מקררי שמן ומים מאולצים עבור רובוטריקים

 מקררי שמן מאולצים-(FOC)

(ט) עקרון עבודה

מקררי שמן מאולצים-מתבססים על ההיגיון המרכזי של "סירקולציה מאולצת + קירור אוויר", שובר את התלות של קירור מחזור שמן טבעי בהפרשי הטמפרטורה. על ידי הנעה אקטיבית של זרימת השמן כדי להאיץ את מחזור הדם, הם משפרים משמעותית את יעילות פיזור החום. לפי תקן הנציבות האלקטרוטכנית הבינלאומית (IEC) 60076-2:2011, שיטת הקירור שלו מקודדת כ-OFAF (Oil Forced-Air Forced), כלומר זרימת שמן מאולצת פנימית וזרימת אוויר מאולצת חיצונית. במהלך הפעולה, משאבה טבולה ייעודית שואבת שמן חם מהשכבה העליונה של המיכל, לוחצת אותו ושולחת אותו לצרור צינורות פיזור החום של גוף המצנן. במקביל, מאוורר הקירור מופעל, ומאלץ אוויר לזרום במהירות על פני השטח של צינורות פיזור החום. באמצעות הולכת חום והסעה, החום בשמן החם מועבר במהירות לאוויר. לשמן השנאי המקורר יש טמפרטורה נמוכה יותר וצפיפות מוגברת, זורם בחזרה לתחתית מיכל השנאי דרך צינור החיבור התחתון כדי לקרר מחדש את הליבה והפיתולים, ויוצר לולאת פיזור חום שלמה בזרימת שמן מאולצת המסירה ברציפות את החום שנוצר במהלך פעולת הציוד.

(2) הרכב מבני

מצנן השמן המאולץ מורכב בעיקר מגוף המצנן, משאבה טבולה, מאוורר קירור, מערכת צנרת שמן, תיבת בקרה חשמלית ורכיבי הגנה נלווים. גוף הקירור מאמץ בדרך כלל מבנה-סנפיר של צינור, כאשר צינורות פיזור החום עשויים מצינורות נחושת או אלומיניום עמידים בפני קורוזיה- ובעלי מוליכות גבוהה-תרמית-, עם סנפירים חיצוניים כדי להגדיל את אזור פיזור החום. המשאבה הטבולה, כמקור הכוח לזרימת שמן, מציגה יעילות גבוהה, רעש נמוך ועמידות בפני קורוזיה בשמן, מה שמבטיח זרימת שמן יציבה. מאוורר הקירור הוא ברובו מאוורר זרימה צירית, הנשלט על ידי חיישן טמפרטורה, המתחיל רק כאשר טמפרטורת השמן מגיעה לערך שנקבע, ומשיג פעולת חיסכון באנרגיה.- תיבת הבקרה החשמלית אחראית על הבקרה הכוללת של התנעה ועצירה של משאבת השמן והמאוורר, וכן משלבת פונקציות ניטור טמפרטורה וזרימת שמן. רכיבי הגנה נלווים כוללים מחווני זרימת שמן ומאותתים של לחץ דיפרנציאלי, שיכולים להפיק אותות אזעקה במקרה של כשל במחזור הנפט או הפרשי לחץ מים חריגים{10} בשמן, מה שמבטיח את בטיחות הציוד.

(3) תכונות ליבה ותרחישי יישומים
היתרון המרכזי של מצנני שמן מאולצים הוא יעילות פיזור החום הגבוהה שלהם. בהשוואה לשיטות קירור אוויר שקוע בשמן (ONAF), ניתן להגדיל את יעילות פיזור החום שלהם ביותר מ-30%, מה שיכול לענות על צורכי פיזור החום של שנאים גדולים בפעולת עומס גבוה; המבנה קומפקטי יחסית וניתן להרכיבו ישירות על גוף השנאי, עם טביעת רגל קטנה ועומס עבודה מתון בתחזוקה; יכולת הסתגלות חזקה, יכולה להתאים את יכולת פיזור החום על ידי הגדלה או הקטנה של מספר המצננים הפועלים בהתאם לשינויים בעומס השנאים, ולהשיג התאמה בין עומס לפיזור חום.

תרחישי היישום שלה מתמקדים בעיקר בשנאי מתח גבוה- גדולים, במיוחד שנאי כוח עם רמות מתח של 220kV ומעלה וקיבולת של 120MVA ומעלה, שנמצאים בשימוש נרחב בתחנות משנה, תחנות כוח, מפעלי תעשייה ותרחישים אחרים. בתרחישים מיוחדים כגון תחנות ממיר גמישות באמצע ערוץ-ל-אחור, משתמשים במקררי שמן מאולצים ברעש נמוך- גם להפחתת רעש ההפעלה, בשילוב עם משאבות טבולות-נמוכות, כדי למזער את ההשפעה של פעולת הציוד על הסביבה הסובבת.

קירור מים מאולץ (FWC) עבור רובוטריקים
(1) עקרון עבודה

מצנן המים המאולץ מאמץ מצב קירור מאולץ כפול של "סחרור שמן מאולץ+קירור מים", ושיטת הקירור הסטנדרטית שלו מקודדת כ-OFWF (Oil Forced Water Forced), כלומר זרימת שמן מאולצת פנימית וזרימת מים מאולצת חיצונית. ההיגיון המרכזי הוא לנצל את קיבולת החום הסגולית הגבוהה ואת המוליכות התרמית של מים בהשוואה לאוויר, ולהשיג פיזור חום יעיל באמצעות חילופי חום של שמן-מים. במהלך הפעולה, משאבת השמן הטבולה שואבת את השמן החם ממיכל השמן של השנאי ושולחת אותו למחליף חום המים-שמן (גוף הקירור). במקביל, משאבת המים במחזור שואבת מי קירור (בעיקר מים במחזור תעשייתי או מי נהר) לתוך הערוץ השני של מחליף החום. השמן החם ומי הקירור זורמים בכיוונים מנוגדים בתוך מחליף החום, ובאמצעות הולכה תרמית, החום בשמן החם מועבר במהירות למי הקירור; שמן השנאי המקורר זורם חזרה למיכל השמן להמשך השתתפות במחזור הקירור, בעוד מי הקירור שסופגים חום נפלטים מהמצנן. לאחר טיפול קירור שלאחר מכן, ניתן למחזר אותו או לפרוק אותו ישירות, ויוצר מעגל קירור כפול של "מחזור שמן + מחזור מים".

ראוי לציין כי במהלך הפעולה, יש צורך לוודא כי לחץ השמן גבוה יותר מלחץ המים. אם צינור חילופי החום יקרע ומים ייכנסו לשמן השנאי, זה יגרום לנזקי בידוד ויגרום לתאונות קטסטרופליות. לכן, למערכת זו דרישות גבוהות במיוחד לביצועי איטום.

(2) הרכב מבני המבנה של מצנן מים מאולץ מורכב יותר מזה של מצנן שמן מאולץ, מורכב בעיקר מגוף המצנן, משאבת שמן צוללת, משאבת מים במחזור, מערכת צנרת מים-שמן, קופסת בקרה חשמלית והתקני הגנה בטיחותיים. גוף הקירור (מחליף חום מים-שמן) כולל תא שמן אחד ושני תאי מים. תא השמן מלא בצינורות קירור צפופים, דרכם זורמים מי קירור. תא השמן החיצוני מחולק למספר תעלות על ידי בפל, המבטיח שהשמן החם זורם בפיתול על פני השטח של צינורות הקירור, ומשפר את יעילות חילופי החום. תא המים מחולק לחדרים עליונים ותחתונים, כאשר תא המים התחתון מחולק עוד יותר לשני חללים, מה שמאפשר למי הקירור לזרום דו-כיוונית, מה שמגביר עוד יותר את פיזור החום. מערכת צנרת המים-שמן מצוידת בשסתומים, מסננים ורכיבים אחרים כדי לווסת את קצב זרימת השמן והמים, לסנן זיהומים ולמנוע חסימת צינורות. בנוסף למחווני זרימת שמן ואותות לחץ דיפרנציאליים, התקני ההגנה הבטיחותיים כוללים ניטור מפלס מים וניטור לחץ מים לניטור מצב ההפעלה של מערכת מחזור המים בזמן אמת וזיהוי מיידי של דליפות, מחסור במים ובעיות אחרות.

(3) תכונות ליבה ותרחישי יישומים

היתרון הגדול ביותר של מצנני מים מאולצים הוא יעילות פיזור החום הגבוהה ביותר שלהם. עבור אותה כושר קירור, נפחם קטן בהרבה ממקררי שמן מאולצים, הם קלים יותר, ופועלים ברעש נמוך יותר (ללא רעש מאוורר), מקלים על ההתקנה בתוך הבית ומתאימים אותם לתרחישים עם דרישות רעש ומקום קפדניות. במקביל, אפקט פיזור החום שלהם מושפע פחות מטמפרטורת הסביבה, שמירה על ביצועי פיזור חום יציבים בסביבות-טמפרטורות גבוהות, מה שהופך אותם למתאימים לשנאים הפועלים בתנאי עומס גבוה וטמפרטורה גבוהה.

המגבלות שלהם נעוצות בעיקר במורכבות המערכת הגבוהה, הדרישות הגבוהות לאיכות מי הקירור ויציבות האספקה, הצורך בתחזוקה שוטפת של מערכת זרימת המים, חידוש מי קירור, הוספת חומר נגד קפיאה וניקוי מחליפי חום; ותוחלת החיים הקצרה יחסית של-מערכות מקוררות מים, מה שמקשה על השגת תוחלת חיים זהה לשנאי (בדרך כלל 40 שנות חיים פיזיים), ומגדילה את עלויות התחזוקה מאוחרות יותר ותדירות החלפת הציוד.

תרחישי היישום מתרכזים בעיקר באזורים עם משאבי מים בשפע וניקוז קל, כגון שנאים ראשיים במבנים של תחנת כוח הידרומית; ובמקומות עם שטח מוגבל ודרישות רעש מחמירות, כמו תחנות תת קרקעיות, תחנות משנה באזורי ליבה עירוניים ומרכזי נתונים. הם יכולים לשמש גם לקירור שנאים בעלי קיבולת- גדולה במיוחד כדי לענות על צורכי פיזור החום בעומסים קיצוניים.

כציוד קירור הליבה של שנאים, מקררי שמן מאולצים ומקררי מים מאולצים, עם המבנים והביצועים הייחודיים שלהם, מותאמים לתרחישי יישומים שונים ומעניקים במשותף ערבויות לפעולה בטוחה ויציבה של שנאים. מצנני שמן מאולצים הפכו לבחירת הקירור המרכזית עבור שנאים גדולים בשל המבנה הפשוט שלהם, תחזוקה נוחה ויכולת הסתגלות חזקה; מצנני מים מאולצים ממלאים תפקיד שאין לו תחליף בתרחישים מיוחדים בשל היעילות הגבוהה שלהם בפיזור חום, רעש נמוך וקומפקטיות.

עם הפיתוח המתמשך של מערכת החשמל, טכנולוגיית הקירור תמשיך להיות אופטימלית, ואינטליגנציה, יעילות ושימור אנרגיה יהפכו לכיוון הפיתוח המרכזי בעתיד. ביישומים מעשיים, יש צורך בבחירה מדעית ובסטנדרטיזציה של תחזוקה על סמך גורמים כגון דרישות התפעול וסביבת ההתקנה של שנאים, לנצל באופן מלא את יעילות פיזור החום של מערכות הקירור, להאריך את חיי השירות של השנאים, להבטיח תפעול בטוח, יעיל ויציב של מערכות החשמל, ולספק תמיכה מוצקה להולכת ואספקת חשמל.