Практически на каждом заводе по производству молдингов, который я посещал и где используется чиллер с водяным охлаждением, снаружи здания стоит градирня — серый ящик с вентилятором наверху, который крутится днём и ночью. Большую часть времени никто об этом не задумывается, пока детали не начинают выходить с деформациями и кто-то не замечает, что градирня незаметно загрязнялась в течение целого года.

A градирня для литья под давлением удаляет отработанное тепло, которое чиллеры и гидравлические системы отводят в атмосферу. Она находится в конце цепочки отвода тепла: пресс-форма отводит тепло в охлажденную воду, чиллер перекачивает это тепло в воду конденсатора, а градирня, наконец, сбрасывает его в воздух. Без градирни система с водяным охлаждением просто не сможет работать.

Что такое градирня и зачем она нужна в литье под давлением?

Градирня — это устройство для отвода тепла, в котором для охлаждения воды используется испарительное охлаждение. Теплая вода из конденсатора (или из контура охлаждения) перекачивается в верхнюю часть градирни и распределяется по наполнителю, через который проходит воздух, всасываемый или нагнетаемый. Небольшая часть воды испаряется, поглощая тепло и понижая температуру остальной воды. Охлаждённая вода стекает в бассейн и перекачивается обратно в систему.

В литье под давлением градирня является неотъемлемой частью любого холодильная установка с водяным охлаждением. Конденсатор чиллера должен отводить тепло, извлечённое из пресс-формы, а также энергию, добавленную компрессором. Это совокупное тепло — как правило, составляющее от 120% до 130% от общей холодопроизводительности — должно куда-то уходить. Холодильная установка с воздушным охлаждением отводит его с помощью вентиляторов в горячий окружающий воздух; холодильная установка с водяным охлаждением передаёт его в воду конденсатора, а градирня отводит его путём испарения.

Помимо чиллера, в регионах с тёплым климатом градирня часто используется для охлаждения гидравлических масляных радиаторов, контуров охлаждения компрессоров и даже некоторых контуров пресс-форм. Когда вы читаете о центральная холодильная установка, градирня — это тот незаметный помощник, благодаря которому обеспечивается эффективность системы водяного охлаждения.

Охладительная башня с открытым контуром или с закрытым контуром: ключевой выбор

Первое и самое важное решение заключается в том, нужна ли вам градирня с открытым контуром (open loop) или с закрытым контуром (closed loop). Внешне они выглядят одинаково, но обрабатывают технологическую воду совершенно по-разному.

Для конденсатора чиллера с водяным охлаждением, при этом башня открытого типа обычно является стандартным и экономически выгодным решением — вода в конденсаторе циркулирует по отдельному контуру, который можно очищать и контролировать. Башня с замкнутым контуром станет целесообразным, если необходимо обеспечить идеальную чистоту самой технологической воды, при низком качестве воды или если требуется избежать нагрузки на систему водоподготовки в чувствительном контуре.

Охладительная башня или чиллер: в чём разница?

Это один из самых частых вопросов, которые мне задают, и такая путаница вполне понятна, ведь эти понятия тесно связаны между собой. Проще говоря:

• Хладильная установка производит холодную воду. В ней используется компрессор и хладагент для отвода тепла из технологической воды, в результате чего к формам подается охлажденная вода, например, температурой 10–15 °C.
• Градирня отводит тепло. Он забирает горячую воду из конденсатора чиллера (температура около 30–35 °C) и охлаждает её за счёт испарения, прежде чем она вернётся в конденсатор.

Они выполняют совершенно разные задачи. Одно нельзя заменить другим. Если вы читали нашу Промышленные чиллеры с воздушным охлаждением и с водяным охлаждением Из данного руководства вы, наверное, помните, что для чиллера с водяным охлаждением требуется градирня, тогда как чиллер с воздушным охлаждением отводит тепло непосредственно с помощью вентиляторов и не нуждается в градирне. В этом и заключается основное различие: Башня предназначена для обслуживания конденсатора с водяным охлаждением.

Как подобрать размер градирни для литья под давлением

Расчет мощности градирни сводится к тому, чтобы соотнести её теплоотдачу с фактической нагрузкой вашего предприятия. Вот практический подход:

• Начните с нагрузки на конденсатор чиллера. Хорошее практическое правило: градирня должна обеспечивать отвод примерно от 1,25 до 1,3 тонны тепла на каждую тонну охлаждения, обеспечиваемую чиллером. Если у вас установлен чиллер мощностью 100 тонн, следует рассчитывать на градирню, рассчитанную на отвод примерно от 125 до 130 тонн тепла.
• Добавьте каждую вторую тепловую нагрузку. Гидравлические маслоохладители и другие контуры охлаждения часто размещаются в одной башне. Перед расчетом мощности составьте их полный перечень.
• Узнайте расчетную температуру мокрого термометра для вашей конструкции. Охлаждающая способность снижается по мере повышения влажности, поскольку испарение происходит медленнее. Размер рассчитан на максимальную температуру влажного термометра в данном регионе (1–2%), а не на среднесуточную температуру.
• Следите за температурой на входе. Это разница между температурой холодной воды, выходящей из градирни, и температурой влажного термометра окружающей среды. Типичное проектное значение составляет 5–10 °F. Меньшее значение означает более холодную воду, но при этом потребуется более крупная и дорогая градирня.
• Ориентируйтесь на пиковые значения, а не на средние. Жаркие дни и одновременная работа множества печатных машин приводят к пиковым нагрузкам. Не стоит экономить на мощности башни, чтобы потом не столкнуться с тем, что она станет «узким местом» всего завода.

Как градирня помогает экономить энергию на литейном заводе

Градирня — это не просто необходимые расходы: при правильном подходе она становится энергетическим активом. Вот почему:

• В жарком климате испарительное охлаждение превосходит воздушное охлаждение. Отвод тепла посредством испарения позволяет сократить энергопотребление чиллера на 50–70% по сравнению с системами с воздушным охлаждением, поскольку конденсатор работает при более низкой температуре. В таких регионах, как Ближний Восток или Юго-Восточная Азия, это имеет решающее значение.
• Более низкая температура конденсатора означает меньшую нагрузку на компрессор. С каждым градусом, на который удается охладить воду в конденсаторе, холодильная установка работает меньше. Эффективно работающая градирня напрямую снижает наибольшую электрическую нагрузку на предприятие.
• Вентиляторы с регулируемой скоростью снижают потребляемую мощность. Охладительные башни редко нуждаются в работе вентиляторов на полной скорости в течение всего года. Частотно-регулируемый привод, адаптирующийся к нагрузке, позволяет сэкономить 20–40% энергии, потребляемой вентиляторами при частичной нагрузке.
• Низкая мощность вентилятора на тонну. Эффективные градирни отводят большое количество тепла при незначительном потреблении электроэнергии — как правило, от 0,04 до 0,08 кВт на тонну охлаждения. Это гораздо меньше, чем у компрессора чиллера.

В сочетании с экономией за счет внедрения по всему заводу интеллектуальная централизованная система подачи корма а также хорошо отрегулированный центральный чиллер и эффективная градирня являются неотъемлемой частью энергоэффективного литейного производства.

Техническое обслуживание градирни, обеспечивающее её эффективную работу

Большинство проблем с градирнями развиваются незаметно и незаметно, и все они заканчиваются одинаково: повышением температуры конденсатора, увеличением нагрузки на чиллер и ростом счетов за электроэнергию. Простая программа технического обслуживания позволяет этого избежать:

• Очистите заправочный патрубок и форсунки. Загрязненный наполнитель снижает расход воздуха и теплообмен. Это главная причина снижения эффективности градирни.
• Очистите воду. Накипь изолирует наполнитель и змеевики; водоросли и бактерии забивают форсунки и представляют угрозу для здоровья. Надлежащая программа применения биоцидов и борьбы с накипью является обязательной.
• Проверьте отводчики капель и выполните слив. Управление циклами концентрирования посредством контролируемого слива предотвращает накопление растворенных твердых веществ.
• Проверьте вентиляторы, двигатели и ремни. Проскальзывающий ремень или изношенный подшипник незаметно снижают интенсивность воздушного потока. Ежегодные проверки позволяют выявить эту проблему до того, как она лишит вас всего лета.
• Следите за температурой на входе. Если показатель подъема башни со временем растет при отсутствии изменений в нагрузке или погодных условиях, это означает, что что-то приходит в негодность — очистите башню, пока это не начало сказываться на работе чиллера.

Какую градирню следует выбрать цеху литья?

Ниже приводится краткое практическое руководство для типичного завода по литью под давлением:

• Малые и средние предприятия (мощностью до нескольких сотен тонн охлаждения): Обычно оптимальным и экономически выгодным решением является колонна с противоточным или поперечным потоком в режиме открытого контура, в которой используется очищенная вода из конденсатора.
• Предприятия, которым требуется чистая технологическая вода или на которых качество воды оставляет желать лучшего: Установка с замкнутым контуром оправдывает более высокую первоначальную стоимость, поскольку позволяет защитить чувствительное оборудование и упростить процесс очистки.
• Жаркий и влажный климат: Рассчитайте размер башни с запасом на пиковые условия по мокрому термометру и установите вентиляторы с регулируемой скоростью.
• Когда важна точная температура формы: Помните, что градирня обслуживает чиллер, а чиллер — форму. Для точного контроля технологического процесса градирню следует соединить с подходящим регулятор температуры пресс-формы.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Нужна ли градирня каждому заводу по литью под давлением?
Нет. Охладительные установки с водяным охлаждением — единственные, которым требуется градирня. Если на вашем предприятии используются охладительные установки с воздушным охлаждением, они отводят тепло непосредственно в атмосферу с помощью вентиляторов и не нуждаются в градирне. Однако в жарком климате комбинация «водяное охлаждение + градирня» обычно оказывается более энергоэффективной в целом.

Вопрос 2: Градирня с открытым или закрытым контуром?
Открытый контур — это стандартный и более экономичный вариант для конденсаторной воды чиллера, когда есть возможность контролировать процесс очистки воды. Закрытый контур позволяет поддерживать чистоту технологической воды и снижает потребность в её очистке, однако его первоначальная стоимость выше — его следует выбирать в тех случаях, когда важна чистота воды или когда качество воды оставляет желать лучшего.

Вопрос 3: Какой размер градирни мне нужен?
Рассчитайте его мощность так, чтобы он отводил примерно в 1,25–1,3 раза больше мощности охлаждения чиллера (с учетом тепла, выделяемого компрессором), а также любые другие тепловые нагрузки при местной пиковой температуре по влажному термометру. Не выбирайте слишком маломощный агрегат для пиковых летних условий.

Вопрос 4: Сколько энергии потребляет градирня?
По сравнению с чиллером это очень мало — как правило, от 0,04 до 0,08 кВт на тонну охлаждающей способности приходится на вентиляторы. Вентиляторы с регулируемой скоростью могут сократить это потребление на 20–40% при частичной нагрузке.

Вопрос 5: Какова самая серьёзная ошибка при эксплуатации градирни?
Если выбрать слишком маломощную систему, это приведет к загрязнению наполнителя и форсунок. И то, и другое заставляет чиллер работать при более высоких температурах и с большей нагрузкой, что приводит к растрате энергии в течение всего лета. Рассчитывайте мощность с учетом пиковых значений температуры по влажному термометру и следите за качеством воды.

Заключительные мысли

Охладительную башню для литья под давлением легко упустить из виду, но игнорировать её обходится дорого. Она находится в конце цепочки отвода тепла и незаметно определяет, с какой нагрузкой работают ваши чиллеры и сколько электроэнергии потребляет вся система охлаждения.

Выбор зависит от трёх факторов: открытый или закрытый контур, правильный расчёт мощности с учётом пиковых значений температуры по влажному термометру и тщательное техническое обслуживание. Если всё это сделать правильно, градирня станет недорогим и надёжным активом, который обеспечит эффективную работу вашей водоохлаждаемой электростанции год за годом — и позволит вам сосредоточиться на производстве деталей, а не на борьбе с жарой.