誰もが空冷熱交換器の効率向上を望んでいますが、ほとんどの人はすぐにファンのアップグレードや清掃スケジュールに飛びつきます。本当の利点は、現場で何年も経って初めてわかる詳細に隠れていることがよくあります。たとえば、シングルフィンチューブバンドルのピッチがわずかにずれていると、全体の熱プロファイルが狂う可能性があることや、標準的な毎年の清掃のマントラが、場合によっては無駄な費用や新たな問題の早道になる理由などです。一般的なアドバイスを省いてみましょう。
ベースライン: 重要なのは気流だけではありません
これをいつも見ています。工場管理者はフィンファンバンクを指して、「より多くの空気流が必要です。より高い RPM モーターまたはより大きなファンを仕様しましょう」と言います。それは典型的な間違いです。多くの場合、エアフローが増加すると、消費電力が増加し、騒音が増加し、冷却効果が保証されずに振動が増加します。最初の質問は常に次のとおりです。既存の空気の流れは効果的に使用されていますか?石油化学ユニットのグリコールクーラーには高性能ファンが設置されていましたが、出口温度の停滞に悩まされていたことを思い出します。問題はファンではありませんでした。それは 空気再循環 プレナムシールが劣化していたためです。高温の排気が再び吸い込まれようとしていました。基本的な板金作業でシーリングを修正したところ、プロセス出口温度が 7°C 低下したことがわかりました。新しいハードウェアはありません。
効率化はシステム思考から始まります。トライアドを考慮する必要があります。 エアサイドパフォーマンス、チューブサイドのパフォーマンス、および機械的状態。 1 つを単独で最適化すると、他の場所でボトルネックが発生する可能性があります。たとえば、内部チューブが大型化すると、完全にきれいなフィン表面は役に立ちません。バランスの取れたアプローチが必要です。
また、設計条件を永遠の真実として信頼しないでください。それらはスナップショットです。私は評判の高いメーカーのクーラーをレビューしていました。たとえば、産業用クーラーで知られる上海シェンリン M&E テクノロジー株式会社のような会社です。そのデザインは適切でした。しかし、現場では、近くに新しい構造物が建てられたため、周囲の気温プロファイルは元の仕様とは完全に異なっていました。クーラーは基本的に熱気ポケット内で動作していました。不足を診断するには、教科書的な環境条件ではなく、実際の周囲条件をモデル化する必要がありました。彼らの Web サイト (https://www.shenglincoolers.com) には確かなエンジニアリング仕様が記載されていますが、最良の設計であっても現実の条件に照らして現場で検証する必要があります。
掃除：両刃の剣
これは、善意のメンテナンスが裏目に出てしまう可能性がある場所です。はい、フィンが汚れると効率が低下します。しかし、積極的に掃除するとフィンが死んでしまいます。高圧水や不適切な化学洗浄により、文字通りフィンが曲がったり、浸食されたりした束を見てきました。フィン表面積の損失は永久的です。目標は熱接触を回復することであり、バンドルを新品に見せることではありません。
私たちは、小さなセクションをテスト洗浄するという単純なルールを開発しました。幅の広いファンチップを備えた低圧水 (700 psi 以下が好ましい) を使用し、常にフィンの面に垂直にスプレーします。汚れが落ちているのにフィンがまっすぐなままであれば、問題はありません。化学薬品が必要な場合は、フィンの材質を知ってください。酸洗浄したアルミニウムフィン?完璧な無力化プロトコルがない限り、火遊びをしているようなものです。場合によっては、柔らかい毛のブラシと乾いたほこり用の圧縮空気だけで十分な場合もあります。見た目はそれほど印象的ではありませんが、資産は維持されています。
頻度もまた罠です。私は肥料工場で働いていましたが、四半期ごとに熱心に掃除をしていました。調査の結果、汚れ率は 8 か月間は非常に低かったが、特定の生産キャンペーン中に急増したことがわかりました。私たちは、単純な赤外線ガンを使用した状態ベースのモニタリングに移行し、クリーンなベースラインに対してチューブの皮膚温度を追跡しました。清掃間隔を 5 か月延長し、水と労力を節約し、バンドルの機械的摩耗を軽減しました。重要なのはカレンダーではなくモニタリングです。
ファンとドライブのアセンブリ: 微妙な損失が積み重なる
誰もがファンブレードに損傷がないかチェックしますが、ハブはどうなのでしょうか?腐食したハブやアンバランスなハブは振動を伝え、エネルギーを無駄にし、ギアボックスにストレスを与えます。モーターの高電流消費のケースがありました。モーターを交換しましたが変化なし。ドライブを再調整し、若干の改善を行いました。最後に、ファンを引き抜いた後、ハブの内部テーパーロックブッシュにわずかな傷があることがわかりました。それは実効ピッチを下げるのに十分な滑りを引き起こし、モーターにさらに強い負荷を強いていました。 200 ドルの部品により、年間数千ドルもの余分なエネルギーコストが発生していました。
ベルトとシーブがよく疑われますが、設定されたまま忘れられることがよくあります。ベルトがきつすぎるとベアリングの負荷が増加します。緩すぎると滑りや発熱の原因になります。たわみの経験則は問題ありませんが、音波張力試験機を使用する方が良いでしょう。また、ベルトも合わせてください。単に古いベルトに新しいベルトを着用するのではなく、ベルトを合わせてください。混合ベルトは負荷を不均一に分散します。ベルトの品質が安定しないと本当に頭の痛い問題なので、重要なユニットには特定のメーカーのキットを使用しています。
それから、 ファン先端クリアランス。これは大きなことです。ファンブレードの先端とファンシュラウドの間の隙間。大きすぎると空気が逆漏れして有効推力が低下します。通常、目標はファン直径の 0.5% 未満ですが、シュラウドの変形や不適切な組み立てが原因で 1% 以上で動作するユニットがどれほど多いか驚くでしょう。これを測定するには隙間ゲージを使った工夫が必要ですが、そのギャップを狭めることは純粋にコスト効率の向上につながります。
プロセス側: 方程式の忘れられた半分
私たちはエアサイドにこだわりますが、熱負荷はチューブサイドによって決まります。プロセス流量が設計よりも低い場合、または入口温度が高い場合は、エアサイドをいくら調整しても目標を達成できません。自分の実際の義務を知る必要があります。入口ヘッダーと出口ヘッダーに恒久的な温度および圧力計を取り付けることは、診断にとっては金の価値があります。
流体の速度が重要です。低すぎると層化や汚れが生じます。高すぎると浸食が発生します。溶剤冷却器でチューブ側の圧力降下が徐々に上昇していたのを覚えています。本能的にスケーリングを考えました。結局、上流の流量制御バルブが故障して流量が制限され、速度が低下したため、チューブ内に軟質ポリマーが堆積したことが判明しました。バルブを修理し、チューブをフラッシュしました。問題はクーラーの効率ではありませんでした。それは非効率を強いるプロセス条件でした。
制御ロジック: 自動化を眠らせない
最新のユニットには可変周波数ドライブ (VFD) とルーバーが装備されています。しかし、制御ロジックは原始的なものが多く、たとえば、すべてのファンを同時に上昇および下降させる単純な温度設定値などです。複数のセルのバンクでは、これは無駄になる可能性があります。ファンの起動をずらすか、実際の周囲湿球温度に基づいて進み/遅れ戦略を実装すると、大幅な電力を節約できます。
コンプレッサーアフタークーラー用のマルチセル強制通風クーラーを使用したプロジェクトがこのことを教えてくれました。通常の状態では 4 つのファンのうち 2 つのファンの速度を調整するだけで、特定のプロセス出口温度を維持するように VFD をプログラムしました。他の 2 つはオフまたは最低速度のままでした。主要なファンがほとんどの作業を行いました。一日の中で最も暑い時間帯またはピーク負荷時にのみラグファンをオンラインにしました。エネルギー節約率は年間約 18% でした。ハードウェアは有能でしたが、元の制御哲学が最適化されていませんでした。
また、温度センサーの配置も確認してください。空気の流れが悪く、日光にさらされていない場所にある場合、誤った測定値が得られ、制御システムが嘘に基づいて決定を下していることになります。センサーラインを絶縁し、放射線シールドを考慮してください。
十分な考え方とそれをいつ呼び出すべきか
最後に、いつ停止するかを知ってください。理論上の効率の最後の 2% を追求するには、バンドル全体の交換、または 20 年間の投資回収となる完全な機械的オーバーホールが必要になる場合があります。それはエンジニアリングではありません。それが会計です。場合によっては、より適切に設計されたシステムへの最終的な交換を計画しながら、ユニットを十分なレベルに維持することが最も効率的な決定となる場合があります。
私は何十年にもわたってパッチが当てられ、調整されてきたユニットについて相談してきました。ある時点で、フィンの曲がり、チューブの詰まり、時代遅れのファン設計による累積的な効率損失により、改造は負け戦になってしまいます。 SHENGLIN のような産業用冷却技術を専門とする企業は、部分的な修正よりも価値のある改修評価を提供することがよくあります。強化されたフィン設計 (プレーンのクリンプスパイラルフィンなど) またはより空力的なファンパッケージを備えた新しいバンドルは設備投資プロジェクトになる可能性がありますが、既存のユニットが本当に有効寿命の終わりに達している場合、ROI は明確になります。
それで、私の核心的なヒントは何ですか？フィンファンクーラーを生きたシステムとして扱います。音を聞き（文字通り、振動を聞きます）、簡単なツールで測定し、単なるメンテナンスチェックリストではなく、データと全体的なビューに基づいて介入します。最大の利益は、単一の特効薬を追求することではなく、そのすべての部分間の相互作用を理解することによって得られます。
