中小冷却塔的检测与品质提升

尹　　 证
（国家玻璃钢制品质量监督检验中心，北京 102101）

　　摘要：根据国内冷却塔检测的统计数据，分析了冷却塔在质量方面存在的问题主要由设计、制造、安装3个环节引起，阐述了提升冷却塔产品质量的途径和有效方法，指出了国内冷却塔在制造工艺和试验方面与一些发达国家的差距。
　　关键词：冷却塔；测试；品质
　　中图分类号：TU991.42　　　　 文献标识码：B　　　　 文章编号：1009—2455(2004)05—0071—03

1 关于冷却塔检测

　　国家玻璃钢制品质量监督检验中心(以下简称检测中心)从1987年开始承担冷却塔的检测任务，至今已有接近20年的冷却塔检测历史，检测各种类型的冷却塔约800台次，有10-4500m³／h的机械通风冷却塔，自然通风双曲线冷却塔，水动风机冷却塔，各种喷射、喷雾冷却塔，基本上覆盖了我国市场上所有的冷却塔类型和品种。现在的冷却塔无论是外观，还是性能比以前都有了很大的进步，总体质量水平有所提高，产品质量和市场呈明显的梯级分布。检测中心对冷却塔测试的目的非常明确，就是要对被检产品作出一个是否符合相关标准要求的明确结论，也就是合格或者不合格的结论。中小冷却塔的主要检测项目是冷却效率、噪声、耗电比、外观，如果结构材料为玻璃钢，还有树脂含量、弯曲强度和巴氏硬度指标。从历年的检测结果分析来看，中小冷却塔产品存在的问题还是比较多的，许多冷却塔制造公司自己送样的产品委托检验结果都不合格，抽样检验的不合格率会更高。主要问题是冷却能力达不到设计要求，噪声指标超标，电机超负荷运行，玻璃钢部件存在的问题相对来说要小一些。

2 存在的问题及分析

　　造成冷却塔不合格的原因较多，归纳起来主要有三个方面的问题。
2.1 设计方面的问题
　　随着经济的快速发展，冷却塔在我国的发展也是非常的迅速，曾经有一段时间冷却塔生产企业在全国遍地开花，出现了历史上的冷却塔市、冷却塔县的壮观景象。但是在这样的大好环境下，国内大陆地区冷却塔的研发能力没有跟上，对如填料、风机、电机这样的主要部件，缺乏基础研究和试验数据，对冷却塔测试的重要性缺乏足够的认识，冷却塔设计缺乏必要的试验数据支持，设计参数存在一定的盲目性，以致于冷却塔的实际能力与设计值之间出现了较大的偏差。
　　有这样一个案例：有一台冷却塔的测试结果表明，电机消耗的功率小于设计值，而风量又大于设计值，冷却效率也达不到设计要求。当时冷却塔的设计人员就对我们的测试结果提出了异议，认为我们的测试结果有问题，他的理由有两个：一是风量够了，冷却效率就不应该有问题：二是功率消耗小于设计值，风量怎么可能会大于设计值呢?就这两个问题我们进行了讨论，答案是非常明显的，因为他使用的填料和风机都没有经过实际测试，没有填料的容积散质系数、阻尼系数参数，风机也没有实测的功率-风量曲线，设计参数都是凭经验的估计值。这是非常典型的设计问题，而且具有一定的普遍性。
2.2 生产制造过程中的问题
　　由于冷却塔产品本身的结构特点，制造者容易忽略它的质量属性。从我接触的一些冷却塔从业人员来看，可以说很多人虽然在生产冷却塔，但并不真正了解冷却塔，缺乏冷却塔的基本原理，主要性能，技术参数以及各参数间的相互关系，产品标准等方面的相关知识，最明显的例子是很多人不明白冷却塔术语中的湿球温度的含义以及它对冷却塔出水温度的影响，在他们眼里，冷却塔这个东西看起来很简单，没有什么技术含量，把一个框架、一台风机、一个电机、一些淋水填料组装在一起就变成可以进行热交换的冷却塔了，在这种观念下制造出来的冷却塔其产品质量是可想而知的。另外，企业为了追求利润的最大化，采用一些低成本的劣质原材料和零部件，造成产品质量的低下。
2.3 安装调试方面的问题
　　安装调试人员缺乏安装调试经验，在安装过程中，往往在填料安装、布水器(槽)开孔、塔体装配等方面出现问题。如果填料装得太紧，改变了填料原有的波形和间隙，阻尼增大，结果是电机功率很大，风量却很小。填料装得太松，填料片的使用量减少，这会导致水与填料的接触面积减小，降低了接触传热的效率，另一个后果是填料片之间的间隙较大，阻尼很小，造成风路短路，表现出来的现象是电机消耗的功率很小，风量很大，进出水温差却很小。布水器(槽)方面，由于旋转布水器和布水槽的开孑L位置和大小不符合要求，造成布水不均匀。经常碰到的情况还有壁流，热水直接回到了积水盘，使出水温度升高；另一种情况是靠近塔壁的很大一部分填料没有淋水，这就相当于减少了填料的体积，结果是可想而知的。塔体的装配方面，主要是间隙较大，密封不严，造成漏风。这种情况在横流塔中出现较多。
　　一台冷却塔一旦安装完毕，留给调试的空间是很有限的，主要手段就是在小范围内调整风机的角度，以获得热工、噪声和功率的最佳性能比。角度太大功率消耗上升，噪声变大，风量却不见得能增大。角度太小，功率消耗和噪声都变小了，当然风量也会相应减少。很多安装人员不知道该如何来调试，检测时经常发现，电机的运行电流很小，有的不到额定电流的50％或更低，还有的超负荷运行，其实只要对这些安装调试人员稍作培训就可以解决这类问题。正常情况下(大马拉小车或小马拉大车的情况除外)最常用、也是最简单的方法就是测量电动机的电流来判断风机是否运行在最佳状态，因为每台风机在一定角度、一定的转速下有不同的功率-风量曲线。根据电机学原理，电流达到额定电流的85％左右时电动机的运行效率是比较高的，根据笔者的经验，这个规律对冷却塔电机同样适用，巧合的是冷却塔的正常运行风量也是空塔风量的85％左右。一般情况下这是冷却塔调试时比较常用的两个参考值。

3 检测是提升冷却塔品质的重要途径和有效手段

　　冷却塔作为一种商品和其他具有使用价值的商品一样，品质决定市场命运。冷却塔的品质体现为内在品质和外在品质两个方面，外在品质主要表现公司是否有实力，产品结构是否合理、比例是否协调、原材料及配件的质量如何、工艺是否精细等视觉效果，换句话说是公司及其产品绐客户的第一印象，简单一点就是我们平常所说的品牌。内在品质是它的冷却能力是否满足客户冷却任务的要求、噪声及其他指标是否符合环保舅求，是否节能等使用性能。
　　测试是保证冷却塔品质的重要途径，冷却塔品质的提升离不开测试。冷却塔是一个试验性非常强的组合产品，但绝对不是诸如1／1等于2的简单组合，而是经过多次测试，精确计算，精心设计的，是在满足热交换的前提下，既节能又坏保的高经济性能比的产品。冷却塔品质的提升离不开检测，这里所说的检测含义不完全是我们检测中心所从事的冷却塔形式的检验，主要是指冷却塔制造公司以产品研发为目的的各种产品整体性能测试及专项性能测试。在冷却塔设计过程中，经验性的东西比较多，填料、风机、电机的性能差别很大，如果一个冷却塔制造公司没有测试能力和手段及其他途径对生产出的冷却塔进行测试，连制造者自己都无法知道自己制造的冷却塔具体的量化指标是多少?又如何来保证产品的内在品质?凭什么来证明制造出来的冷却塔是符合标准要求的，是可以满足用户需求的?只有对使用的原材料及零配件进行测试，根据测试结果，才能有针对性、有目的的设计和生产。
　　测试是提升冷却塔品质的有效手段。冷却塔的品质是在不断的测试与不断的修正的往复循环的过程中不断提高的，冷却塔一旦设计、生产出来，需要对其进行整体评估、验证，当然最直接、最有效的评估和验证手段是产品测试。只有根据产品的测试结果，才能作出是否需要更改设计、改变工艺的决定，重新设计或更改后的产品又需要经过测试来验证，在这个螺旋式的循环过程中，产品的品质自然而然的就会上升。比如冷却塔上的玻璃钢风筒，到底多厚才能满足设计要求，不通过力学测试是很难得出结论的，因为不同的成型工艺，力学性能相差很大，就是同样的成型工艺，不同的原材料，力学性能也会不同，只有通过测试后，才能说明风筒的厚度是否合理，是否经济。
　　新产品开发、产品改型设计和升级换代是需要量化的数据来支撑的，量化的数据哪里来，只有通过实实在在的试验来取得，靠仿制和抄袭是不能把公司做强、做大的，我国的冷却塔发展历程已经证明这一点。在经济日趋全球化的今天，品质就是市场，市场就是生命，对冷却塔行业甚至可以说，测试工作的好坏直接关系到企业的发展，这种说法是有充足的理由和充分的证据的，我们国家的一些冷却塔设计、制造单位曾为此付出了沉重的代价。
　　做得比较成功的冷却塔企业，对产品检测工作的重视不是停留在口头上，而是有实实在在的经济、技术投入。有一个现象值得注意，绝大部分知名晶牌企业都有自己的检测设备和手段。

4 和国际先进水平之间的差距

　　笔者曾有机会两次前往美国访问美国的冷却塔制造公司，目睹过发达国家的冷却塔制造过程，自动化和机械化程度比较高，异型产品较多。接触过先进的全天候的冷却塔人工环境实验室，感觉发展中国家和美国这样的发达国家相比差距比较大。在冷却塔测试方面，两个公司都投入了大约60—80万美元的资金，建立了自己的全天候冷却塔环境实验室，可以模拟各种气候条件，进行测试，同时还有风机的疲劳试验、针对不同介质的金属结构防腐蚀试验，他们的冷却塔能够销往全球，依靠的可不仅仅是运气。国内尚无全天候的冷却塔人工环境实验室，和国际先进水平相比，还存在较大的差距，我们还需要努力来追赶国际先进水平。
　　值得高兴的是，国内已经有冷却塔制造公司开始策划，着手建立自己的全天候冷却塔人工环境实验室。目前，国内不少的冷却塔制造公司先后建立了自己的冷却塔测试平台。例如浙江联丰，江苏海鸥，广东的阳江，上海金日，上海良机，山东金光、山东双一等企业。

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作者简介：尹证(1968—)，男，重庆人，高工，电话(010) 61162140。