СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ ЗАСОРЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В ПРИБОРНОМ ШКАФУ Российский патент 1998 года по МПК F28F27/00 

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к контролю степени засорения теплообменников в приборном шкафу с жидкостным охлаждением.

При эксплуатации приборного шкафа с жидкостным охлаждением возможны случаи засорения теплообменников (увеличения скорости охлаждения жидкостной магистрали), что приводит к снижению скорости охлаждающей жидкости в теплообменниках, перегреву охлаждаемых модулей и выходу из строя прибора. Поэтому необходим контроль степени засорения теплообменников.

Известен способ контроля степени засорения теплообменников в приборном шкафу посредством их отсоединения от системы охлаждения шкафа, подключения к специальной жидкостной системе, позволяющей измерять расход жидкости, проходящей через теплообменник, например, ротаметром [1].

Известен также способ контроля степени засорения теплообменников в приборном шкафу без их отсоединения от системы охлаждения шкафа посредством установки в жидкостную магистраль каждого теплообменника устройства для определения расхода воды, проходящей через теплообменник, например, преобразователя электромагнитного расходомера [2].

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому решению является способ контроля степени засорения теплообменников в приборном шкафу без их отсоединения от системы охлаждения прибора [2].

В соответствии с этим способом определяют расход жидкости в контролируемом теплообменнике по ЭДС, индуцируемой в электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле, величина которой зависит от скорости (расхода) жидкости. Для этого в жидкостную магистраль каждого теплообменника устанавливают преобразователь электромагнитного расходомера, представляющий собой участок трубопровода, выполненный из магнитного материла (нержавеющей стали, пластмассы и т.п.), в который вмонтированы два электрода. В месте расположения электродов вне трубопровода располагают магнитную систему - полюса электромагнита. Степень засорения теплообменника определяют путем сравнения измеренного расхода с номинальным расходом.

Недостатком этого способа является его сложность, так как для его реализации в конструкции приборного шкафа необходимо иметь большое количество преобразователей электромагнитного расходомера. Кроме того, сложны конструкции расходомера и измерительной схемы.

Задачей изобретения является упрощение способа и повышение его надежности.

Решение этой задачи достигается тем, что в способе, основанном на определении расхода жидкости через теплообменник, введены новые операции:
определяют зависимость Q = f(ΔT) расхода жидкости, протекающей через незасоренный теплообменник, от изменения температуры ΔT в определенной точке на поверхности незасоренного теплообменника при нагреве его эталонным нагревателем в течение фиксированного времени t_ф;
определяют изменение температуры в той же точке на контролируемом теплообменнике при его нагреве эталонным нагревателем в течение времени t_ф и подаче в приборный шкаф номинального расхода жидкости;
фактический расход жидкости через контролируемый теплообменник определяют по зависимости Q = f(ΔT) .

Для повышения точности способа точку на поверхности незасоренного теплообменника выбирают на сливной трубе.

Для упрощение способа определение зависимости Q = f(ΔT) производят на нижнем теплообменнике приборного шкафа, а жидкость в него подают под напором, при котором она не попадает в теплообменник, расположенный выше.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой схематично представлен вид спереди приборного шкафа, и фиг. 2, на которой представлена зависимость Q = f(ΔT).

Предлагаемый способ реализован следующим образом.

Предварительно определяют зависимость Q = f(ΔT) на незасоренном теплообменнике. Эту операцию можно выполнить с большой точностью на новом теплообменнике, не встроенном в приборный шкаф. Однако ее можно выполнить и в приборном шкафу на нижнем теплообменнике. Для этого сначала необходимо убедиться, что теплообменник не засорен. С достаточной степенью точности для практического применения это делают так. В приборный шестиэтажный шкаф 1 с номинальным расходом жидкости Q_ш = 480 кг/ч, содержащий двенадцать теплообменников 2, которые параллельно подключены к напорному 3 и сливному 4 трубопроводам, подают воду с расходом, приблизительно равным половине номинального расхода Q = Q_ш/2 = 480/2 = 240 кг/ч, и температурой, отличающейся от температуры окружающей среды не менее чем на 10^oC. На нескольких теплообменниках, включая нижний, измеряют в центре рабочей поверхности 5 посредством термопары температуру T. Если температура T на нижнем теплообменнике совпадает с температурой, измеренной на других теплообменниках, то его выбирают для определения зависимости Q = f(ΔT) . Если температура не совпадает, то измерение с теми же расходами и температурой воды проводят на нижнем теплообменнике другого шкафа и т.д. до выбора необходимого теплообменника.

На выбранном нижнем теплообменнике устанавливают эталонный нагреватель 6 мощностью N = 1,5 кВт, прижимая его рабочую поверхность винтовым устройством 7 к рабочей поверхности теплообменника. Остальные наружные поверхности нагревателя имеют теплоизоляцию. К напорному патрубку 8 приборного шкафа подключают емкость 9 с уровнем 10 воды, расположенным немного ниже уровня теплообменника, расположенного выше, под сливной патрубок 11 приборного шкафа устанавливают мерную емкость 12, открывают вентиль 13 и подают воду в приборный шкаф, определяют расход воды Q₁ по секундомеру и мерной емкости, измеряют температуру T₁ в точке 14 поверхности сливной трубы теплообменника, расположенного на расстоянии 5 мм от торцовой поверхности теплообменника, включают нагреватель на время t_ф = 5 мин, снова измеряют температуру в точке 14 - За время измерений поддерживают постоянный уровень воды (напор), доливая ее. Определяют и получают первую точку зависимости Q = f(ΔT) . Затем нагреватель выдерживают до температуры окружающей среды, опускают ниже уровень воды в емкости 10 и выполняют вышеприведенные операции для меньшего расхода воды и Q₂ и определяют ΔT₂ и вторую точку зависимости. Таким образом, изменяя до нуля расход воды и определяя соответствующие ΔT, получают необходимое число точек для построения зависимости Q = f(ΔT)
Для контроля степени засорения теплообменников в приборном шкафу на контролируемый теплообменник устанавливают эталонный нагреватель, прижимают его винтовым устройством к рабочей поверхности теплообменника, закрепляют термопару в точке на поверхности сливной трубы теплообменника, расположенной на расстоянии 5 мм от торцевой поверхности теплообменника, подают воду в приборный шкаф с номинальным расходом Q_ш = 480 кг/ч, при этом расход воды через незасоренный теплообменник должен составлять Q_н = 480/12 = 40 кг/ч, измеряют температуру на сливной трубе теплообменника, включают нагреватель на время t_ф = 5 мин, снова измеряют температуру на сливной трубе. Затем по разности измеренных температур ΔT на сливной трубе определяют по зависимости Q = f(ΔT) фактический расход воды в теплообменнике Q_k. Если Q_k = Q_н, то делают вывод, что теплообменник не засорен. В случае Q_к<Q_н определяют в процентном отношении степень засорения теплообменника.

Использование предлагаемого способа контроля степени засорения теплообменников в приборном шкафу по сравнению с существующим позволило за счет исключения дополнительных устройств для измерения расхода жидкости через теплообменник значительно упростить способ и повысить его надежность.

Экспериментальная проверка способа подтвердила его простоту, надежность и эффективность.

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к контролю степени засорения теплообменников в приборном шкафу с жидкостным охлаждением. Сущность: задачей изобретения является упрощение способа и повышение его надежности. Решение этой задачи достигается тем, что в способе, основанном на определении расхода жидкости через теплообменник, введены новые операции: определяют зависимость Q = f(ΔT) расхода жидкости, протекающей через незасоренный теплообменник, от изменения температуры в определенной точке на поверхности незасоренного теплообменника при нагреве его эталонным нагревателем в течение фиксированного времени t_ф; определяют изменение температуры в той же точке на контролируемом теплообменнике при его нагреве эталонным нагревателем в течение времени t_ф и подаче в приборный шкаф номинального расхода жидкости; фактический расход жидкости через контролируемый теплообменник определяют по зависимости Q = f(ΔT). Для повышения точности способа точку на поверхности незасоренного теплообменника выбирают на сливной трубе. Для упрощения способа определения зависимости Q = f(ΔT) производят на нижнем теплообменнике приборного шкафа, а жидкость в него подают под напором, при котором она не попадает в теплообменник, расположенный выше. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля степени засорения теплообменников в приборном шкафу, основанный на определении расхода жидкости через теплообменник и сравнении его с номинальным расходом, отличающийся тем, что определяют зависимость Q = f(ΔT) расхода жидкости, протекающей через незасоренный теплообменник, от изменения температуры ΔT в определенной точке на поверхности незасоренного теплообменника при нагреве его эталонным нагревателем в течение фиксированного времени t_ф, затем определяют изменение температуры в той же точке на контролируемом теплообменнике при его нагреве эталонным нагревателем в течение времени t_ф и подаче в приборный шкаф номинального расхода жидкости, а фактический расход жидкости через контролируемый теплообменник определяют по зависимости Q = f(ΔT).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что точку на поверхности незасоренного теплообменника выбирают на сливной трубе. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что определение зависимости Q = f(ΔT) производят на нижнем теплообменнике приборного шкафа, а жидкость в него подают под напором, при котором она не попадает в теплообменник, расположенный выше.