超算冷卻系統帶壓開孔注意事項

座落于天津經濟技術開發區第六大街濱海外包產業園內的國家超級計算天津中心，是2009年5月批準成立的首家國家級超級計算中心，部署有2010年11月世界超級計算機TOP500排名第一的“天河一號”超級計算機和“天河三號”原型機系統。為全國的科研院所、大學、重點企業提供了廣泛的高性能計算、云計算、大數據、人工智能等高端信息技術服務。

超算天津中心冷卻系統由主備兩套應用范圍最廣的水冷卻及應急冷卻系統構成。其中水冷系統中主管道是由兩條DN600合金管道組成，位于中心一層冷卻機房內，由高壓水泵提供水循環動力。

此次帶壓開孔任務是增設支線管道以增加冷卻水流量及流速，帶走超級計算機運算時所形成的熱量，以并達到超算運行的恒定溫度。

主管道材質防腐抗壓合金，硬度較高，開孔數量2個，開孔位置主管道豎向橫開及橫向橫開各1個，開孔直徑DN600對開DN600，其余為焊接管道及束緊橫管等作業。

1.此次超級計算機冷卻水帶壓開孔工程難點在于：

1.1在于冷卻水循環過程中，壓力會隨著主泵停止及運行狀態下溫度與壓力不一致，會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，對中心鉆及套刀在切削管道時所形成的熱脹造成部分刀齒夾刀及卡頓現象。

1.3管道材質為合金管道，質地較硬，對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、刀齒鋒利的材質來進行。

1.4提高帶壓開孔機鉆桿轉速，降低進刀速度，以便快速和均勻切削，在內壁形成光滑且不容易腐蝕的表面。

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

2.1改進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行低溫打磨，以便提高開孔速度時有較高的硬度。

2.2對合金管道進行提前焊接，并做好管道壁開孔加強作業。

2.3由于帶壓開孔刀重點增加，因此改造并縮短鉆桿以減少伸縮開孔變形，并同時對鉆桿進行強化加粗工藝處理。

2.4對液壓馬達重新按照流量、壓力進行選型，在變速箱主體不變的情況下，提高20%轉速。同時降低帶壓開孔機進刀量，以便達到光滑防腐效果。

2.5加強帶壓開孔機密封，以應對急速變化的水溫。另外，密封墊應選用適應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行，在循環水不足的情況下可能會造成開孔負壓等情況，這些都在帶壓開孔工程前制定的《帶壓開孔作業應急預案》及《帶壓開孔危險源辯識》方案中有所表述和解決方案。

方案于2021年9月初上報中心進行專家論證與審批。

方案審批后于16日進行了帶壓開孔作業，由于機房內空間相對狹小，設備及管件安裝全部由人工完成。