Дом / Новости / Новости отрасли / Почему градирни со стальной конструкцией являются более разумным выбором для современных промышленных проектов

Почему градирни со стальной конструкцией являются более разумным выбором для современных промышленных проектов

May 13, 2026

Контент

Градирни со стальной конструкцией превосходят традиционный бетон в современном промышленном применении

Сегодня градирни со стальной конструкцией являются предпочтительным выбором для большинства новых промышленных и энергетических установок. По сравнению с железобетонными альтернативами они предлагают Сроки строительства сокращаются на 30–50 % , значительно более низкие затраты на рабочую силу на объекте и превосходную адаптируемость к сложным условиям объекта. Будь то крупная электростанция, нефтехимический завод или коммерческая система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, хорошо спроектированная стальная градирня обеспечивает надежные тепловые характеристики со сроком службы, который при правильном обслуживании обычно превышает 30 лет.

Что такое градирня из стальной конструкции?

A градирня из стальной конструкции представляет собой устройство для отвода тепла, в котором основная несущая конструкция — колонны, балки, системы связей и опоры бассейна — изготовлена из конструкционной стали, а не из железобетона или армированного волокном полимера (FRP). Стальной каркас выдерживает все ветровые, сейсмические нагрузки, нагрузки на оборудование и воду, в то же время вмещая внутренние компоненты теплообмена: наполнитель, сепараторы, системы распределения и вентиляторные сборки.

Эти градирни работают по принципу испарительного охлаждения: теплая техническая вода распределяется по наполнителю и подвергается воздействию воздушного потока, в результате чего часть воды испаряется. Этот фазовый переход поглощает скрытое тепло и охлаждает оставшуюся воду, которая затем возвращается обратно в технологическое оборудование. Стальная рама позволяет масштабировать эту систему от небольших модульных блоков, обрабатывающих 50 тонн холода (RT), до массивных башен в форме гиперболоида, превышающих 150 000 RT на крупных тепловых электростанциях.

Основные структурные компоненты

  • Основные колонны и балки: Горячекатаные или полые стальные профили, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки.
  • Поперечные и диагональные элементы: Обеспечивают боковую устойчивость против ветра и сейсмических сил.
  • Каркас бассейна холодной воды: Поддерживает сборный бассейн, часто изготовленный из оцинкованной или нержавеющей стали.
  • Вентилятор и механическая опора: Каркас платформы для двигателей вентиляторов, редукторов и карданных валов.
  • Панели корпуса: Легкая стальная, стеклопластиковая или алюминиевая облицовка, закрывающая пространство для наполнения и направляющая поток воздуха.

Выбор материала: почему доминирует конструкционная сталь

Выбор конструкционной стали вместо бетона или стеклопластика обусловлен сочетанием механических свойств, гибкостью изготовления и общей экономикой проекта. Высокое соотношение прочности и веса стали — примерно Предел текучести 250–550 МПа для обычных марок, таких как АСТМ А36, А572 Гр. 50 и EN S355 — позволяет инженерам проектировать тонкие открытые рамы, которые минимизируют сопротивление потоку и при этом выдерживают значительные динамические нагрузки от вращающегося вентиляторного оборудования.

Сравнение марок стали для градирен

Таблица 1. Распространенные марки конструкционной стали, используемые при изготовлении градирен, и их основные механические свойства.
Марка стали Стандартный Предел текучести (МПа) Предел прочности (МПа) Типичная зона применения
A36 АСТМ 250 400–550 Каркасы раковины, второстепенные элементы
A572 Gr. 50 АСТМ 345 450–620 Главные колонны, балки, веерная площадка
С355 Дж2 ЭН 10025 355 470–630 Первичная конструкция с высокой нагрузкой
Нержавеющая сталь 316L АСТМ A240 170 485 Вкладыши для раковины, крепления для агрессивной воды
Кортен (A588) АСТМ 345 480 Открытый кожух, прибрежные территории

Стратегии защиты от коррозии

Среда градирни по своей природе агрессивна. Теплый влажный воздух в сочетании с циркулирующей водой, содержащей растворенные минералы, биоциды и ингибиторы накипи, создают условия, ускоряющие коррозию. Поэтому эффективная схема защиты от коррозии так же важна, как и сама конструкция конструкции. Отраслевая практика обычно следует многоуровневому подходу:

  1. Горячее цинкование (HDG): Обеспечивает цинковое покрытие толщиной 85–100 мкм, обеспечивающее 20–40 лет защиты в умеренных промышленных условиях в соответствии с ISO 14713. HDG является базовым выбором для большинства элементов конструкции.
  2. Термическое напыление цинка/алюминия: Применяется к большим или сложным сборкам, которые невозможно окунуть. Достижимая толщина покрытия 100–200 мкм.
  3. Эпоксидно-полиуретановые лакокрасочные системы: Наносится на сталь, подвергнутую пескоструйной очистке (Sa 2,5 по ISO 8501-1), где цинкование нецелесообразно. Типичная DFT (толщина сухой пленки) 200–300 мкм со сроком службы верхнего слоя 10 лет.
  4. Катодная защита: Жертвенные магниевые или цинковые аноды, помещенные в бассейн с холодной водой, продлевают срок службы футеровки бассейна за счет нейтрализации элементов электрохимической коррозии.

Исследование, опубликованное в журнале Коррозия обнаружили, что конструкции с правильно нанесенным HDG плюс дополнительным эпоксидным герметизирующим слоем испытывают скорость коррозии ниже 2 мкм/год в градирнях с высокой влажностью по сравнению с 15–25 мкм/год для голой углеродистой стали в тех же условиях.

Принципы структурного проектирования

Проектирование стальной конструкции градирни требует внимания к сочетаниям нагрузок, которые являются уникальными по сравнению с традиционными каркасами зданий. Проектировщик должен одновременно учитывать постоянные нагрузки, временные нагрузки, рабочие нагрузки от воды, ветер, сейсмику, вибрацию, вызванную вентилятором, а также эффекты термоциклирования при прерывистой работе.

Сочетания нагрузок и стандарты проектирования

Стандарт STD-137 Института технологий охлаждения (CTI) обеспечивает основную отраслевую основу для проектирования конструкций в Северной Америке, а стандарты EN 13791 и ISO 9931 регулируют проектирование на европейских и международных рынках. К основным категориям нагрузок относятся:

  • Мертвая нагрузка (D): Собственный вес стальной рамы, наполнителя, сепараторов, водораспределительных трубопроводов и вентиляторных агрегатов. Только наполнитель может весить 30–60 кг/м³ в насыщенном состоянии.
  • Водяная нагрузка (Вт): Полная рабочая глубина бассейна плюс вода, оставшаяся в наполнителе. Для бассейна размером 10 × 10 м на глубине 1,2 м это соответствует примерно 120 000 кг водной нагрузки на конструкцию бассейна.
  • Ветровая нагрузка: Регулируется ASCE 7 (США) или EN 1991-1-4 (Европа). Градирни имеют большие открытые поверхности; расчетная скорость ветра 45 м/с приводит к давлению на облицовку башни, превышающему 1,2 кПа.
  • Сейсмическая нагрузка: Башни сейсмостойкости категории D или выше должны быть рассчитаны на значительные боковые нагрузки; поднятая водная масса доминирует при расчете сейсмической нагрузки.
  • Вибрация, вызванная вентилятором: Вращающееся оборудование создает динамические нагрузки на частоте прохождения лопаток. Структурные собственные частоты должны быть расстроены как минимум 20 % от частот возбуждения чтобы избежать резонанса.
  • Термические нагрузки: Разница температур между зоной теплого приточного воздуха и прохладным внешним корпусом вызывает термические напряжения; Компенсаторы обычно требуются для башен длиной более 20 м.

Конфигурация колонны и связей

В большинстве противоточных и перекрестноточных стальных градирен используется прямоугольная решетка из колонн с широкими фланцами (WF) или квадратными полыми структурными сечениями (HSS), расположенных на расстоянии 3–6 м от центров. В конфигурациях с противотоком внутренняя компоновка колонн должна также учитывать систему жалюзи воздухозаборника, часто требуя, чтобы консольные выносные балки поддерживали раму жалюзи, не загораживая при этом поверхность воздухозаборника.

Диагональная фиксация колена в вертикальных плоскостях обеспечивает боковую жесткость без визуальных препятствий, свойственных полной X-образной фиксации. Для башен в зонах с высокой сейсмичностью используются моментные соединения рамы между колоннами и балками, по крайней мере, в одном направлении, с болтовыми соединениями торцевых пластин, предназначенными для развития полной пластической способности секции балки к моменту.

Рекомендации по проектированию бассейна

Бассейн холодной воды является конструктивно одним из самых требовательных элементов. Он должен действовать как водонепроницаемый контейнер под гидростатическим давлением, находясь между опорными колоннами. В общих конструкциях используются:

  • Железобетонная плита со стальным каркасом: Экономичен для установок на уровне уровня; бетон обеспечивает массу и гидроизоляцию, а стальная рама несет на себе нагрузки надстройки.
  • Цельнометаллический таз: Изготовлены из листовой оцинкованной или нержавеющей стали толщиной 6–10 мм, усиленной приваренными ребрами жесткости. Необходим для надземных сооружений, где заливка бетона нецелесообразна. Позволяет заводское изготовление и контроль качества.
  • Стальная раковина, облицованная стеклопластиком: Конструктивная пластина из углеродистой стали, облицованная вручную облицовкой из стеклопластика (FRP) толщиной 4–6 мм. FRP обеспечивает химическую стойкость, а сталь обеспечивает структурную целостность.

Сталь против бетона против стеклопластика: практическое сравнение

Проектные группы, оценивающие структурные системы градирен, в большинстве промышленных контекстов сталкиваются с тройным выбором. У каждого материала есть области, в которых он превосходен, и решение часто сводится к логистике объекта, химическому составу рабочей среды, долгосрочным бюджетным приоритетам и требуемому сроку службы.

Таблица 2. Сравнение вариантов конструкционных материалов для промышленных градирен по ключевым критериям оценки проекта
Критерий Стальная конструкция Железобетон Стеклопластик / Стеклопластик
Скорость строительства Быстро — изготовление цеха, монтаж на месте Медленный — опалубка, циклы отверждения Быстро для небольших вышек
Первоначальная стоимость (за RT) Умеренный Низкий – средний (большие башни) Умеренный–High
Коррозия Resistance Требуется покрытие/оцинковка. Хорошо, если хорошо вылечить Отлично - изначально устойчивый
Гибкость дизайна Высокий — модульный, расширяемый Низкий после заливки Умеренный
Структурный потенциал Высокий — все категории нагрузки Очень высокий (большой монолитный) Ограничено меньшими башнями
Сейсмические характеристики Отлично — режим пластического разрушения Умеренный (brittle without detailing) Плохо работает при высоких нагрузках
Частота технического обслуживания Цикл проверки покрытия каждые 5–10 лет. 10–15-летние циклы Низкий — проверка УФ-деградации.
Возможность вторичной переработки Высокий — сталь на 100% пригодна для вторичной переработки Умеренный (aggregate reuse) Очень низкий

Данные показывают, что основными конкурентными преимуществами стали являются скорость, гибкость конструкции и сейсмостойкость. Для промышленных проектов с ускоренными графиками, где каждая неделя задержки приводит к потерям производства в размере 50 000–500 000 долларов США, одно только преимущество в скорости строительства часто оправдывает этот выбор.

Типы градирен и требования к их стальным конструкциям

Не все градирни имеют одинаковые структурные проблемы. Выбор типа градирни — противоточная, перекрестная, с естественной или механической тягой — напрямую определяет геометрию, пути нагрузки и сложность изготовления стального каркаса.

Противоточные башни с механической тягой

В противоточных конструкциях воздух движется вверх через наполнитель, а вода падает вниз. Стальная конструкция должна поддерживать вентиляторную платформу сверху, на которой расположены двигатель, редуктор, вентиляторный блок и виброизоляторы. Один вентилятор большого диаметра (5–10 м) может весить 2 000–5 000 кг, включая двигатель, что создает сосредоточенные точечные нагрузки на балки веерной палубы. Конструкция настила обычно представляет собой ростверк из балок WF или секций из быстрорежущей стали, рассчитанный на предел прогиба L/360 для защиты выравнивания вентилятора.

Механические тяговые поперечноточные башни

Башни с перекрестным потоком втягивают воздух горизонтально через вертикально ориентированные наполнительные панели. Такая конфигурация обеспечивает более широкую и низкопрофильную структуру, которая хорошо подходит для объектов с ограничениями по высоте. Стальная рама должна охватывать большие открытые поверхности жалюзи, часто с использованием сборных пластинчатых балок или ферм пролетом 6–12 м. Поскольку горячая вода поступает сверху через распределительные бассейны с гравитационной подачей, конструкция распределения горячей воды должна выдерживать полную временную нагрузку бассейна плюс воздействие падающих потоков воды.

Гиперболические башни с естественной осадкой

Башни с естественной тягой полагаются на плавучесть теплого влажного воздуха, создавая воздушный поток без механических вентиляторов. В то время как культовая гиперболическая оболочка больших башен с естественной осадкой почти исключительно построена из железобетона (из-за конструктивной эффективности действия оболочки при сжатии), внутренняя опорная конструкция, включая каркас осыпи, опоры распределительной системы и бассейн, часто изготавливается из конструкционной стали. Электростанция Дракс мощностью 500 МВт в Великобритании, например, используются бетонные гиперболические оболочки с внутренними стальными опорными конструкциями значительной сложности, пролетом до 85 м в диаметре.

Стальные башни модульного и ячеистого типа

Для коммерческого и промышленного применения в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха доступны модульные стальные градирни заводской сборки со стандартными ячейками шириной 1,5–3,0 м, с несколькими ячейками, скрепленными болтами на месте. Эти модули свариваются в заводских условиях из оцинкованных стальных профилей и уголков, а затем поставляются в комплекте с установленными наполнителями, каплеуловителями и вентиляторными узлами. Время монтажа 10-ячеечной модульной башни может занимать всего 3–5 дней по сравнению с 3–6 месяцами для бетонного эквивалента, возведенного на месте.

Процесс изготовления и строительства

Последовательность изготовления, доставки и монтажа на месте имеет решающее значение для стоимости и графика выполнения проекта стальной градирни. В отличие от бетонных конструкций, которые полностью возводятся в полевых условиях, стальные конструкции получают огромную выгоду от заводского изготовления в условиях контролируемого качества.

Производство цехов

Элементы конструкции вырезаются, сверлятся и свариваются в цехе по утвержденным чертежам. Современные станки плазменной и лазерной резки с ЧПУ обеспечивают допуск ±0,5 мм, что обеспечивает предсказуемость и скорость соединений на местах. Сварка выполняется в соответствии со стандартами AWS D1.1 или EN ISO 3834 с полной документацией процедур сварки, квалификации сварщика и результатов неразрушающего контроля (NDT). После сварки и подготовки поверхности в процессе цинкования готовые стальные конструкции погружаются в ванну с расплавленным цинком при температуре 445–455 ° C, металлургически связывая цинк со стальной поверхностью.

Монтаж на местах

Полевые работы происходят в логической последовательности:

  1. Анкерные болты фундамента установлены и сверены с заводскими чертежами.
  2. Базовые колонны возведены и закреплены, выровнены с помощью прецизионных прокладок.
  3. Каркас раковины собран и сварен; Облицовка бассейна установлена ​​и проверена наводнением.
  4. Возведены промежуточный каркас, поперечные связи и опоры панелей обшивки.
  5. Установлены балки фандека и опоры цилиндров вентилятора.
  6. Установлены заполняющая среда, сепараторы и водораспределительные трубопроводы.
  7. Вентиляторы, двигатели и механическое оборудование установлены и отрегулированы.
  8. Электрические соединения, приборы и средства управления сданы в эксплуатацию.

Высокопрочные болтовые соединения (ASTM A325 или A490; класс 8,8 или 10,9 по ISO) используются для всех основных структурных соединений на местах. Болтовые соединения облегчают проверку качества и последующую разборку по сравнению со сварными соединениями, требующими обученных сварщиков и защиты от атмосферных воздействий.

Тепловые характеристики и роль структурного проектирования

Хотя тепловые характеристики в первую очередь зависят от выбора наполнителя, соотношения потоков воды и воздуха и конструкции вентилятора, стальная конструкция косвенно влияет на эффективность охлаждения несколькими важными способами.

Препятствие потоку воздуха

Конструктивные элементы внутри зон воздухозаборника и заполнения препятствуют потоку воздуха и создают турбулентность, которая снижает эффективность теплопередачи. Данные отрасли показывают, что каждый Увеличение площади входного препятствия на 1 % снижает эффективный поток воздуха примерно на 0,5–0,8%. Стальные конструкции с их тонкими открытыми секциями обычно имеют меньший коэффициент препятствий, чем бетонные колонны с эквивалентной несущей способностью. Колонна из HSS толщиной 200 мм имеет примерно на 30–40% меньшую лобовую площадь, чем бетонная колонна диаметром 350 мм с эквивалентной осевой нагрузкой.

Рециркуляция горячего воздуха

Геометрия стального корпуса и выпускной трубы влияет на тенденцию теплого, насыщенного отработанного воздуха рециркулировать обратно в воздухозаборник. Исследования вычислительной гидродинамики (CFD) обычно показывают, что высота выпускной трубы и расположение элементов конструкции относительно преобладающих направлений ветра могут изменить коэффициент рециркуляции на 2–8°C в эквиваленте по влажному термометру , что напрямую ухудшает тепловые характеристики. Инженеры-строители и инженеры-технологи должны сотрудничать на раннем этапе, чтобы оптимизировать геометрию корпуса.

Термическая стратификация бассейна

Стальная конструкция бассейна влияет на внутреннюю гидравлику зоны сбора холодной воды. Внутренние перегородки, изготовленные из стальной пластины, можно использовать для устранения коротких замыканий в путях потока, которые позволяют теплой приточной воде обходить зону заполнения и напрямую попадать на всасывание циркуляционного насоса. Правильно спроектированные конструкции перегородок увеличивают эффективную тепловую длину и могут восстанавливаться. 0,5–1,5°С производительности охлаждения без дополнительных затрат на электроэнергию вентилятора.

Техническое обслуживание, осмотр и продление срока службы

Градирни из стальной конструкции рассчитаны на длительный срок службы, но для достижения ожидаемого срока эксплуатации в 30–40 лет требуется строгая программа проверок и технического обслуживания. Отложенное техническое обслуживание неизменно является основной причиной преждевременного разрушения конструкции при обследовании градирен. Отраслевое исследование, проведенное Институтом технологий охлаждения в 2019 году, показало, что более 60% отказов градирен были вызваны коррозией, которую можно было остановить при своевременном обслуживании покрытия.

Рекомендуемый график проверок

  • Ежегодный визуальный осмотр: Проверьте наличие повреждений покрытия, белой ржавчины на оцинкованных поверхностях, ослабление крепления панели корпуса, растрескивание герметика бассейна, а также наличие локальных точечных выкрашиваний или расслоений.
  • Двухгодичная структурная проверка: Ультразвуковой контроль толщины (UTT) облицовочной плиты бассейна в местах повышенного риска (углы отстойника, детали проникновения). Проверьте момент затяжки болтов на вентиляторной панели и основных соединениях конструкции. Если замечено смещение, измерьте отклонения под рабочей нагрузкой.
  • Оценка покрытия через 5 лет: Праздничные испытания вкладыша бассейна; измерение ТСП покрытия; замена анода катодной защиты, если потеря массы превышает 80%.
  • Капитальный ремонт 10–15 лет: Зачистите и покройте внутреннюю часть бассейна; заменить наполнитель (типовой срок службы наливной наливки 15–20 лет, наполнителя из пленки ПВХ 10–15 лет в агрессивной воде); структурный неразрушающий контроль сварных швов и зон повышенных напряжений.

Распространенные виды отказов и способы устранения

Понимание того, почему стальные конструкции градирен выходят из строя, позволяет командам технического обслуживания эффективно расставлять приоритеты в ресурсах для проверки:

  • Ямка на дне бассейна: Вызывается микробиологической коррозией (MIC) или гальванической связью между разнородными металлами. Ремонт включает абразивоструйную очистку до чистого металла и нанесение эпоксидной смолы из каменноугольного дегтя или новолачной эпоксидной смолы.
  • Коррозия опорной плиты колонны: Зона раздела вода-воздух у основания колонн является наиболее агрессивной коррозионной зоной. Опорные плиты следует проверять ежеквартально; Во время эксплуатации можно наносить восковые покрытия-ингибиторы коррозии.
  • Усталостное растрескивание фандека: Возникает из-за резонансной вибрации, если не поддерживается баланс вентилятора. Угол наклона и балансировку лопастей вентилятора следует проверять ежегодно; при обнаружении трещин немедленно прекратите эксплуатацию и перед повторным запуском проконсультируйтесь с инженером-строителем.
  • Ослабление соединительного болта: Термические циклические и динамические нагрузки постепенно ослабляют конструктивные болты. Высокопрочные соединения с фрикционными захватами следует затягивать в соответствии со спецификациями во время каждого крупного отключения электроэнергии.

Соображения по вопросам окружающей среды и устойчивого развития

Поскольку промышленные предприятия сталкиваются с растущим давлением необходимости уменьшить свое воздействие на окружающую среду, профиль устойчивости градирен со стальной конструкцией является настоящим конкурентным преимуществом. Сталь является наиболее перерабатываемым промышленным материалом в мире: мировые показатели переработки стали превышают 85% в строительстве , а переработанная сталь требует лишь 25–35% энергии, необходимой для производства первичной стали из железной руды.

В конце срока службы стальной каркас градирни имеет значительную остаточную стоимость лома. При ценах на стальной лом в 2024 году примерно 300–400 долларов США за метрическую тонну возмещаемая материальная стоимость 200-тонного стального каркаса градирни составляет 60 000–80 000 долларов США, что частично компенсирует затраты на снос.

Проект сохранения воды

Испарительные градирни потребляют значительные количества пресной воды за счет испарения (приблизительно 0,1–0,2% циркуляционного потока на градус охлаждения), продувки (для контроля концентрации минералов) и потерь с дрейфом. Стальная конструкция играет роль в минимизации потерь от сноса за счет качества и размещения опорных конструкций сепараторов. Современные высокоэффективные каплеуловители достигают скорости дрейфа ниже 0,0005% циркуляционного потока , по сравнению с 0,1–0,2% для более старых конструкций — сокращение, которое напрямую снижает потребность в подпитке водой и сводит к минимуму отложение минералов на окружающем оборудовании и зданиях.

Интеграция с сухими и гибридными системами охлаждения

В регионах с дефицитом воды гибридные системы охлаждения объединяют секции испарительного влажного охлаждения с секциями теплообменника сухого воздушного охлаждения в едином конструктивном каркасе. Стальная конструкция уникально подходит для этой гибридной конфигурации, поскольку ее можно спроектировать с гибкостью размеров, позволяющей разместить как зону мокрого заполнителя, так и зону сухого рулона в пределах одной интегрированной площади башни. В проектах в засушливых регионах, таких как Ближний Восток и внутренние районы Австралии, этот гибридный подход использовался для сокращения потребления воды за счет 50–70% по сравнению с традиционными конструкциями, основанными только на испарении, при сохранении приемлемых температур для технологического охлаждения.

Анализ затрат: капитал против перспективы жизненного цикла

Оценка структурных систем градирен исключительно на основе первоначальных капитальных затрат приводит к принятию неверных инвестиционных решений. Тщательный анализ совокупной стоимости владения (TCO) в течение 30-летнего срока службы проекта обычно существенно меняет ранжирование структурных вариантов.

Таблица 3. Ориентировочное сравнение общей стоимости владения промышленной градирни мощностью 5000 RT за 30 лет (затраты в миллионах долларов США)
Категория стоимости Стальная конструкция Бетонная конструкция Структура FRP
Первоначальные капитальные затраты 2,8 миллиона долларов 2,5 миллиона долларов 3,4 миллиона долларов
30-летнее обслуживание 0,9 млн долларов США 0,7 млн долларов США 0,6 млн долларов США
Стоимость простоя (потеря производства) 0,3 миллиона долларов США 0,7 млн долларов США 0,4 миллиона долларов США
Снос по окончании срока эксплуатации (нетто) -0,1 млн долларов (кредит на металлолом) 0,4 миллиона долларов США 0,5 млн долларов США
Общая стоимость за 30 лет 3,9 миллиона долларов 4,3 миллиона долларов 4,9 миллиона долларов

Анализ показывает, что, несмотря на несколько более высокие первоначальные капитальные затраты, чем у бетона, стальная конструкция достигает самая низкая общая стоимость за 30 лет когда время простоя и стоимость в конце срока службы правильно учтены. Более высокая стоимость простоя бетонной конструкции отражает более длительные периоды простоя, необходимые для устранения расколов бетона, восстановления арматуры и восстановления гидроизоляции, которые обычно становятся необходимыми в диапазоне срока службы 15–20 лет.

Сейсмическое проектирование: где превосходна сталь

Для градирен, установленных в сейсмически активных регионах — от Калифорнии до Японии, Чили, Новой Зеландии и Турции — пластичность конструкционной стали является решающим фактором безопасности и экономического преимущества. Способность стали поглощать сейсмическую энергию за счет контролируемой пластической деформации (пластичности) позволяет проектировщикам рассчитывать конструкции на умеренные расчетные силы, полагаясь при этом на то, что сам материал обеспечит резервную способность сверх расчетного события.

Бетонная конструкция, подвергшаяся сейсмическому воздействию, превышающему расчетные, может испытать хрупкий сдвиг или разрушение при сжатии, что может иметь катастрофические последствия и потребовать полной реконструкции. Стальная конструкция, подвергшаяся одному и тому же событию перегрузки, обычно демонстрирует видимую деформацию — прогнутые раскосы или деформированные полки балок — которые может быть отремонтирован специализированным подрядчиком за несколько дней или недель, вместо того, чтобы требовать полной замены. Оценки после землетрясения, последовавшие за событием Тохоку в Японии в 2011 году, зафиксировали многочисленные случаи, когда стальные конструкции промышленных градирен выдерживали незначительные и средние повреждения, поддающиеся ремонту в зонах, где эквивалентные бетонные конструкции требуют полного сноса.

Выбор градирни из стальной конструкции: основные технические требования

Команды по закупкам и инженеры, определяющие стальные градирни, должны определить требования по следующим техническим параметрам, чтобы обеспечить конкурентоспособность и соответствие заявок:

  • Гарантия тепловых характеристик: Температура холодной воды при расчетной температуре по влажному термометру, указанной в процедуре испытаний CTI ATC-105. Запросите сертифицированную кривую тепловых характеристик производителя.
  • Стандарт структурного проектирования: Укажите AISC 360 (США), EN 1993, Еврокод 3 (Европа) или применимый национальный стандарт с указанием точного сочетания нагрузок согласно ASCE 7 или EN 1990.
  • Марка стали и защита от коррозии: Минимальная марка стали, спецификация HDG согласно ASTM A123 (конструкционные элементы) и ASTM A153 (крепежные детали), спецификация системы окраски согласно категории воздействия SSPC или ISO 12944.
  • Проектный срок службы бассейна и пределы качества воды: Спецификация материала и вкладыша раковины; максимально допустимые циклы концентрации; Предельные значения pH, хлоридов и общего количества растворенных твердых веществ, для которых гарантирована конструкция бассейна.
  • Пределы вибрации вентилятора: Максимально допустимая скорость вибрации на вентиляторной панели (обычно 6,3 мм/с (среднеквадратичное значение) согласно ISO 10816-3) и уставка автоматического отключения для защиты от высокой вибрации.
  • Пределы уровня шума: Уровень звуковой мощности (дБ(А)) на указанном расстоянии измерения, подтвержденный процедурой акустических испытаний CTI ATC-128.
  • Условия доступа и обслуживания: Минимальная ширина платформы и мостика (обычно 800 мм в свету), характеристики лестниц согласно OSHA 1910.27 или EN ISO 14122, а также расположение и размеры люков для доступа к бассейну.

Ссылки

  • Институт технологии охлаждения. Стандарт CTI STD-137: Требования к конструктивному проектированию градирен. Хьюстон, Техас: CTI, 2020.
  • Институт технологии охлаждения. CTI ATC-105: Правила приемочных испытаний водяных градирен. Хьюстон, Техас: CTI, 2021.
  • Американский институт стальных конструкций. AISC 360-22: Спецификация для зданий из стальных конструкций. Чикаго, Иллинойс: AISC, 2022.
  • Американское общество инженеров-строителей. ASCE 7-22: Минимальные расчетные нагрузки и соответствующие критерии для зданий и других конструкций. Рестон, Вирджиния: ASCE, 2022.
  • Европейский комитет по стандартизации. EN 1993-1-1: Еврокод 3 – Проектирование стальных конструкций. Брюссель: CEN, 2005 г. (с национальными приложениями, обновленными до 2023 г.).
  • АСТМ Интернешнл. ASTM A123/A123M: Стандартные спецификации для цинковых (горячеоцинкованных) покрытий на изделиях из железа и стали. Вест-Коншохокен, Пенсильвания: ASTM, 2022.
  • ИСО. ISO 14713-1: Цинковые покрытия. Руководящие указания и рекомендации по защите от коррозии железа и стали в конструкциях. Женева: ИСО, 2017.
  • ИСО. ISO 12944-5: Краски и лаки. Защита стальных конструкций от коррозии с помощью защитных окрасочных систем. Женева: ИСО, 2019.
  • Хенкель Г. и Пукориус П. «Механизмы разрушения конструкции градирни и передовой опыт технического обслуживания». Материалы ежегодной конференции Института технологий охлаждения. Сан-Антонио, Техас, 2019 г.
  • Всемирная ассоциация производителей стали. Темпы переработки стали и экологические преимущества. Брюссель: worldsteel, 2023. Доступно по адресу: https://www.worldsteel.org.