[摘要]：管路系统循环通常分为开式循环与闭式循环，开式循环系统： 管路之间有贮水箱（或水池）通大气，自流回水时，管路通大气的系统。闭式循环系统： 管路系统不与大气接触，在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。本文以平煤股份四矿降温工程为例，介绍了两个系统的优缺点。
　　[关键词]：开式循环 闭式循环 排气
　　中图分类号：TK479+.11 文献标识码：TK 文章编号：1009-914X（2012）10- 0160–01
　　一：概述
　　平顶山天安煤业股份有限公司四矿矿井降温工程是平煤集团公司重点工程，该系统从地面制冷站到-320米换冷硐室全长4384米，设计压力6.4Mpa，系统采用DN250管子，全部用法兰连接，法兰之间连接垫片为金属缠绕垫。该系统由中煤国际工程集团武汉设计院设计，设计院的初始设计方案是闭式系统，即在该系统的最高点设置一个膨胀水箱，管路系统的最高点设置自动排气阀。
　　二、实例及分析
　　我们简要的了解一下系统的运行情况如图：
　　如图所示：该系统采用的是闭式循环，将乙二醇溶液加到乙二醇溶液制备池里，通过制备池里的潜水泵将乙二醇溶液打到膨胀水箱里，膨胀水箱里设液位自动控制计，即当膨胀水箱里的水位到达一定位置时，潜水泵自动停止工作，同时该液位控制器还可用来检查整个管路系统中是否漏水。待整个系统中的乙二醇溶液加满后，启动离心泵，这时，乙二醇溶液通过离心泵到达井下高低压换热器，经过换热后，从高低压换热器出来流进地面的溴化锂机组进行一级制冷，然后进入乙二醇机组进行二级制冷后再流入多级离心泵。系统就这样循环下去，大家都知道，管路系统令人们最头疼的就是如何排气的问题，该系统也不例外，由图所示我们不难看出，该系统的排气方法是管路中夹带的气体和乙二醇溶液通过膨胀管进入膨胀水箱里，然后再通过循环管流回到系统中。
　　四矿降温系统在我单位施工完毕后进入调试阶段，经过2天的试运转，发现了一些问题。即管路系统中夹带大量的气体而不能及时的排放出来，要知道输水管道常见的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：温度应力、管材质量、施工质量、地质构造和水锤等。管道中的气囊虽然不能直接造成水锤，但可借助水锤造成危害。在正常情况下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（压力、流速、温度不变）。在这种状态下，水中的气体要逐渐地析出，形成大小不等的气泡上升到管壁，气泡按水流流速向前运动。在上坡段，由于浮力的作用，气泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各气泡运动方向相同，很难聚集成大气泡。小气泡沿管壁一定宽度向前流动，经过最高点排气阀时，排气管直径内的气泡有条件排出，而其他气泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁处的紊流和流速和切线特性，使一些经过排气
　　管的小气泡越过排气孔也向下游流去。经过一段时间的运行管路中就会有大量的气体，这些气体将会对管路造成极大的威胁。
　　武汉设计院的设计的排气方法是通过系统最高点的膨胀水箱排气，另外在管路的最高点设置自动排气阀。这种方法在理论上是行的通的。在系统进入试运行后，即冷冻泵刚开启的瞬间，房顶的膨胀水箱由于管路中夹带的大量气体进入而不停的波动，造成膨胀水箱里的乙二醇溶液向外翻滚，从而使整个系统中的乙二醇液体减少，造成资源的浪费。自动排气阀是最近几年的新产品，并不是想象中的那样完美，在实际生活中往往得不到令人满意的效果。因此现在很少有人使用自动排气阀。
　　大家都知道闭式循环有它的优点：1.由于管路不与大气相接触，管道与设备不宜腐蚀。2.不需为高处设备提供的静水压力，循环水泵的压力低，从而水泵的功率相对较小。3.由于没有回水箱、不需重力回水、回水不需另设水泵等，因而投资省、系统简单。而开式循环有很多缺点：1.冷水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。
　　2.末端设备（喷水池、表冷器）与冷冻站高差 较大时，水泵则须克服高差造成的静水压力，增加耗电量。3.如果喷水池较低，不能直接自流回到冷冻站时，则需增加回水池和回水泵。4.如果采用自流回水，回水的管径较大，会增加投资。因此，在发现管路中夹带大量气体而不能及时排除这个问题时，人们没有从根本上去查找问题的所在。而是从以下几个方面去查找问题：
　　1、冷冻泵的盘根进气：由于冷冻泵在运行期间盘根一直漏水，所以有人认为管路中的气体是通过水泵的盘根吸进去的。在对水泵的盘根进行过几次的修理后，并向水泵厂的技术人员咨询后得出一条结论：水泵的盘根漏水是让水对水泵的盘根进行冷却，而气体是不可能通过水泵的盘根吸进去的。
　　2、乙二醇溶液在进入溴化锂设备后产生负压：由于整个系统的设备阻力较大，乙二醇溶液需要克服溴化锂以及螺杆式乙二醇机组的自身阻力，另外溴化锂机组本身带有冷冻泵，在溴化锂的冷冻泵启动时整个管路的压力迅速升高，冷冻泵的电流也增大，使整个管路系统很不稳定。因此设计人员建议对溴化锂机组的内部系统进行改造，即在溴化锂机组上增加旁通管，并在旁通管上增加一个阀门，通过阀门来控制进入溴化锂机组的乙二醇溶液，从而减少负压。经过一段时间的运转，发现管路中的气体还是没有及时的排放出来。实践证明该方法是行不通的。
　　3、在管路系统的最高点增加一个水汽分离器，水汽分离器上安装3个自动排气阀，目的是使管路中的气体集中到水汽分离器里，再通过自动排气阀排出来。实践证明该方法起到了一点作用，但没有从根本上解决问题。
　　通过以上几点的分析，对于四矿降温这套管路系统来说闭式循环是行不通的，虽说在理论上它是行的通的，但实践是检验真理的标准。
　　经过一段时间的试运转以及上述的几种方法的实施，我施工单位也发现了一些问题，即闭式循环是理想的方法，但在四矿这套系统中是行不通的。为了使该系统能迅速的进入正常状态，我第二安装项目部领导多次深入施工现场，召集技术人员和有经验的师傅研究解决办法。最后，经过大家多次的研究，我项目部果断的做出决定：将闭式循环改为开式循环，即在房顶增加一个冷冻水箱。使管路中携带的气体通过冷凍水箱排出去，同时也解决了负压的问题。具体如图所示：
　　从该图可以很明显的看出来开式循环与闭式循环的区别，即将原有的膨胀水箱去掉，增加一个冷冻水箱，乙二醇溶液经过溴化锂与乙二醇机组制冷后进入设在房顶的冷冻水箱，管路中携带的气体通过冷冻水箱可以及时的排出来，使整个系统可以长时间稳定的运行。
　　在确定了施工方法之后，我单位精心组织，严格按照规程施工，仅用了一天时间就将系统改造成功。在设备重新运转前，我项目部人员都怀着激动而有复杂的心情，当冷冻泵运转起来以后，经过一段时间的观察，我们成功了！！管路中携带的大量气体都通过冷冻水箱排出去了。
　　三、结论
　　闭式循环是人们理想中的循环系统，它与开式循环相比有很多优点，但在许多实际工程中是行不通的。