数据中心冷却塔结冰应急演练
怎一个“冷”字了得
前几日，大家共同的感受就一个“冷”！根据中央气象台监测数据，前天18时31分，北京南郊观象台气温跌至-17.1℃，刷新21世纪来最低气温记录。当晚北京市的体感温度低于北极，降到了-30℃！降温同时伴有4、5级偏北风，阵风7、8级。
此次大范围降温，华北及东北等地的最低体感温度都可达-25℃以下，多地气温均已降到历史最低点。
如此寒潮，冷却塔必须采取有效的防冻措施，来保障冷却塔的冬季运行。
冷却塔结冰应急演练
【模拟****栋冷却塔结冰应急演练】
【发生时间】： 13时30分。
【地点】：***栋2#，4#冷却塔
【影响范围】：服务台监控人员发现BA系统显示2#，4#冷塔风扇满频运转；冷塔出水温度升高；监控平台发生冷冻供水温度高告警
【处理方案】：上报运行主管，空调工程师按某栋冷却塔结冰应急预案执行，通知空调巡检与监控人员现场查看格栅结冰情况
【 处理进展回复】：
1、空调巡检岗回复：确认冷塔格栅结冰严重。请求除冰处理，并已按排监控人员现场协助处理
2、ECC操作BA系统开启备用1#，3#冷塔，停止原运行的2#，4#冷塔。冷塔切换完毕，冷却及冷冻水温正在恢复中。
3、空调巡检开启2#、4#冷塔反转除冰操作；监控人员现场清理冷却塔冰块冰柱，
4、2#、4#冷塔反转除冰操作停止，监控人员清理完冰块冰柱，将冷却塔现场恢复，做好防冻结保障措施。末端供水稳定
5、2#，4#冷却塔恢复自动状态，末端供水稳定
01
冷却塔布置
冷却塔冬季运行在布置上的考虑主要是要避免热风回流。在非结冰季节，热风回流意味着冷却塔热力性能的损失，这种损失有时是在选型条件允许范围之内。但是，在冬季运行时，热风回流会造成在进风百叶处结霜、结冰，严重的话会阻塞进风口并引起冷却塔损坏。
如果冷却塔在布置时严格遵照布置指导进行合理围挡，组织气流，则即使在冬季运行时，也会避免因排风回流引起的结冰现象。
02
运行控制
冷却塔的热力性能取决于很多因素，主要有以下几点：风量、空气和水的温差、散热面积，以上三个因素任何一点的增加都会提高散热效率。在极端情况下，会将部分水冷却到冰点。出水温度越接近于冰点，则发生结冰危害的可能性越大。对横流式冷却塔，进风侧百叶或填料是最容易结冰的区域，如果不采取措施，冰会越结越厚，甚至将进风面堵塞。
可以通过三个基本的操作方法来使冷却塔散热量与系统所需相符并抑制结冰形成：温度设定、风扇控制、水量控制。这三种方法的应用需考虑环境气候、热负荷变化、控制系统与其他设备的兼容性。通常来说，为了有效的控制结冰，需要将这三种方法结合应用。
03
温度设定
在冷却塔冬季运行时，其出水温度通常会低于所需的设计值，虽然这对系统来说是可以接受的，但太低的出水温度会引起结冰，应尽量避免。
吹水温度越高，其潜在的结冰危害越小。并且较高的水温也会使采用风扇反转除冰的方法更行之有效。所以推荐在冬季运行时，在满足系统冷量的同时应保持尽量高的出水温度，出水温度应不低于6.2℃。
04
风扇控制
采用双速马达、变频马达及风扇间歇运转等控制进风量。风扇间歇运行是横流冷却塔容量控制所最常用和最直接的方法。当环境温度降到冰点以下，冷却塔的出水温度也会明显低于设计温度。这时风扇全速运行是没有必要的，对配置了双速马达的塔，可使马达在半速运转；或者对一个系统配置了多个单元冷却塔的，可以关闭一部分冷却塔单元。对多单元的冷却塔系统进行调节控制时，根据负荷，首先应采取将风扇转速逐台降到半速运转的方法，在所有塔都在半速运转之后，再逐台关闭冷却塔，以保证所有单元的出水温度都不小于6.2℃。切勿采取将所有冷却塔风扇同时关闭/启动的方式来调节。
另外一种风量控制方法是采用变频控制。为保证安全合理的操作，应避免风扇在“临界转速”运转，临界转速为引起共振的自然频率。采用双速或变频马达，当环境温度低于设计温度时，都可调节风扇转速从而调节冷却塔容量。当风扇停止时，冷却塔容量降低到约25%或更低（取决于自然对流，受外部风向风力、水温和环境空气温差等的影响）。降低冷却塔的进风量会使水温升高并且散布在填料片上进风侧的水量增加，两者都会降低或消除结冰的风险。
05
风扇反转除冰
在极端环境条件下,靠风量控制也不能有效的防止结冰。此时可反向转动风扇,使热空气从填料百叶侧出来,从而融化冰。
对有风量控制的冷却塔,反转时低速运转除冰效果更理想。
风扇的反转操作可通过手动或自动的控制方式,但强烈建议采取手动控制,通过不断地检视冷却塔状况来决定是否采取反转操作。对自动控制的系统,应同时具备手动功能。
06
水量控制
避免水流量过大或过小
横流冷却塔在结冰季节运行时,水量控制是一个所需考虑的重要因素。过大或者过小的水量都应极力避免。
如果水量过大,从热水盘溢流或飞溅出来的水很容易在冷却塔的外部、顶部和结构件上结冰。通常热水盘的设计都有一定余量,实际容许流量比设计水量要大一些。但要避免水量大到从热水盘溢流。
如果水量低于所允许的最低水量,会使填料上某些区域分布的水量严重不足,这些区域很容易结冰且在初期不易被发现。水量过低通常是因为热负荷降低或采取旁通来控制出水温度,当这种情况发生在结冰季节时,对多单元的冷却塔,应尽量减少运行的单元数量,保证单台塔充足的水流量,而不仅仅是通过风量控制。
采取水路旁通控制水温及进入冷却塔的水量
在冷却塔开机和停机阶段,更容易发生结冰现象,因为此时的热负荷通常是比较低的。此时可采取旁通冷却水的方法保持较高的出水温度。
在结冰季节,当风扇运转时旁通水量应小于20%;风扇停止时,旁通水量应小于50%。特别需要注意的是,旁通过多会造成进入冷却塔的水流量严重不足,在极端情况下,可以让冷却水在管路内循环一段时间而不进入冷却塔。在主机启动时,完全开启旁通,冷却水在管路内循环,水温上升,直到比系统所容许的最高温度低3℃时,关闭旁通阀,冷却水全部进入冷却塔(此时水塔风扇仍未启动)。然后可以部分开启旁通以保证较高的水温(旁通时应保证进入冷却塔的水量不低于最低允许值)。
如果系统没有采取旁通设计,应尽可能延后启动水泵的时间,水泵启动后,应尽可能延后风扇启动的时间,(以冷却水温度升高到所容许最高温度以下3℃为准),对有风扇转速控制的,风扇应逐渐加载。
机组停机时的操作和启动时在原则上是相反的顺序。当负荷降低时,按照风量控制-风扇停止-部分旁通-完全旁通-停止水泵的顺序操作。对无旁通的系统,当出水温度低于推荐的6.2℃时应停止水泵(在风扇已经停止运转的情况下),然后根据系统需要对水泵进行控制。
关机时对冷水盘及管路进行防冻保护:停机后将冷水盘及管路中的水排空;可采用远程水箱,并配备电加热器;外部补水管和其他在关闭时不能排空的水管,必须做好保温,必要时加装电加热器;在冷水盘中加装电加热器
07
日常维护
冬季运行必须经常检查和定期维护,必须完成的日常维护有:确保所有的控制方法和防冻保护措施都有效；要在结冰造成冷却塔损坏或系统性能下降之前采取措施,除掉冰层;定期清洗过滤网、调节补水阀,保持正常运行水位。
THE END