بهترین روش ‌ها و اصول نگهداری برج خنک کننده

برج خنک کننده (Cooling Tower) یک نوع مبدل حرارتی است که در زمینه تهویه مطبوع و صنایع بسیاری، کاربردهای زیادی دارد. وظیفه برج خنک کننده، کاهش دمای سیالاتی همچون آب می باشد که دارای ظرفیت گرمایی بالایی است (سیالاتی همچون روغن، اسید و … که در برج های خنک کننده مدار بسته در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند). کولینگ تاورها یکی از مهمترین تجهیزات در صنایع و سیستم های تهویه مطبوع هستند که بر اساس نوع کارکرد دارای انواع متفاوتی می باشند.

این تجهیزات خنک کننده علاوه بر سیستم های تهویه مطبوع و صنایع سبک مانند صنایع تزریق پلاستیک، صنایع قالب سازی، صنایع مختلف غذایی، صنایع شیمیایی و… در صنایعی مانند پالایشگاه ها، پتروشیمی ها، نیروگاه ها در ظرفیت های بالا نیز کاربرد دارند.

روش ‌های نگهداری برج خنک کننده

نگهداری منظم از انواع برج های خنک کننده، از جمله مواردی است که موجب افزایش طول عمر، کارایی و راندمان عملکرد کولینگ تاورها می شود. در ضمن نگهداری این تجهیزات در زمستان و یا واحدهایی که در مناطق سردسیر مورد استفاده قرار می گیرند نیز دارای اصول و قواعدی است که باید رعایت شوند. کارایی و راندمان کولینگ تاورها بستگی بسیاری به نحوه انتخاب و نگهداری آنها خواهد داشت.

عدم رعایت نکات اصولی در حفظ و نگهداری برج های خنک کننده، موجب کاهش راندمان و کارایی مناسب آنها خواهد شد. کاهش راندمان در برج خنک کننده موجب افزایش دمای آب سرد خروجی و در نهایت اختلال در سایر اجزا سیستم های صنعتی و تاسیسات تهویه مطبوع می گردد.

در صنایع نیز کاهش راندمان عملکرد کولینگ تاورهای مورد استفاده  موجب کاهش کارایی تولیدات شده و حتی کیفیت آنها را نیز با افت روبرو خواهد کرد. بنابراین در صورتی که کولینگ تاورها برای خنک سازی آب کندانسور چیلرهای آبی مورد استفاده قرار گیرند، کاهش راندمان آن، عملکرد را از نظر تامین سرمایش در پروژه با مشکل مواجه خواهد نمود.

اجزاء برج خنک کننده

• بدنه
• اسکلت یا استراکچر داخلی و زیرین
• گیربکس
• فن استک
• فن یا پروانه
• نازل
• کویل برج خنک کننده (کویل مسی برج خنک کننده)
• سیستم کاهش دور
• الکتروموتور
• توری فن گارد
• تشک توزیع آب
• پکینگ ها یا سطوح تبادل حرارت
• دریچه ورود هوا (لوور)
• قطره گیر (المیناتور)
• سیستم توزیع و پاشش آب
• شناور پرکن آب جبرانی
• فلنچ تخلیه و شیر تخلیه
• فلنج ورودی و خروجی
• فیلتر آشغال گیر پمپ مکش
• فیلتر ورودی هوا
• پنل دسترسی
• حوضچه (تشت برج خنک کن)

نکات مهم در نگهداری برج خنک کننده

• قطعات داخلی برج خنک کن باید به صورت دوره ای بازدید و هر یک از اجزای آن به دقت چک شود.
• قطعات داخلی از جمله پکینگ ها، نازل ها و تشتک ذخیره آب نیز باید کاملاً شسته شود.
• تجهیز مسیر آب جبرانی برج (make up) به یکی از انواع سختی گیرهای مغناطیسی، رزینی، الکتراسونیک و …
• تیغه های فن تنظیم شود و عملکرد پروانه (مکش خوب و عدم لرزش) چک شود.
• به صورت منظم توری آشغال گیر در تشتک خالی شود.
• در صورت وجودِ رزین سختی گیر نصب شده در مدار، آب جبرانی احیاء شود.
• میزان املاح موجود در تشتک و کاهش آن با تنظیم بلودان و تصفیه آب چرخشی کنترل شود.
• میزان سطح آب موجود در تشت آب بررسی شود؛ در صورت کاهش آن، باید شناور را چک کرده و بلودان را بصورت موقت قطع نمایید.
• سیستم لوله کشی به صورت منظم کنترل شده تا از ایجاد نشتی و خرابی جلوگیری شود.
• فیلترهای دستگاه تصفیه آب در مدار آب شناور در برج های خنک کننده بزرگ صنعتی تعویض شوند.
• دمای موتور، آمپر مصرفی آن و مقایسه آن با آمپر قید شده بر روی دستگاه به صورت دائم کنترل شود.
• جریان زیرآب یا بلودان به صورت دستی یا اتوماتیک هر هفته چک شود.
• در زمان خاموشی برج خنک کننده و در فصول سرد نیز، آب تشتک تخلیه شود.

قابل ذکر است که اقدامات ذکر شده در بالا باید توسط کارشناسان شرکت سازنده برج خنک کننده در طول زمان خدمات پس از فروش به صورت منظم و دوره ای، در هر فصل سرویس انجام شود. 

نتایج نگهداری اصولی از برج خنک کننده

• کنترل و بازرسی دوره ای موجب افزایش و طول عمر قطعات داخلی خواهد شد.
• عملکرد صحیح قطعات داخلی موجب افزایش راندمان در حال کار کولینگ تاور می شود.
• کارکرد درست سیستم پاشش آب و سیستم هوادهی موجب کاهش میزان مصرف آب و برق می شود.
• نگهداری اصولی دستگاه موجب کم شدن هزینه های ناشی از تعویض قطعات داخلی برج خنک کننده خواهد شد.
• شستشو دوره ای قطعات داخلی همانند پکینگ موجب کاهش هزینه های تعویض فیلترآب تغذیه و در گردش برج خواهد شد.

نگهداری برج خنک کننده در زمستان

در صورتی از برج های خنک کننده در مناطق سردسیر و یا واحدهای صنعتی که در زمستان به فعالیت می پردازند و بصورت 24 ساعته در هوای مرطوب با دمای زیر صفر محیط استفاده شوند، دچار یخ زدگی خواهند شد. هزینه ساخت برج خنک کننده مدار بسته به دلیل استفاده از کوئل، بالا و تا سه برابر کولینگ تاور معمولی می‌ باشد.

در این بین باید به این نکته توجه نمود که برج های خنک کننده ای که قرار است در زمستان مورد استفاده قرار گیرند، بر اساس شرایط اقلیمی و آب و هوایی لزوماً باید مجهز به المنت گرمایشی آب در تشتک برج باشند. اهمیت المنت گرمایی خصوصاً در برج های خنک کننده مدار بسته بسیار بیشتر و حتی برای عملکرد برج کاملاً مهم و حیاتی است.

برج های خنک کننده بر اساس شرایط گرمای تابستان طراحی و ساخته شده اند، بنابراین انتخاب آنها برای عملکرد در زمستان بسیار بیشتر از ظرفیت مورد نیاز آنهاست. اما برج های خنک کننده در دمای هوای بسیار پایین نیز در سراسر دنیا به خوبی به کار گرفته می شوند؛ بنابراین با توجه به موارد ذکر شده در استفاده آنها نکات زیر باید در نظر گرفته شوند:

• هرگز کولینگ تاورها بدون بار حرارتی راه اندازی نشوند، زیرا بدون بار حرارتی آب به سرعت دچار یخ زدگی خواهد شد.
• در صورتی که دمای آب بسیار پایین باشد و نیاز باشد از بای پس برای بالابردن دمای آب استفاده شود، می بایست برای جلوگیری از یخ زدگی آب با استفاده ازالمنت گرمایشی یا مسیر آب گرم بای پس، آب گرم به صورت مستقیم وارد تشت برج خنک کننده گردد.
• برای نگهداری برج های خنک کننده در زمستان، نباید مقدار دبی آب را کاهش داد. میزان دبی آب همیشه باید در محدوده نرمال بر روی پکینگ ها توزیع شود. در صورتی که توزیع آب بر روی پکینگ ها کم باشد آب به سرعت دمای خود را از دست خواهد داد و کولینگ تاور دچار یخ زدگی خواهد شد.
• برای نگهداری برج خنک کننده در زمستان در شرایط یخ زدگی پایدار نباید دستگاه به مدت چند روز و بدون نظارت زیر بار برود. نظارت مداوم از جمله نکات مهم نگهداری برج خنک کننده در زمستان می باشد. حتما میزان دمای آب برج خنک کننده را در اتاق کنترل داشته باشید و هر چند ساعت به صورت فیزیکی از برج خنک کننده بازدید داشته باشید تا بخش های آن دچار یخ زدگی نشود.
• در نهایت برای نگهداری و جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده در زمستان، می توان آب برج خنک کننده را تخلیه نموده (در صورت بلااستفاده بودن برج خنک کننده) و عملاً آنرا از مدار خارج کرد.

برای نگهداری برج خنک کننده در زمستان، مقدار دبی آب در برج خنک کننده را کاهش ندهید تا همیشه در محدوده نرمال به روی پکینگ ها توزیع شود. اگر توزیع آب بروی پکینگ کم باشد آب به سرعت دمای خود را از دست داده و یخ می زند. در برج خنک کننده جریان متقاطع هنگامی هم که بار حرارتی ورودی کافی نیست و امکان زیر صفر رفتن آب در قسمت انتهایی پکینگ وجود دارد، می توان محدوده توزیع آب را مطابق شکل کاهش داد تا از یخ زدگی احتمالی جلوگیری کرد.

برج های خنک کننده قلب سیستم مکانیکی کارخانه هستند. اگر از برج های خنک کننده در سیستم های صنعتی استفاده می کنید، باید با نحوه نگهداری صحیح آنها آشنا شوید. بدون این آشنایی هزینه های انرژی افزایش می یابد و عمر تجهیزات کاهش می یابد.

برای جلوگیری از رشد میکرو ارگانیسم ‌ها و نگهداری برج‌ های خنک‌ کننده در وضعیت مطلوب نیاز به تمیز کردن و نگهداری منظم آنها است. برج‌ های خنک کننده آلوده، علاوه بر نگهداری باکتری‌ ها می ‌توانند زباله ‌ها را از لوله ‌ها بیرون کشیده و در نهایت باعث کاهش کارایی کل سیستم شود.

همچنین برای نگهداری از برج خنک کننده در زمستان می توان از سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده دور همزمان استفاده کرد تا دما در یک سلول افت نکند و همه سلول ها دارای دمای برابر باشند و یا سیستم اینورتر به صورت تک به تک نصب شده ولی مینیمم دما تعریف شود.

کنترل هوشمند برج خنک کننده، سیستمی است که کنترل سرعت دوران پروانه بر اساس دمای خروجی از کولینگ تاور را به عهده دارد. این سیستم از اجزاء اصلی اینورتر، پی آی دی کنترلر و سنسور تشکیل شده است.

نحوه کار این سیستم به این شکل است که سنسور دمای آب خروجی از برج خنک کننده را اندازه گرفته و به صورت میلی ولت به پی آی دی کنترلر ارسال می کند. سپس پی آی دی کنترلر آن را پردازش می کند و به صورت میلی آمپر به اینورتر فرمان می دهد تا سرعت دوران پروانه را به وسیله فرکانس بین صفر تا پنجاه هرتز تنظیم و به الکتروموتور فرمان دهد.

سیستم کنترل هوشمند کولینگ تاور بر اساس دمای آب خروجی از برج خنک کننده میزان دور پروانه را تغییر می دهد. در اوقاتی از روز، ماه یا فصل که دمای هوا پایین تر است و نیاز نیست کولینگ تاور با حداکثر دور کار کند، با کاهش میزان دور پروانه ضمن کاهش مصرف برق و همچنین کاهش تبخیر و پرتاب آب موجب صرفه جویی می گردد.

مزیت سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن این است که با تنظیم یک دمای مشخص می توان دمای سیستم را بروی دمای مشخص ثابت نگه داشت. این ویژگی در صنایع حساس به تغییرات دما بسیار مطلوب می باشد. در روش های قدیمی تر از ترموستات استفاده می شد که الکتروموتور را دائما خاموش و روشن می کرد و استهلاک آن را به شدت افزایش می داد، ولی با سیستم کنترل هوشمند بدون قطع و وصل کردن دمای خروجی از برج خنک کن ثابت می ماند.

چرا باید از برج خنک کننده نگهداری کرد؟

تمیز کردن و تصفیه آب داخل سیستم از آسیب به کل سیستم به دلیل گرفتگی و خوردگی جلوگیری می کند. حتی اگر به طور عملیات تصفیه آب انجام می شود، باز هم باید برج را تمیز کرد تا سیستم خنک کننده، از باکتری و میکروب در امان بماند.

اگر در فصل زمستان اقدام به تخلیه کولینگ تاور می‌ کنید، یکی از دو مرتبه پاکسازی سالانه خود را باید برنامه‌ریزی و اجرایی نمایید تا در هنگام پر کردن مجدد برج در زمان بازگشت شرایط گرم ‌تر، بتوانید بالاترین بهره را از سیستم ببرید. حتی اگر از برج ها در تمام طول سال نیز استفاده نشود، باز هم باید یک برنامه نظافت دو ساله را برای جلوگیری از آلودگی که می تواند به سیستم آسیب برساند، تنظیم کرد.

اگر برج خنک کن جدیدی دارید، باید آب برج خنک کننده خود را نیز تمیز و تصفیه کنید. حمل و نقل و مونتاژ اجزای برج می تواند باعث آسیب یا بجا ماندن موادی شود که باعث خوردگی سطوح می شود. نظافت کولینگ تاور باعث می شود این مواد از سطوح جدا شده و برج را برای آب تصفیه شده آماده می کند.

اقدامات ضروری برای نگهداری برج خنک کننده

• رسوب زدایی مواد پر شده

سطوح مخزن برج خنک کننده را باید از رسوبات مختلف تمیز نمایید. اگر در سطوح مخزن برج خنک کن، رسوب دیده شود، مخزن نیاز به تمیز کردن دارد. این کار به جلوگیری از خوردگی، تجمع رسوبات آهک و معدنی و تکثیر میکروارگانیسم ‌های مضر به ویژه لژیونلا، کمک بسیاری می ‌کند.

• ضدعفونی برج خنک کن

برج های خنک کننده می توانند مکان خطرناکی برای رشد باکتری ها باشند؛ بنابراین کاهش مواد مغذی موجود برای رشد باکتری از اهمیت بالایی برخوردار است.

• بازرسی و تعمیر کلی تمای بخش ها و تجهیزات برج خنک کننده

همواره باید یک بازرسی جامع از اجزای مختلف برج خنک کننده انجام داد. در این بازرسی باید به دنبال هر گونه علائم آسیب مانند ترک، نشتی یا فرسودگی قطعات برج خنک کننده بود.

نتیجه گیری

انجام مستمر اقدامات مختلف تعمیر و نگهداری برج خنک کننده به شما کمک می کند تا همواره برج خنک کننده خود را در شرایط بهینه نگه داشته و از اتلاف گرمای کارآمد و جلوگیری از خرابی های پرهزینه جلوگیری کنید. بازرسی ‌ها، تمیز کردن و تنظیمات منظم نیز باعث افزایش طول عمر برج خنک ‌کننده، صرفه ‌جویی در مصرف انرژی و حفظ قابلیت اطمینان فرآیندهای صنعتی شما می‌ شود. با صرف زمان و تلاش برای نگهداری مناسب برج خنک کننده، از مزایای بلندمدت از نظر عملکرد، صرفه جویی در هزینه و عملیات بی وقفه بهره مند خواهید شد.