阀等方便调节流量,以此来克服热网的水平失调。

2)垂直失调主要表现为在同一建筑垂直面上出现顶层过热而底层不热。

某办公楼为4层砖混结构,自建成最初几年的采暖期普遍反映顶层温度高,而1层温度达不到标准,通过现场查看,该建筑室内采暖采用上行下给式单管系统,室内散热片为铸铁散热片,散热效果应该较好,最初怀疑是堵塞问题造成一楼不热,通过多次疏通和排气后效果仍不明显,后来对一楼不热的房间增加了散热片,一楼采暖温度提高了。

以上是上行下给式单管采暖系统,在上行下给式双管采暖系统中也同样存在上下层流量分配不均、冷热不匀的现象。造成这种垂直失调的原因除了与水平失调有相同之处外,还有另外两个设计方面的原因:a.计算冷风渗透耗热量的时候,由于忽略了建筑物的热压作用,导致下层计算出的热负荷值比实际负荷值少,而上层的热负荷值比实际值多;b.在散热器片数计算时,单一的将房间的热负荷全部算作散热器的热负荷,而没有将室内供暖管道及其他附件的散热量考虑进去,这样,上层的供暖管道和散热片及其他附件合在一起的散热量比房间的热负荷要大,而当热媒流经上层管道及散热片等散热后流入下层房间时,由于未考虑室内热媒流经管道沿途的温降,下层散热片数量计算少,其表面温度低于实际需要值,导致上层房间温度过热,下层房间温度不热。

防止产生垂直失调问题的对策:设计时要将上下层的流量均衡分配,要充分考虑建筑物的热压作用来进行热负荷的计算;计算散热器片数时,要扣减建筑物内热媒所经管道沿途的散热量,并按水流方向上游舍去、下游进位的原则来处理散热器片数的取整问题;在室内系统每趟立管和散热器的入口支管上安装调节阀门来进行流量调节。

2 管道堵塞造成的采暖不热

某小区架空采暖干线施工中,采暖管为DN150钢管,由于管线较长,当天未施工完,施工人员也未及时将敞口处做临时封堵,夜间该小区经常有野猫出入,第二天便有居民反映在管道泄水管处听到有猫叫声,施工人员现场查看,发现猫钻进采暖胀力弯高处了,通过将管线割开,敲打管道驱赶等方法,最终将猫引出,避免了给建成后的采暖系统运行造成堵塞。

上面这种现象只是个例,但大部分堵塞主要是施工原因造成的,由于施工人员不注意,很容易将砂子、石子、废焊条、金属管废屑等落在系统管道内。另外,系统经过长期运行,金属管道、管件及阀门等内壁也会因腐蚀生锈产生锈渣脱落。这些砂石、废屑、锈渣等杂物在系统内长期积存,特别是在热媒流向改变处,如三通、弯头、变径等地方最容易产生堵塞,使热媒过流断面变小或完全堵死,造成系统循环不畅甚至停止循环,导致采暖失效。

防止产生此问题的对策:1)施工前加强防范,做好技术交底工作,要求施工人员具备良好的职业素质和责任心,在安装时及时清理管材、配件及设备内壁,要保证无泥砂、铁屑、锈渣及麻丝等杂物进入管道系统内,在施工完后要加强检查,当天未施工完的敞口管道要及时做临时封堵,以防猫、老鼠等小动物钻入系统管道内造成堵塞。在管线上开孔焊接分支管时,尽量将孔开到所需尺寸,避免洞口过小而人为缩小了热媒的过流截面。施工监理人员也应该做好关键部位、隐蔽工程的检查验收。管道系统在安装完成后要按规定进行系统清洗,将系统内的杂物清理干净。2)可在每个建筑采暖供水入口处设计安装除污器并定期进行清洗,这样可以减少干管内杂物进入室内较细的支管道内,以防发生堵塞。在华盛小区每栋楼的供暖干线入口处均安装了除污器,每年采暖期过后还进行了彻底清理,这些楼的堵塞现象也随之减少。另外,在垂直双管系统和单管系统的立管上也应设置检修阀门和泄水装置,方便维修时拆卸疏通。3)一旦出现这种堵塞故障,可先查找出堵塞点,再在堵塞处将管子断开,进行疏通或更换该管段。一般堵塞点处温度较其他点低,可用手摸查温度来判断,找到堵塞点后,将其两端带丝扣部分(如阀门、活接)用管钳卸开,清理干净堵塞处杂物或将该管段更换,系统就能正常运行了。

3 积气或空气塞造成系统不热

在采暖维修过程中,维修人员经常会遇到某一组散热器部分热、部分不热的现象,如果该组散热器末端安装了排气阀,只要将其打开,发现最初放出来的是气体,等气体放完了,随后放出来的水就慢慢变热了;在供暖运行初期,许多用户报修暖气不热,维修人员上门找到集气罐的放空阀,将里面积存的气体排出后水也慢慢变热了。

这种暖气不热的现象是因为系统内进入了空气缩小了管道水流通的截面积或积气严重时局部形成气塞造成了循环不畅,从而出现局部不热,影响正常的热水循环。

防止产生此问题的对策:

1)设计方面。a.系统内水的流速设计要满足气水同向流动,当水流速不小于0.25 m/s时,空气可以被水带走,使气体集中流向集气装置并排出,因此设计人员要以此数据作为参考。b.管线设计时应有一定的坡度,规范规定:i≥0.002,一般情况下宜采用i=0.003[2],供水管上坡抬头走,回水管下坡低头走,这样,气泡能随水流的方向流动汇聚到系统最高点处,由最高点处的排气装置将空气排除。散热器支管的坡度应为1%,坡向应利于排气和泄水。c.合理设置排气装置。热水采暖系统中常用的排气装置可分为自动排气和手动排气两类。在供水干管最高点安装自动排气阀、集气罐或手动放气阀,散热器末端设置跑风等均可以自动或手动将聚集的气体排出。2)施工方面。施工人员应严格按图纸设计施工,不能将管线坡度随意变小甚至反坡。管道支架间距、数量应按规范要求设置,避免支架间距过大导致管线蹋腰积气。3)运行管理方面。供暖系统检修完成后在每年的采暖初期送水前,要先打开系统最高点的排气阀,冲水时先从系统下部开始,逐步向系统上部推进,水在注入的同时将空气挤走并从系统最高点的排气阀排出,直到整个系统管道充满水后将之前打开的排气阀关闭,从而减少系统积气的概率。

4 结语

机械循环热水采暖系统常见故障很多,有的是单方面原因造成的,有的是多方面原因综合起来造成的,对于设计人员和施工人员,应从提高自身专业技能入手,防患于未然,减少采暖故障产生的因素,对于后期运行管理人员,应加强学习,科学管理,从而给人们提供一个安全、健康、舒适的供暖环境。

参考文献

[1]GB/T18883-2002,室内空气质量标准[S].[1]GB/T18883-2002,室内空气质量标准[S].

机械循环热水采暖系统 第2篇

关键词：供暖系统,管网,节能

热水供暖系统往往在设计中, 由于施工时管径、管线长短、变径和弯头 (包括阀门等管道附件) 使用数量和位置、增加新用户等变化, 运行时管道气塞、杂质堵塞、泄漏、阀门开度变化等原因, 使得各个建筑物的资用压头与实际需要的出现偏差, 使系统水力失调, 浪费了大量的热量, 而供热效果却不甚理想。

以热水作为热媒的供暖系统, 称为热水供暖系统。热水供暖系统是一个具有许多并联环路的管网系统, 在环状管网系统中, 流量是由几条管路输送到同一个节点, 由每条管路达到该节点的流量完全可以任意分配。各环之间的水力工况相互影响, 系统中任何一个散热设备的流量发生变化, 必然引起其他散热设备流量发生变化, 即各散热设备之间的流量重新分配, 引起水力失调。目前, 热水供暖系统经常采用以下三种管网形式:水平单管式系统, 垂直单管式系统, 分户水平式系统。各种管网虽然形式不同, 但所有管网系统都具有相同的水力特点:

①系统均由立管或水平支管构成环状, 系统环路大小因用户形式而异, 管路长度变化范围大, 即各管路系统阻抗变化范围大, 水力失调不易调节。

②各管路阻力损失因相应阻抗大小变化而变化。同时管网系统形式是竖向环网, 在重力作用压头影响下, 各层资用压力变化范围大, 容易产生竖向失调, 各立管也容易产生水平失调。

③不同建筑、不同房间室温要求和不同散热形式对供暖系统调节与控制要求不同。系统运行过程中流量调节变化范围增大, 也会产生运行过程中的水力失调。

在热水采暖里, 有重力循环和机械循环两种。靠水的密度差进行循环的系统, 称为重力循环系统。机械循环以电动机带动水泵为动力, 密度差所产生的重力作用压头相对来说是很少的, 单管系统一般是可以不考虑的。机械循环系统除了膨胀水箱的连接位置与重力循环系统不同外, 还增加了循环水泵和排气装置。

机械循环热水供暖系统主要有垂直式系统和水平式系统。其中垂直式系统又有上供下回, 下供下回, 中供式, 混合式热水供暖系统。同时又有单管和双管之分。单管系统一般有单管顺流式, 单管跨越式, 和跨越式与顺流式相结合的系统形式。在单管系统中, 最常用的一种布置方式是上供下回单管顺流式系统。其特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器, 顺流系统形式简单、施工方便, 造价低, 是国内目前一般建筑广泛应用的一种型式, 其缺点是不能进行局部调节, 容易产生上热下冷现象。为了消除热网水力失调, 避免大流量小温差不经济运行状况可以增加跨越管。

目前跨越管有3种形式如下:

图 (a) 这是最简单的跨越管形式, 由于无阀门可调, 故散热器流量与立管的流量之比为常数。根据有关资料 (或按当量长度法计算) , 当跨越管与立管、散热器支管管径相同时, 散热器的进流系数为0.4左右。根据有关统计, 此时散热器的散热量仅下降约5.5%左右。即跨越管的作用不明显。如缩小跨越管的管径, 则进一步削弱了跨越管的作用。

图 (b) 增设跨越管后, 由于散热器出口温度下降, 传热系数降低, 需适当增大散热器面积。为了不增大面积, 有些人主张在跨越管上安装阀门, 必要时可关闭该阀门以保证散热器的散热量。这种观点不正确。跨越管上安装阀门后, 散热器的进流系数约为0.6。就是说即使阀门全开, 散热器的散热量仅下降2.5%, 不单未起到调节的作用, 反而削弱了跨越管的作用。

图 (c) 由以上两种情况可见, 要想提高散热器的调节性能, 关键是要进一步降低散热器的进流系数, 因此在散热器支管上装设调节阀是有利的。当该调节阀全部打开的时候, 散热器的进流系数约为0.4, 此时散热器的散热量下降5.5%。若将阀门略关小些, 很容易满足减小散热量10%-15%。

在单管系统中, 最常用的一种布置方式是上供下回单管顺流式系统。其特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器, 顺流系统形式简单、施工方便, 造价低, 是国内目前一般建筑广泛应用的一种型式, 其缺点是不能进行局部调节, 容易产生上热下冷现象。但是这种情况必须是人为手动调节, 不能根据外面气温变化或者室内热量需要自动调节, 为了加强管网系统的调节功能, 有条件的可采用平衡阀及平衡阀智能仪表取代调节性能差的闸阀或截止阀, 更有条件的建筑入口处加装热量调节和计量装置, 改善系统调节能力, 节约能量。

参考文献

[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.

[2]秦绪忠, 江亿.供暖空调系统的稳定性分析[J].暖通空调, 2002.

机械循环热水采暖系统 第3篇

供热系统中, 循环水泵的选择不仅涉及热网运行的经济性, 而且影响供热质量。目前, 在热水网供热系统还未普及调速水泵的情况下, 为适应采暖期室外大气温度变化对采暖建筑物设计室温的影响, 多采用集中质调节和分阶段改变流量的质调节[1]。由于分阶段改变流量的质调节在运行节能方面优于集中质调节而被广泛采用[2]。此外, 因工程分期建设等原因, 前期实际运行负荷低于终期设计负荷, 存在低负荷运转的实际情况。由此引出的问题是采暖初、末期或工程分期投入等低负荷工况下, 热网实际循环流量均小于设计循环流量, 相应的循环水泵扬程参数若选择不恰当, 易造成循环水泵选用功率过大, 运行电耗高, 系统运行不稳定等弊病。

2 低负荷水力工况分析

一般情况, 热水网主干线经济比摩阻按60～80Pa/m的终期设计负荷选用[3]。当采用分阶段改变流量质调节或项目分期建设时, 若采用60～80Pa/m的经济比摩阻去选择低负荷时小流量泵的扬程, 结果会造成循环水泵选用功率过大, 运行电耗高。

由流体力学基本原理可知, 其计算管段的总阻力损失ΔP包括沿程阻力损失ΔPy和局部阻力损失ΔPj, 有如下关系式[4]:

ΔP=ΔPy+ΔPj (1)

局部阻力损失ΔPj主要指流体流经管道构件时, 由于流体方向和速度的改变产生的局部旋涡和冲击, 形成局部阻力损失[5]。按当量长度法进行水力计算, 式 (1) 可以写为:

ΔP=R (L+Ld) (2)

其中, R=1.07410-6G2/d5.25 (3)

式中:R单位长度沿程阻力损失, Pa /m;L管道长度, m;Ld局部阻力的当量长度, m;G介质循环流量, m3/s;d管内径, m。

由公式可见, 当管网敷设完成后, 管径、管道长度和阀门一定, 对输送一定密度、温度的流体 (对液体, 当温度和压力变化不大时, 可以认为其密度为常量) , 管网系统的阻力损失ΔP仅决定于通过管路的循环水流量G, 且压降变化随流量平方成正比变化关系[6]。因此, 若设管路终期设计流量为G1, 设计工况下的压力损失为ΔP1, 在采暖初、末期或分期建设中的实际流量为G2, 相应压力损失为ΔP2, 则有[7]:

ΔP1/ΔP2=Gundefined/Gundefined (4)

3 实例分析

某供热锅炉房热网终期设计流量为1200m3/h, 热网最远环路单长4300m, 热源近期供热负荷为终期设计负荷的1/3, 供热水网相应循环水量为400m3/h。原设计终期选用2台 (1用1备) 流量1200m3/h、扬程80m、电机功率355kW水泵;近期低负荷时选用2台 (1用1备) 流量400m3/h、扬程50m、电机功率75kW水泵。

热水网主干线经济比摩阻取70Pa/m, 则最不利环路压降ΔPmax=4300270=0.6MPa=60m扬程。该系统为汽水换热, 取换热器单级阻损0.05MPa[8], 换热器 (两级) 总阻损:0.1MPa=10m扬程, 则终期循环水泵扬程为:ΔP=1.15 (60+10) =80m扬程。而近期实际总循环水量为400m3/h, 按式 (4) 求出其压降ΔP2 = (400/1200) 280=9m扬程。由以上分析可见, 由于近期循环水量仅为终期的1/3, 相应总压降只是终期的1/9, 管路阻损很小。显然, 原设计在低负荷时所选扬程50m明显较大。若考虑留够裕量等因素, 选两台流量200m3/h, 扬程20m泵, 则相应电机功率为18.5kW, 其节电是明显的。

若按分阶段改变流量的质调节, 采用大、小泵配合配置组合方案, 在严寒期运行大流量水泵, 初、末寒期运行小流量水泵。一般小流量水泵循环水量为大流量水泵的60%～70%[9], 取65%, 按上例严寒期循环水量1200m3/h, 初、末寒期循环水量=0.651200=780m3/h, 则:ΔP2= (780/1200) 280=33.8m扬程, 低负荷时可选用2台流量400m3/h, 扬程50m、电机功率75kW水泵。低负荷时可节电: (335-752) /335=57.7%, 节电效果是相当明显的。

4 结 论

对低负荷工况, 不可简单地仍按热水网主干线经济比摩阻60～80Pa/m选择低负荷用的循环水泵扬程[10], 而应对具体工况进行具体分析, 合理根据流量确定热网低负荷时循环水泵的扬程, 这样不仅有利于节电, 亦可避免大流量、低温差不合理的运行方式, 保证供热质量。

参考文献

[1]贾振航, 姚伟, 高红.企业节能技术[M].北京:化学工业出版社, 2006.

[2]赵伯英.供热工程[M].北京:冶金工业出版社, 1988.

[3]陈亦惠, 沈青.节能与环保[M].北京:航空工业出版社, 1996.

[4]张传聚.热水锅炉原理与设计[M].济南:山东科学技术出版社, 1997.

[5]高虹, 张爱黎.新型能源技术与应用[M].北京:国防工业出版社, 2007.

[6]许广清.工业炉节能措施探讨[J].工程建设与设计, 2005, (11) :71-72.

[7]赵钰, 胡江.工业炉窑节能技术探讨[J].科技情报开发与经济, 2002, 12 (3) :111-112.

[8]陆维励.工业炉节能的几点意见[J].江苏机械制造与自动化, 1999, (1) :17.

[9]李治岷, 魏玉文.工业加热炉的节能关键技术[J].机械工人, 2005, (2) :24-26.

油田井站热水循环系统腐蚀技术改造 第4篇

关键词：石油,热水循环,腐蚀,技术改造

1 背景

华北油田第三采油厂的井站热水循环系统腐蚀严重, 主要表现的症状为热水循环管线穿孔、失水量增大、补水频繁等, 经现场调研, 除部分管线因内壁腐蚀造成管线穿孔外, 热水管线还存在着严重的外腐蚀。这主要是由于水中的一些物质容易使管壁腐蚀造成的, 此外换热器管束、真空炉盘管束发生穿孔也时有发生, 不过没有热水循环系统那么频繁。近几年存在热水循环系统腐蚀严重的情况, 热水管线出现不同程度的腐蚀穿孔, 造成频繁修补或更换管线, 仅在一年里, 热水管线刺漏20余次, 给生产和管理造成很大困难。

2 腐蚀原因分析

2.1 管内腐蚀:

油田井站热水循环系统线管内腐蚀的原因主要是有氧腐蚀, 有氧腐蚀就相当于一个原电池, 在阴极水和氧气 (主要是由于循环系统老是会泄漏然后导致空气进入) 结合, 再得到电子形成氢氧根离子, 在水中游离着, 然后在阳极铁 (循环管道壁主要还有铁) 得到失去电子变成游离态的亚铁离子, 亚铁离子跟水中的氢氧根离子结合变成氢氧化氧铁, 但是氢氧化亚铁很不稳定容易被氧化, 所以被水中的氧气氧化成氢氧化铁, 附着在管道壁上。氢氧化铁是一种非常疏松而且很容易被剥落的的物质, 管道中的铁被一点一点的变成氢氧化铁之后, 管道会变得非常脆弱, 变的坑坑洼洼, 最后管道壁会被腐蚀出孔。

2.2 管外腐蚀:

从现场勘查来看油田井站热水循环系统的外部腐蚀也非常严重, 主要是应为该厂才用的铺设管道方式是在管道外加一个保护层之后直接掩埋铺设, 想想这样跟土壤直接接触对管道的保护膜的伤害肯定是很强的, 因为现在由于环境问题酸雨基本上是存在的, 埋在土里的管道一旦接触到酸性物质, 其表面的膜很快就会被破坏, 然后里面的金属管道就暴露了, 遇到酸之后会直接就反应了 (铁的活泼性比氢强) , 铁会直接被离子化。此外, 发现在直铺的管道段可以看出埋在草坪下的管道被腐蚀的最厉害, 这主要是因为草坪是要经常浇水的, 还有就是草坪下土比较松, 氧气含量相对比较高了, 管道一直处在潮湿、含氧的环境外面的保护膜容易被损坏掉, 这就加速了管道的腐蚀速度。

3 改造方案

3.1 针对管内腐蚀改造1增加自动补水系统, 这个主要是在泵口增加一个减压阀, 从而来调控加水, 当管道内的水压降低时, 泵起动往管道内加水, 这样可以有效平衡管道口的压力处于一个恒值, 然后还可以防止空气进入管道内。当管道内的压强值跟设定的值一致的时候, 泵就会停止工作, 阀门自动关闭, 此外阀门还装有自动过滤装置, 这样可以过滤进入循环系统中的水的纯度, 干净的水比较不容易使管道腐蚀。总之对油田井站热水循环系统安装减压阀门后可以是泵的压强保持稳定, 阻止空气进入管道中, 大大减小管道的腐蚀程度, 还可以为厂家减少维修的费用, 减轻员工的劳动力度。2选择质量高的管材:如果选用的管材表面坑坑洼洼, 厚度又不均匀, 还没做过防腐处理的话虽然价格是很便宜, 但是一点也不耐用, 会需要经常更换, 这又费钱又费人力的一点也不划算, 反而如果选用表面光滑, 厚度均匀, 经过耐腐蚀处理过的, 最好是不锈钢的管材的话就可以用久一点。

3.2 针对管外腐蚀改造1改变管道的铺设方法:本来铺设就只是单纯的直埋铺设, 这对于在草坪下面的管道很不好, 腐蚀起来快, 现采用地沟铺设和直埋铺设相结合的方式, 在草坪下的铺设采用地沟铺设, 让管道不要直接接触土壤和水。这就需要将管道架空在地沟中, 所以在设计地沟时要注意地沟的坡度要不小于2度, 这样有利于水不在沟渠中聚集, 管线的坡度要不小于3度, 这样有利于排放气体, 排放污水。直埋铺设是用在非草坪地段的, 飞草坪地带一般都是比较干燥, 而且透气性也不是很好的, 所以只需加强管道外面的保护膜厚度就足以保护好管道了。2加强热水管道重点部位的保温与防腐蚀:对于热水管道的穿墙还有掩埋部分的管道要做好强化处理, 首先要对其管道外部加强保护膜的厚度, 其次对于该部分管道的材料也要特殊防腐、不锈的。因为这些地方如果管道出问题了的话维修起来比较困难。

4 结语

管道腐蚀对石油开采无论是效率还是石油的损失都是不好的, 结果上面对石油厂的现场勘察分析做出的改正能够有效的解决油田井站热水循环系统腐蚀问题, 石油开采时候的损失和提高石油开采的效率。

参考文献

[1]雍彦, 陈广武, 钱钦.油田井站热水循环系统腐蚀技术改造[J].内江科技, 2011.

[2]曲正等, 钢质海水管道的选材及防护[J].热力发电2004 (10) :9-11.

机械循环热水采暖系统 第5篇

热水循环杀菌全自动控制系统设计时使用现代化科技技术, 可以通过可编程序控制器 (PLC) 控制罐头食品加工的杀菌工序, 实现自动化杀菌控制, 发挥实际应用价值。以下就对热水循环杀菌全自动控制系统进行探讨。

1 热水循环杀菌全自动控制系统组成

系统主要由主控箱、副控箱、气动阀门及蒸汽调节阀、水泵、温度检测探头、液位计等几部分组成。其中, 主控箱作为该系统的中央控制部件, 由PLC、A/D模块、温度传感单元、液晶触摸屏及其他电气元件组成。对于该系统, 应用欧姆龙PLC CPM2AH-30CDR-A, 触摸屏型号为THM070A, 温控模块型号为CP1W-TS101, 模拟量模块型号为CPM1A-MAD02。副控箱装有电磁阀、压力传感器和气动二联体等组件。气动蝶阀共6只, 其中DN80气动蝶阀4只, DN100气动蝶阀两只;进、排气阀各一只, 共两只, 为DN25气动角座阀;溢流排水阀一只, 为DN50气动角座阀;蒸汽调节阀一只, 为DN65气动薄膜调节阀。热水泵一只, 冷水泵一只, 热水泵和冷水泵电机线必须通过埋地连接。采用Pt100铠装热电阻检测温度变化信号。系统结构如图1所示。

2 热水循环杀菌全自动控制系统特点

热水循环杀菌全自动控制系统可以实现对杀菌工序中进水—升温—杀菌 (循环) —降温 (循环) —排水等阶段的连续自动控制, 只要按按钮便可自动完成以上过程。主控箱控制器屏幕以中英文显示设定及运行状况。杀菌程序编制简单, 纯数字化输入方式, 比以往控制器以代码显示更直观, 操作更方便。温度控制和记录精度高, 符合美国FDA要求, 是出口罐头食品不可缺少的配套设备。可编程序控制器、电气元件和阀门等均采用精度高、质量好的名牌产品。杀菌完成或出现异常情况 (例如在恒温阶段锅内的实际温度与设定的杀菌温度偏差超过0.5℃) 时, 旋转式报警灯启动 (闪烁) , 蜂鸣器也启动。调试、维修方便, 实行产品质量“三包”服务。产品充分面向市场, 量体裁衣, 适应不同用户的需要。控制箱式样为柜式 (落地) , 如用户需要也可以做成台式 (挂壁) 。控制器可储存99个杀菌工艺程序, 能充分满足用户需要。

3 热水循环杀菌过程

3.1 密封前期工作

热水循环杀菌中, 可以对大部分刚性、半刚性和柔韧性较好的包装进行超压处理, 这些包装包括双层玻璃杯或塑料杯、塑料复合袋、塑料瓶、塑料托盘和顶端用金属包装的杯子等[1]。食品容器首先放进货箱、行李架或筐里, 然后放进灭菌锅中;末端门密封后, 容器加满水, 确保此时监测水温高于最低限的初水温。

3.2 散布蒸汽

灭菌锅需要一个管道来确保均衡的热分布方式, 蒸汽通过灭菌锅底部进入容器[2]。在灭菌锅中, 蒸汽散布器沿着管道上部均匀分布的齿孔运行到灭菌锅低端的每一节。当设备运行排气阀排气时, 若泵未能运转, 为提醒操作员, 泵应当安装一盏导航灯或者其他信号装置。当主管部门确定与均衡的热分布相适应时, 灭菌锅中水循环有几种可供选择的方式。

3.3 灭菌温度控制

灭菌时温度可以用玻璃水银温度计显示。灭菌锅入口应设置在中心的一侧, 球形温度计应直接插进灭菌锅壳内, 温度计球端应直接插入水面至少2in而不需要套筒。温度记录装置应结合蒸汽控制器, 是一个记录兼控制仪器。温度记录器的球端应靠近玻璃水银温度计的球端[3], 即使温度显示装置处在中心线上, 温度记录器也应当靠近它, 除非它是一个温度记录控制器。温度记录控制器的球端应位于水面与通过灭菌锅中心的水平面之间, 这样水蒸气就不会对控制球造成直接损伤。

3.4 检测灭菌锅水平面

在整个操作与处理期及冷却期间, 水应覆盖容器的顶层;操作者应不时检查与记录水平面以确保液面适宜。通过自动压力控制装置, 控制灭菌过程中压强适当。空气供应线路中应提供检测阀以防止水进入系统[4]。升温、杀菌和冷却期间要确保空气或水循环保持连续。在灭菌锅内, 空气或水循环的热分布均匀情况应由主管部门利用公认的方法进行确认。在水平型灭菌锅中, 冷却水应引入泵的吸入端, 检测阀应包含在冷却线路中, 以确保灭菌操作的精度。

4 热水循环杀菌全自动控制系统的控制原理

针对罐头食品加工中的灭菌工序应用了热水循环杀菌全自动控制系统, 自动控制灭菌过程中的温度, 不仅提升了灭菌质量, 也满足了实际需求。

4.1 时间控制

罐头食品加工行业要做好微生物控制工作, 应用热水循环杀菌全自动控制系统进行食品杀菌, 可以确保食品储存质量[5,6,7,8]。将装好原料和注入盐液的罐头送入排气箱加热升温, 借助于热水、热蒸汽作用以及热胀冷缩进行排气;罐头中内容物胀大, 排出原料中含有或溶解的气体, 一起使顶隙的空气被热蒸汽替代;当封罐、灭菌、冷却后, 蒸汽凝结成水, 顶隙内就有一定的真空度。加热排气时温度越高、时间越长, 罐头的真空度就越高。通常需要罐头中心温度达到70~80℃。根据罐头食品的杀菌规程, 编制杀菌自控程序。食品杀菌过程的时间—温度曲线如图2所示。

t进—进预热水时间 (min) t升—升温时间 (min) t保—杀菌 (保温) 时间 (min) t降—冷却时间 (min) T预—预热水温度 (℃) T杀—杀菌 (保温) 温度 (℃) T终—降温最终温度 (℃)

以上参数是编制罐头食品杀菌自控程序时输入的参数, 应连续监测每次灭菌时的相关参数, 特别是灭菌温度、压力及灭菌时间。开启进汽阀门向灭菌室内通汽升温, 当温度升至60℃以上时开始记录, 每隔1min记录一次各点的温度值, 灭菌结束当温度降至80℃时停止记录, 完成测试。记录每次的温度/时间情况, 统计出每点每个时刻的最高温度、最低温度和平均温度等值。确保将温度波动控制在±3℃以内, 灭菌时间也要满足罐头灭菌最低时间要求, 同时要记录好所有临界点相应的时间、温度及压力值, 以确保最终结果符合罐头食品的灭菌要求。

在某一稳定温度 (121℃) 下杀灭一定数量的微生物或芽孢所需的加热时间被作为判别某一灭菌条件合理性的规范值, 也称规范F值, 用F安表示。“杀灭”具有商业杀菌的含义, 允许活菌存在。实际杀菌F值:把不一样温度下的灭菌时间折算成121℃下的灭菌时间, 用F实表示。应特别注意:F实不是指工人实践操作所花时间, 它是一个经过理论折算的时间。

例:某罐头可以在110℃下杀菌10min, 在115℃下杀菌20min, 在121℃下杀菌30min, 加工工人的杀菌操作时间为60min。然而实践中, 实际杀菌F值却不等于60min。

式中, L1、L2、L3均表示折算系数。

由此可见, 实际杀菌F值并不是杀菌过程总时间。

4.2 检查、温度控制

检查灭菌器密封圈、前封板和门板有无杂物和损坏, 用干净的棉布擦洗;排除蒸汽管路及灭菌器夹层中残留的冷凝水;打开电源等开关对灭菌器进行预热;汽源、水源、空气压缩机各参数达到灭菌运行值[9]。罐头食品经密封杀菌达到商业无菌, 均能在常温下长期保存, 除用马口铁罐、玻璃罐以及铝合金材质的罐头包装罐外, 还用铝塑复合包装的材料进行无菌包装。从微生物整体来看, 成长温度通常在-10~100℃之间, 下限为-30℃, 上限为105~300℃。但对于特定的某一种微生物, 只能在一定温度范围内成长, 在这个范围内, 每种微生物都有自己的成长温度三基点, 即最低、最适、最高成长温度。

杀菌工艺全过程中, 触摸屏实时显示锅内温度和压力数据以及当前工作状态的持续时间, PV为锅内的实测温度和压力, SV为设定温度和压力, 用户可以根据显示数据确认杀菌工艺是否正确运行。当锅内水位到达预设液位时, 程序进入“升温阶段”, 预热水进水阀关闭, 出水阀开启, 气动薄膜调节阀按照预设的初始开度开始运行[10]。在灭菌条件相同的条件下, 超高温瞬时灭菌和其他低温长时灭菌相比, 不只细菌致死时间明显缩短, 且食物成分的保留率也明显进步。如在120℃以下灭菌, 细菌芽孢致死时间是4 min以上, 食物成分保留率为73%以下, 当灭菌温度上升到130℃时, 细菌芽孢的致死时间缩短到30s, 成分保留率上升到92%, 温度达到150℃时, 芽孢的致死时间为0.6s, 成分保留率上升到99%, 这就证明了超高温瞬时灭菌的优越性。

4.3 杀菌过程控制

PLC按程序设定的温度及时间参数, 控制蒸汽调节阀开度, 并配合循环淋水系统, 使锅内升温均匀。装罐小车装进杀菌锅、设备检查正常后, 触摸屏将控制程序启动, 进入预设好的热水循环杀菌过程;杀菌过程中, 如果自动控制设备失效或控制系统报警, 可使用触摸屏停止杀菌过程。注意:设备停止后, 杀菌系统将清零回到杀菌未开始阶段, 再次启动杀菌系统将从初始阶段重新进入杀菌过程。

杀菌锅在冷却阶段时, 冷水进入高温的锅内, 蒸汽即被冷凝成水, 体积猛缩而使锅内压力骤降, 此时须及时打入适量的压缩空气来补充锅内压力, 以避免降温过程中易出现的罐头变形、突角、软包装破裂、玻璃瓶跳盖等事故[11]。杀菌锅到达设定温度 (保温温度) 时, 蒸汽调节阀关闭, 进入保温 (杀菌) 阶段。

在杀菌阶段, 程序设置的上下偏差报警将生效, 即当检测到杀菌锅内实际温度与设定的杀菌温度 (如121℃) 偏差超过允许偏差0.5℃时, 将显示报警———控制柜上三色报警红灯闪烁、屏幕显示有关报警信息 (如温度过高或温度过低等) 。当出现报警时, 操作者可根据屏幕提示信息采取相应措施, 如检查管路是否存在水蒸气、压缩空气压力是否符合要求等。可将报警声光消掉, 而屏幕仍保持报警信息, 以闪烁的形式提示操作者。

当锅内温度达到预设冷却温度 (最终温度) 后, 降温过程结束, 系统进入排水阶段, 出水泵和冷却水回流泵开启, 冷却水排出至最低液位。

当触摸屏状态界面显示“程序结束”时, 表示杀菌工艺过程全部结束, 程序运行指示灯熄灭即可开门卸下产品。

锅内冷却水循环结束后, 如果未达到冷却效果, 此时可进入预设的“冷却阶段1”进行二次冷却。该阶段循环阀关闭, 冷水泵、冷却水进水阀和冷却水回流阀开启, 排出锅内部分冷却水同时补充冷水, 当锅内水位到达冷水回流液位时, 冷却水回流阀关闭, 循环阀开启, 进行循环淋水冷却。

4.4 杀菌冷却的温度控制

罐头加热灭菌完毕后应迅速进行冷却, 由于加热灭菌完毕后罐内食物仍处于高温状态, 依然受热, 如不当即冷却, 罐内食物会因长时间受热而改变色泽、风味、质地或形状等, 使食物质量降低;另外, 不急速冷却, 较长时间处于高温下, 还会加快罐内壁的腐蚀, 特别是对含酸高的食物来说;对于海产罐头食物, 急速冷却能有效防止磷酸铵镁结晶的产生;较长时间受热还为嗜热性微生物的成长繁衍营造了条件。

总之, 冷却速度越快, 对食物的质量越有利。在整个杀菌程序运行过程中, 持续按触摸屏中停止按钮1.5s以上或按下面板上的急停按钮, 可终止该程序的运行。杀菌完成后, 报警发生, 这时不用按停止键, 程序将自动把画面切换到初始画面。灭菌完毕后的罐头必须在灭菌锅内保持一定压力的情况下冷却, 特别是高压蒸汽灭菌后容器易变形、损坏的罐头。通常是灭菌完毕关闭蒸汽阀后, 在通入冷却水的同时通入一定的压缩空气, 冷却水和压缩空气的配合非常重要, 其能保持罐内外压力平衡, 直至罐内压力和外界大气压相接近方可撤去负压。此时罐头可继续在灭菌锅中冷却, 也可从锅中取出在冷却池中进一步冷却。

5 结语

综上所述, 对于罐头食品加工行业, 设计并应用热水循环杀菌全自动控制系统, 不仅可以自动控制热水循环杀菌全过程, 还可满足用户需求, 自动完成杀菌工序, 提升食品质量, 高精度地实现杀菌温度控制。因此, 热水循环杀菌全自动控制系统具有巨大的实际应用价值。

摘要：对于罐头食品加工行业, 提升其杀菌工艺水平, 控制好杀菌时间和温度, 不仅可以确保罐头食品安全, 也可以确保罐头食品品质达标。据此设计基于热水循环的杀菌全自动控制系统, 可以根据系统设定的杀菌数值实现杀菌全自动控制, 以提升罐头食品加工的杀菌技术水平。现基于热水循环杀菌全自动控制系统的实际应用问题, 简要介绍了系统组成、特点、杀菌过程及控制原理。

关键词：热水循环,杀菌,全自动控制,原理

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