超算冷卻系統(tǒng)帶壓開孔注意事項(xiàng)

座落于天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第六大街濱海外包產(chǎn)業(yè)園內(nèi)的國家超級(jí)計(jì)算天津中心，是2009年5月批準(zhǔn)成立的首家國家級(jí)超級(jí)計(jì)算中心，部署有2010年11月世界超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排名第一的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)和“天河三號(hào)”原型機(jī)系統(tǒng)。為全國的科研院所、大學(xué)、重點(diǎn)企業(yè)提供了廣泛的高性能計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等高端信息技術(shù)服務(wù)。

超算天津中心冷卻系統(tǒng)由主備兩套應(yīng)用范圍最廣的水冷卻及應(yīng)急冷卻系統(tǒng)構(gòu)成。其中水冷系統(tǒng)中主管道是由兩條DN600合金管道組成，位于中心一層冷卻機(jī)房內(nèi)，由高壓水泵提供水循環(huán)動(dòng)力。

此次帶壓開孔任務(wù)是增設(shè)支線管道以增加冷卻水流量及流速，帶走超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算時(shí)所形成的熱量，以并達(dá)到超算運(yùn)行的恒定溫度。

主管道材質(zhì)防腐抗壓合金，硬度較高，開孔數(shù)量2個(gè)，開孔位置主管道豎向橫開及橫向橫開各1個(gè)，開孔直徑DN600對(duì)開DN600，其余為焊接管道及束緊橫管等作業(yè)。

1.此次超級(jí)計(jì)算機(jī)冷卻水帶壓開孔工程難點(diǎn)在于：

1.1在于冷卻水循環(huán)過程中，壓力會(huì)隨著主泵停止及運(yùn)行狀態(tài)下溫度與壓力不一致，會(huì)間接造成主管道帶壓開孔過程中水壓變化引起開孔過程中密封不嚴(yán)造成泄漏。

1.2水溫變化由14度至30度不等且溫度變化較快，對(duì)中心鉆及套刀在切削管道時(shí)所形成的熱脹造成部分刀齒夾刀及卡頓現(xiàn)象。

1.3管道材質(zhì)為合金管道，質(zhì)地較硬，對(duì)帶壓開孔刀及中心定位鉆刀頭有著更高的要求，并且要選用膨脹系較小、刀齒鋒利的材質(zhì)來進(jìn)行。

1.4提高帶壓開孔機(jī)鉆桿轉(zhuǎn)速，降低進(jìn)刀速度，以便快速和均勻切削，在內(nèi)壁形成光滑且不容易腐蝕的表面。

2.通過以上幾點(diǎn)特殊的工程要求，需要對(duì)公司的帶壓開孔機(jī)鉆體、鉆桿、帶壓開孔刀及中心定位鉆進(jìn)行改制，部分關(guān)鍵部件進(jìn)行了特殊定制加工。

2.1改進(jìn)帶壓開孔刀及中心定位鉆刀齒的材料，選用以鎢鋼為基體，加入釩、鉻等材料的合金并進(jìn)行低溫打磨，以便提高開孔速度時(shí)有較高的硬度。

2.2對(duì)合金管道進(jìn)行提前焊接，并做好管道壁開孔加強(qiáng)作業(yè)。

2.3由于帶壓開孔刀重點(diǎn)增加，因此改造并縮短鉆桿以減少伸縮開孔變形，并同時(shí)對(duì)鉆桿進(jìn)行強(qiáng)化加粗工藝處理。

2.4對(duì)液壓馬達(dá)重新按照流量、壓力進(jìn)行選型，在變速箱主體不變的情況下，提高20%轉(zhuǎn)速。同時(shí)降低帶壓開孔機(jī)進(jìn)刀量，以便達(dá)到光滑防腐效果。

2.5加強(qiáng)帶壓開孔機(jī)密封，以應(yīng)對(duì)急速變化的水溫。另外，密封墊應(yīng)選用適應(yīng)溫度變化較大的金屬密封墊。

天河超算中心的主副冷卻水管道由于壓力泵的運(yùn)行，在循環(huán)水不足的情況下可能會(huì)造成開孔負(fù)壓等情況，這些都在帶壓開孔工程前制定的《帶壓開孔作業(yè)應(yīng)急預(yù)案》及《帶壓開孔危險(xiǎn)源辯識(shí)》方案中有所表述和解決方案。

方案于2021年9月初上報(bào)中心進(jìn)行專家論證與審批。

方案審批后于16日進(jìn)行了帶壓開孔作業(yè)，由于機(jī)房內(nèi)空間相對(duì)狹小，設(shè)備及管件安裝全部由人工完成。