Prüfung der thermischen Leistung

Testagenturen von Drittanbietern
Wenn Kunden die Dienste von Drittagenturen zur Durchführung der Tests nutzen möchten, unterstützt SPX den Einsatz von CTI-lizenzierten Agenturen. Wenn die garantierte Leistungskonformität durch einen Test festgestellt werden soll, zieht SPX Cooling andere Agenturen in Betracht, behält sich jedoch das Recht auf Genehmigung vor. SPX Cooling behält sich das Recht vor, bei allen Tests dabei zu sein, bei denen es um die Vertragskonformität geht.

Arten von Tests
Derzeit ist es üblich, Tests entweder als Klasse A oder B zu bezeichnen. Im Allgemeinen ist ein Klasse-A-Test ein Test, der mit Quecksilber-Glasthermometern und Klassenpsychrometern durchgeführt wird. Bei einem Klasse-B-Test wird ein Datenerfassungssystem verwendet und die Psychrometer werden normalerweise in einer Reihe über der Lufteinlassfläche des Turms aufgehängt. Dies bedeutet nicht, dass ein Datenerfassungssystem nicht in Verbindung mit Psychrometern der Klassenstufe verwendet werden kann. Es ist üblich, das bei Kühlturmtests verwendete Lufttemperaturmessgerät als Psychrometer zu bezeichnen. Dies ist technisch falsch, da ein Psychrometer die Feucht- und Trockentemperatur misst, während die heute weit verbreiteten Instrumente nur eine einzige Temperatur messen. Je nachdem, wie die „Kühlturm“-Psychrometer aufgebaut sind, können sie entweder zur Messung der Nass- oder Trockenkugeltemperatur verwendet werden.

Es ist auch sehr wichtig, den Unterschied zwischen einem Umgebungs- und einem Eintritts-Feuchtkugeltest zu erkennen. Sowohl ASME als auch CTI empfehlen, dass die Größe und Prüfung der Türme auf der Grundlage der eintretenden Feuchtkugeltemperaturen erfolgt. SPX Cooling empfiehlt außerdem die Verwendung von Eingangs-Feuchtkugeltemperaturen. Diese Überlegung kann sich auf die Größe des ausgewählten Turms und die Ergebnisse thermischer Tests auswirken. Eine Umgebungsfeuchtkugel ist definiert als die Temperatur der in den Turm eintretenden Luftmasse abzüglich etwaiger Einflüsse der heißen, feuchten Abluft aus dem betreffenden Turm (Rezirkulation). Normalerweise werden für einen Umgebungstest mindestens drei Feuchtkugelinstrumente 50 bis 100 Fuß in Windrichtung des Turms aufgestellt. Es ist außerdem erforderlich, die Temperatur und Menge aller anderen Luftströme (Störungen), die in den Turm eintreten, außer der eigenen Rezirkulation, zu messen oder anderweitig zu berücksichtigen. Diese Störungen können von jeder anderen Quelle ausgehen, auch von anderen Kühltürmen. Dies kann in manchen Situationen sehr schwierig bis unmöglich sein. Die eintretende Feuchtkugeltemperatur versucht, die Durchschnittstemperatur der gesamten in den Turm eintretenden Luft zu messen, unabhängig von ihrer Quelle. Dies ist zwar einfacher als der Versuch, den Einfluss mehrerer Luftmassen zu trennen, erfordert jedoch dennoch eine sorgfältige Analyse durch das Testpersonal, um sicherzustellen, dass die Anzahl der Instrumente und ihre Standorte angemessen sind.

Der typische Test
Die meisten heute durchgeführten Tests werden mithilfe von Datenerfassungssystemen zur Messung der Temperaturen durchgeführt. In dieser Diskussion wird davon ausgegangen, dass diese Art von System verwendet wird. Sollten Quecksilber-Glasthermometer verwendet werden, besteht der Hauptunterschied darin, dass weniger Daten erfasst werden und die Parameter typischerweise nacheinander gemessen werden.

Der erste Schritt bei der Durchführung eines Tests besteht darin, den Turm zu inspizieren, um sicherzustellen, dass er für den Test bereit ist, und Messpunkte für die verschiedenen Parameter zu identifizieren. Auch wenn die Prüfstellen Dritter den Zustand des Turms berücksichtigen, ist es eigentlich nicht ihre Pflicht, den Turm zu reinigen, auszubalancieren oder anderweitig anzupassen. Vom Kunden wird erwartet, dass er den Zustand des Turms aufrechterhält und ihn für den Test vorbereitet. Im Falle eines Abnahmetests wird der Hersteller in diesem Bereich normalerweise viel gründlicher vorgehen, um sicherzustellen, dass das volle Potenzial des Turms gemessen wird. Sobald dies abgeschlossen ist und alle Parteien zufrieden sind, werden die Instrumente eingesetzt und die Tests beginnen. Dieser Vorgang kann je nach Größe des Turms zwischen einigen Stunden und einem oder mehreren Tagen dauern.

Um mit dem Testprozess zu beginnen, beginnen die Testingenieure mit der Datenerfassung. Normalerweise werden die thermischen Daten für einen kurzen Zeitraum gestartet und überwacht. Wenn Probleme mit der Instrumentierung oder den Bedingungen festgestellt werden, werden Anstrengungen unternommen, diese zu beheben. Sobald dieser Prozess läuft, wird das Testpersonal das System weiterhin überwachen und den Wasserdurchfluss und die Lüfterleistung messen. Die Regelwerke bieten Empfehlungen zur Abweichung von den Auslegungsbedingungen für die Prüfparameter. Obwohl es wünschenswert ist, alle diese Einschränkungen einzuhalten, ist dies nicht immer möglich. CTI-Agenturen berichten über die Abweichungen von empfohlenen Parametern und ihre Historie zeigt, dass nur 25 – 301 TP3T aller Tests alle Parameter innerhalb der Richtlinien fanden. In Anbetracht dessen lassen die Kodizes Abweichungen zu, sofern alle Parteien damit einverstanden sind. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während des Prozesses festgestellt wird, dass ein Parameter außerhalb der empfohlenen Grenzwerte liegt, müssen alle Parteien die Situation überprüfen und eine einstimmige Lösung finden. Dies kann dazu führen, dass Daten verworfen werden und Neustarts erforderlich sind. Bei mechanischen Zugtürmen dauert der eigentliche Testprozess normalerweise einen oder zwei Tage. Wetter- und Betriebsbedingungen können dies manchmal verstärken. Für Naturzugtürme werden mehrere Tests über mindestens 2 Tage empfohlen. Aufgrund der Komplexität der Naturzugturmprüfung dauert dieser Prozess normalerweise 3 bis 5 Tage.

Um den Wasserdurchfluss zu messen, ist eine Staurohrquerung der wasserführenden Rohrleitung zum Turm die bevorzugte Methode. Ein Wattmeter dient zur Messung der Ventilatoreingangsleistung bei mechanischen Zugturmsystemen bis 600 Volt. Über 600 Volt müssen alternative Mittel identifiziert werden. Temperaturen werden mit Thermometern, RTDs oder Thermistoren gemessen. Die folgenden Parameter müssen immer gemessen werden: Wasserdurchfluss, Warmwassertemperatur, Kaltwassertemperatur, Feuchtkugeltemperatur, Ventilatorleistung (Türme mit mechanischem Luftzug), Trockenkugeltemperatur (Türme mit natürlichem Luftzug) und Windgeschwindigkeit. Darüber hinaus müssen alle anderen Faktoren berücksichtigt werden, die den Betrieb des Turms oder die erfassten Daten beeinflussen. Beispiele können Pumpenauslassdruck, Nachspeisedurchfluss und -temperatur, Abschlämmdurchfluss und -temperatur, in das Sammelbecken eintretende Hilfsströme usw. sein.

Die Warmwassertemperatur wird normalerweise im Verteilerbecken (Querstromtürme) oder an einem Hahn in der Wasserleitung zum Turm gemessen. Der Hahn kann der Pitot-Hahn sein, es gibt jedoch Zeiten, in denen separate Hähne erforderlich sind. Ein Beispiel hierfür könnte sein, dass sich die Pitot-Hähne in unterirdischen Rohrleitungen befinden und ein fließender Brunnen Probleme verursachen könnte.

Die Kaltwassertemperatur wird normalerweise an Zapfstellen auf der Druckseite der Pumpen gemessen. In den meisten Fällen verfügen Anlagen an dieser Stelle über Manometer. Zur Temperaturmessung werden die Messgeräte häufig durch Durchflussbrunnen ersetzt. Ist dies nicht möglich, müssen separate Abzweige vorgesehen werden. An manchen Türmen, vor allem an den (Hilfs-)Türmen, kann es schwierig bis unmöglich sein, die Kaltwassertemperatur genau zu messen. Wenn das Wasser direkt vom Turm in große Gerinne, einen See oder einen Fluss fließt, sind möglicherweise besondere Überlegungen und Instrumente erforderlich. In einigen Fällen eignet sich die Installation möglicherweise nicht für genaue Tests.

Die Codes haben die Instrumentierung und Verfahren sehr klar definiert. Leider stellen die vielen Einbauvarianten und Testumstände mehrere Hürden dar. Dies kann selbst den besten Testingenieuren Probleme bereiten und die Ergebnisunsicherheit erhöhen. Der unkomplizierte Prozess allein schützt nicht vor völlig bedeutungslosen Ergebnissen. Aus diesem Grund testet das CTI sorgfältig diejenigen Personen, die vom CTI zur Durchführung von Tests zugelassen sind, und prüft und genehmigt deren Testgeräte. Hersteller verfügen außerdem über hochqualifizierte und geschulte Ingenieure, die am Testprozess teilnehmen und sicherstellen, dass die Produkte ordnungsgemäß bewertet werden.

Standortvorbereitung für einen thermischen Leistungstest
Für einen thermischen Leistungstest, insbesondere einen Abnahmetest, müssen bestimmte Standortanforderungen vom Kunden oder seinem Vertreter erfüllt werden. Die folgende Liste enthält die allgemeinen Überlegungen für eine Standardturminstallation, die in einem geschlossenen Kreislaufsystem betrieben wird. Einige Turminstallationen können aufgrund ihrer einzigartigen Installation und/oder Anwendung zu Änderungen in dieser Liste führen. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an die Abteilung für Feld- und Zertifizierungstests von SPX Cooling Technologies.

Staurohrhähne in den Rohren, die Wasser zum Kühlturm liefern. Diese Hähne sollten den Anweisungen zum Pitot-Hahn entsprechen (siehe unten). Während die Anweisungen von SPX Cooling Tech den Bruchpunkt für größere Hähne bei Rohren über 48 Zoll zeigen, könnte man die größeren Hähne in Rohren mit einem Durchmesser von bis zu 30 Zoll verwenden. Die größeren Hähne nehmen verstärkte Pitot-Stangen auf, die darauf ausgelegt sind, Vibrationseffekte bei der Durchflussmessung zu minimieren. Es ist kostengünstiger, die Wasserhähne in die ursprüngliche Rohrinstallation einzubeziehen. Wenn ein neues Projekt einen Abnahmetest beinhalten soll, empfehlen wir dem Rohrleitungsbauer, die Hähne bei der Erstinstallation einzubeziehen.

Wasserhähne sollten installiert werden zur Messung der Wassertemperaturen bei Bedarf. Die Warmwassertemperatur kann normalerweise im Verteilerbecken von Querstromtürmen gemessen werden. Oftmals können Pitot-Hähne auch als Messpunkt für die Warmwassertemperatur dienen. Wenn standortspezifische Umstände keine dieser Optionen akzeptabel machen, sind spezielle Gewindebohrer erforderlich. Die Kaltwassertemperatur wird normalerweise am Auslass der Umwälzpumpen erreicht. Der häufigste Ort ist der Manometerhahn, der in den meisten Systemen vorhanden ist. Wenn dies auf einem System nicht verfügbar oder anwendbar ist, müssen spezielle Abgriffe oder eine andere Lösung gefunden werden. Eine Messung in einem Turmbecken ist nicht zulässig. Die Messung der Kaltwassertemperatur in einem Gerinne oder Kanal kann manchmal mit akzeptabler Genauigkeit durchgeführt werden, die Einzelheiten sollten jedoch überprüft werden.

Zum Zeitpunkt des TestsEs muss ein sicherer Zugang zu allen erhöhten Messpunkten gewährleistet sein. Beispiele wären Staurohrhähne, Warmwassermesshähne usw. Der gesamte Zugang muss sicheren Arbeitspraktiken, OSHA-Anforderungen und allen örtlichen Anlagenanforderungen entsprechen. Insbesondere bei Staurohrhähnen muss der Zugang über ein Gerüst oder einen Mehrpersonen-Hubschrauber erfolgen. Diese Arbeit kann nicht von Leitern aus erledigt werden.

Stromversorgung für Prüfgeräte neben dem Turm verfügbar. Dies sollte einphasig sein, 110 Volt, 50 oder 60 Zyklen. Bei sehr großen Masten sind mehrere Quellen rund um den Mast vorzuziehen, um die Menge an Verlängerungskabeln und die daraus resultierenden Leitungsverluste zu reduzieren.

Der Turm sollte fertig sein zum Testen, bevor die Testingenieure eintreffen. Die folgenden Überlegungen sind wichtig, um die volle Leistungsfähigkeit eines Turms zu bewerten:

 

• Türme mit PVC-Folienfüllung sollte vor der Durchführung eines Leistungstests 1000 Stunden lang mit dem vorgesehenen Wasserdurchfluss und der vorgesehenen Wärmelast betrieben werden. Der Grund dafür ist, dass Schmiermittel von der Oberfläche der bei der PVC-Herstellung verwendeten Füllung abgewaschen werden. Diese Schmiermittel beeinträchtigen die Benetzbarkeit und die Wärmeübertragungsfähigkeit der Füllung. Weitere Informationen finden Sie im Aufsatz TP00-01 des Cooling Technology Institute – „Design Features of Cross-Fluted Film Fill and Their Effect on Thermal Performance“ von Rich Aull und Tim Krell über die Alterung der Füllung (manchmal auch als Würze bezeichnet). Ihre Arbeit zeigt, dass die Filmfüllung etwa zwei bis drei Wochen in ihrem „Alterungstank“ reifen muss – sie geben an, dass eine Woche im Alterungstank etwa vier Wochen Turmbetrieb entsprach, was etwa 8 Wochen (1344 Stunden) bedeutet Würzzeit im Turm, um die volle Kapazität der Füllleistung zu erreichen.
• Der Turm sollte sauber sein. Das Verteilungssystem darf keine beschädigten, fehlenden oder verstopften Düsen oder Öffnungen aufweisen. Das Verteilungssystem sollte so ausgewogen sein, wie es die Konstruktion zulässt. Der Lufteinlass sollte frei von Verstopfungen sein. Wenn der Turm Luftschlitze hat, sollten diese sich in der normalen Designposition befinden, sofern sie verstellbar sind. Die Eliminatoren sollten frei von Fremdstoffen sein. Der Ventilatorauslass sollte klar und ungehindert sein.
• Wasserdurchfluss und Wärmebelastung des Turms oder repräsentative Zellen, sollten so nah am Design sein, wie es das System zulässt. Wenn die vom Kodex empfohlenen Einschränkungen nicht eingehalten werden können, sollten alle Parteien die Situation überprüfen, um sich auf die Abweichung zu einigen oder den Test zu verschieben/abzubrechen.
• Eventuelle Wasserumgehungen sollte geschlossen und überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Lecks vorhanden sind.
• Irgendeine Quelle für Luftlecks sollte geschlossen/gesperrt sein. Beispiele: Zugangstüren, Halterungen für mechanische Geräte oder Löcher im Gehäuse oder in den Lüfterzylindern.
• Ein mechanischer Zugturm muss mit allen Ventilatoren betrieben werden, die mit voller Geschwindigkeit vorwärts laufen. Sie dürfen während des Testzeitraums nicht zyklisch fahren. Turmventilatoren, die mit VFDs betrieben werden, sollten in den Bypass-Modus versetzt werden, wenn die Systeme dies zulassen.
• Der Eigentümer oder sein Vertreter sollte einen Koordinator benennen, der für die Integration der Testtätigkeit und des normalen Prozessbetriebs, der vom Kühlturm bedient wird, qualifiziert ist. Betreiber des Systems sollten vorab über die Testaktivität informiert werden.
• Ein Elektriker oder qualifizierter Bediener Es sollten verfügbar sein, um bei der Messung der Ventilatorleistung an mechanischen Zugtürmen behilflich zu sein. Normalerweise wird ein Wattmeter verwendet, um die Leistung des Lüftermotors an den Anlassern oder an einer anderen geeigneten Stelle zu messen. Wenn die Stromversorgung über 600 Volt liegt oder der Antrieb nicht elektrisch ist, sollte eine andere für alle Parteien akzeptable Methode zur Messung dieses Parameters gefunden werden.
• Alle am Test beteiligten Parteien sollten informiert werden im Vorfeld über alle besonderen Sicherheitsaspekte am Standort informiert werden. Dazu gehören Schulungen, Ausrüstung, Tests oder Einschränkungen. Marley engagiert sich für die Sicherheit am Arbeitsplatz und stellt sicher, dass seine Mitarbeiter und Subunternehmer alle Regeln und Vorschriften einhalten.