冷卻塔風(fēng)機的節(jié)能改造注意事項
冷卻塔的高效率和低能耗是冷卻塔技術(shù)發(fā)展的永恒目標(biāo)。水力風(fēng)機冷卻塔是一種新型節(jié)能環(huán)保的改進(jìn)型冷卻塔，近年來逐漸應(yīng)用于國內(nèi)企業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，得到了大力推廣和市場認(rèn)可。
在為典型的冷卻塔設(shè)計和選擇泵時，為了確保流速，必須考慮水泵的效率以及電機的啟動扭矩。因此，頭部不宜過大，選擇電機往往就像“大馬拉小車”，造成相當(dāng)大的能量浪費。根據(jù)行業(yè)調(diào)查，冷卻塔的循環(huán)水壓頭一般為5-8m，而配水所需的壓頭通常不超過3m，多余的壓頭尚未得到充分利用。
針對這種情況，液壓風(fēng)機的設(shè)計應(yīng)運而生。所謂的水驅(qū)動風(fēng)扇是一種由水輪機而不是電動機驅(qū)動的風(fēng)扇，用于熱交換，前提是冷卻塔本身有足夠的剩余水頭。水輪機的結(jié)構(gòu)簡單，主要工作部件是葉輪。葉輪從流體中接收能量，使其旋轉(zhuǎn)，并將進(jìn)水的多余壓頭轉(zhuǎn)化為動能，作為電機的替代品。通過使用水輪機而不是電機來驅(qū)動風(fēng)扇，只要水輪機的軸功率與電機的軸功率相同，就可以實現(xiàn)相同的冷卻效果，降低塔的功耗。塔架的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和冷卻原理不需要改變，水輪機具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、噪音低、使用壽命長、安全高效等優(yōu)點。
然而，并非所有機械通風(fēng)冷卻塔都可以加裝水力風(fēng)扇，也并非所有項目或操作條件都適合使用水力風(fēng)扇冷卻塔。水力風(fēng)機冷卻塔在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用需要一定的客觀條件。只有滿足應(yīng)用條件，才能達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的效果和預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
由于水輪機旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力來自循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的剩余壓力，即水泵的剩余水頭，為了分析水輪機在循環(huán)冷卻水體系中的應(yīng)用條件，有必要對循環(huán)冷卻水的能耗進(jìn)行具體分析。
用水輪機代替冷卻塔電機的必要條件是冷卻塔的進(jìn)水有足夠的能量。一般來說，進(jìn)水功率的計算公式為：
P(kW)=9.81 x入口流量Q(m3/s)x入口壓頭H(m)
冷卻塔的入口壓頭H由水壓、塔高和噴水力的總能耗決定。其中，水壓能耗與水力風(fēng)機冷卻塔的應(yīng)用密切相關(guān)。水壓能耗是指整個循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的水頭損失。水頭損失包括設(shè)備、管道、閥門和開式水箱泄壓。此外，水壓能耗還包括設(shè)計時保留的整個循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計剩余容量，這是水力風(fēng)機冷卻塔應(yīng)用的動力源。
通常，循環(huán)冷卻水的設(shè)計必須保持一定的適當(dāng)余量，通常在5%左右，以應(yīng)對設(shè)備老化、管道結(jié)垢等因素對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供水能力(包括水量和壓力)的負(fù)面影響。使用水力風(fēng)機冷卻塔不應(yīng)占用這部分剩余，而應(yīng)使用額外的剩余，否則會影響系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，并對傳熱設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。
由于冷卻塔的入口壓頭來自循環(huán)水泵，如果入口壓頭不足，在水泵過程中增加一臺水輪機不僅會增加循環(huán)水泵的能耗，還會增加系統(tǒng)阻力，降低換熱效率，嚴(yán)重影響換熱設(shè)備的正常運行。因此，要求進(jìn)口壓頭在通過水輪機后，有足夠的余壓來完成配水和其他管道損失，即水泵的剩余壓頭必須滿足水輪機的能量要求，才能進(jìn)行液壓風(fēng)機的改造，真正達(dá)到節(jié)能效果。
作為一種新型節(jié)能環(huán)保的改進(jìn)型冷卻塔，水驅(qū)風(fēng)機冷卻塔的優(yōu)點是：
節(jié)能。該塔架用水輪機代替了風(fēng)力渦輪機電機，通過利用進(jìn)入塔架的水壓節(jié)省了風(fēng)力渦輪機的運行功耗。
沒有噪音。水輪機的能量轉(zhuǎn)換在水流通道內(nèi)完成，消除了冷卻塔機械動力的噪聲源，降低了冷卻塔的噪聲。
高效。渦輪軸的功率可以達(dá)到葉片軸的功率，而不需要像電動機那樣的額外功率來應(yīng)對不足的啟動電流。
使用壽命長。該水輪機結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和更換，長期運行無損壞。
安全。它不僅可以用于濕腐蝕和防爆風(fēng)險高的地區(qū)，而且對管道系統(tǒng)也有一定的調(diào)壓作用。
安裝液壓風(fēng)扇并非易事。它不僅要求水輪機的高效率，還要求能夠直接驅(qū)動風(fēng)扇，以具有良好的可靠性和使用壽命。驅(qū)動水輪機的能量來自水泵的剩余水頭。如果剩余水頭不足，安裝了水輪機，將增加額外的阻力，從動風(fēng)扇可能無法達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致冷卻效果不足。水輪機本身不會從稀薄的空氣中產(chǎn)生能量，但對于一些設(shè)計裕度過大的冷卻塔來說，它確實可以在回收一些能量方面發(fā)揮作用。
此外，系統(tǒng)中的循環(huán)水量會根據(jù)生產(chǎn)需要隨時變化。因此，為了避免水泵揚程過大，可能導(dǎo)致進(jìn)水壓力過高和風(fēng)機轉(zhuǎn)速過快，特別是在氣象條件有利于冷卻塔時，導(dǎo)致冷卻水溫度過低，影響系統(tǒng)安全，需要在冷卻塔的進(jìn)水管和補水管之間安裝旁通閥。
水驅(qū)動風(fēng)扇冷卻塔完全依靠液壓動力來控制冷卻塔的進(jìn)水口，其自動控制能力和可調(diào)性相對較差。建議在進(jìn)氣歧管上安裝可遠(yuǎn)程控制的電動流量控制閥、壓力表、流量計等，必要時可根據(jù)生產(chǎn)需要直接控制和管理。
對于大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)使用多套冷卻塔時，建議在多套冷卻塔內(nèi)只安裝一個或兩個水驅(qū)動風(fēng)扇冷卻塔，其余仍使用傳統(tǒng)的電機驅(qū)動冷卻塔，因為電機驅(qū)動冷卻塔比水驅(qū)動風(fēng)扇冷卻塔的可靠性和穩(wěn)定性更高。
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