提要:通过对3台循环水冷却塔风机年运行情况分析,提出了采用变频控制器对各冷却塔风机进行循环变频调速的方案,并对其进行节能分析,可获得显著的经济效益。
关键词变频调速冷却塔风机冷却塔进水温度冷却塔出水温度
1循环水冷却塔运行概况
我公司供水厂共有3个编号分别为1#,2#和3#循环水冷却塔。各生产装置返回的循环热水用泵输送到这些塔内,通过塔内的填料增加热水与空气接触面积和时间,促进热水与空气进行热交换,使循环水冷却。从而获得各生产装置所需循环水温度≤32℃的冷水。当环境温度升高时,启动冷却塔内的轴流风机实行强制通风,加快冷却塔填料上循环水气相与液相的热交换。每个冷却塔内装设1台轴流风机,其直径为8500mm,由电压为380V,额定功率为160kW的4*异步电机驱动。电机和风机之间采用恒定减速比的减速机直联,塔内不装设节流阀。因此轴流风机的转速与风量是不可调的。3个塔的总处理能力达8000m3/h,远大于各生产装置*大需求量总和6600m3/h,1998年度各塔的运行参数详见表1与表2。郑州中鑫自化设备限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中* 维修电话：0371-60133978 13837132021
2冷却塔风机采用变频调速节能方案
2.1风机节能可行性分行
表1各塔运行参数统计表
塔编号
1
2
3
处理能力(m3/h2)
2000
3000
3000
电机电流(A)
250
200
220
电机电压(V)
380
380
380
功率因数(cosφ)
0.87
0.87
0.87
电机输入功率(kw)
143
115
128
电功率单耗(kW/m3)
0.0715
0.0383
0.042
由表1所示的数据知：1998年度冷却塔风机全部运行期间,冷却塔进水温度的*高温度平均值分布在34.5℃～38℃内；循环水经冷却后,冷却塔出水温度的*高温度平均值分布在27.6℃～28.8℃内,其较各生产装置所需冷却水温度32℃低3.2℃～4.4℃；并可知在同时满足冷却塔进水温度低于*高热水温度平均值及冷却塔出水温度低于*高冷水温度平均值这*条件下,单台风机全年的运行时间为2705h。若采用变频控制器调节风机转速,改变风机风量,可使冷却塔出水温度提高2℃～3℃的情况下,仍能满足冷却塔出水温度≤32℃的工艺要求,这显然可节省电能。根据厂*所提供的：a.出水与空气湿球温度及冷却塔进水温度关系曲线图；b.进出水温差与空气湿球温度及风机轴功率百分比关系曲线图；以及表2的有关数据,通过工艺计算得风机的不同月份节能潜力及收益值.
注：收益率＝可运行时间×风机节能潜力×0.56元/kW?h×*;表中P＝120.5kW；总收益值=8.883万元。
由表3可知各冷却塔风机节能潜力为40%～54%。
2.2风机变频调速实施方案探讨
2.2.1系统结构
由P∝n3知：风机节能的*佳方案是控制风机转速,可通过改变电机控制系统来调节电机运行转速,从而达到控制风机转速的目的。由于3台风机驱动电机功率均为160kW,可采用1台变频控制器循环方式运行.
该系统由2部分组成：变频回路：1台变频器,空气开关Q1,交流接触器C1、C2、C3和自动运行控制回路及信号报警回路组成变频循环运行回路;工频回路：空气开关Q2、交流接触器C4、C5、C6和热继电器T1、T2、T3以及手动运行控制回路等构成工频(50Hz)运行回路。
2.2.2运行方式
正常状态,转换开关QK切至自动运行回路,由温度传感器测定冷却塔出水温度,转换成标准的电流信号,送至变频器的温度*测器,用于控制冷却塔风机转速,改变风机的风量,从而改变冷却塔出水温度；当1台风机运转频率接近工频运行仍不能满足要求时,将此变频运行风机改为工频运行,再变频启动另1台风机,直到满足各生产装置所需的循环水温度≤32℃为止。整个控制系统为*个闭环调节系统。根据工艺要求,自动确定电机是变频运行或是工频运行,并做到*先运行的风机*先切除,各电机循环运行,从而延长设备使用寿命。当变频器出故障时,将转换开关QK切换至手动状态,3台电机运行在工频状态仍可满足运行要求。
采用变频器调速的方法,改变了以往电机的开、停仅为手动控制的单*工频运行方式,从而避免为满足冷却塔出水水温≤32℃,必须使1台或几台风机均处在工频状态下运行,而造成水温过低,形成不必要的能源浪费。采用变频调速运行方式,提高了水温控制的准确性,并可实现平滑启动电机,使3台电机循环运行,从而提高电机的使用寿命。
3风机节能经济分析
(1)由表1所示的冷却塔运行参数可知：1＃塔的处理能力只是2#或3#塔的66%,但其处理1m3/h热水风机电功率单耗确是2#塔与3#塔风机电功率单耗之平均值的1.783倍(即其大0.0313kW/m3/h),其原因是该塔填料仍为旧式低效填料,若将1#塔填料改用与2#塔相同性能的新型高效填料,则每小时处理能力就可提高1000m3。如按1#塔处理量为2000m3/h计算,每小时节电2000×0.0313＝62.6kW,节能效果相当可观。1#塔每年运行时间为3000h,更换填料需投资约45万元。郑州中鑫自化设备限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中* 维修电话：0371-60133978 13837132021
收益率＝3000×62.6×0.56/45×104×*＝23.37％。
(2)采用变频调速方案,根据表3可得每年总收益值为8.883万元,实施变频控制需要投资约15万元,收益率=8.883/15×*＝59.2％,约1.7年就能收回投资额,另外设备的折旧率大大降低,可见节能效果显著。