冷却塔风机的节能及安全控制研究.docx

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就循 环 水设 备 管理 情 况看 ，无论 是 从设 备 的数
量 、维修工作量 、耗电量等哪个方面来讲 ，冷却塔
风机 都 占有 很大 比重 。风 机 台数 占车间设 备 总 量 的
５ ％ ， 维 修 工 时 占总 量 的 ６ ％ ， 电 耗 占总 量 的 ７ ０ ２ ％ 。如何 在节 能 降耗 、减少 劳 动力 的情 况 下来 保 ２ 证设 备 的长 周期 运 行 ，必 然 要应 用先 进 的科 学 技术 及 管 理方 法 Ｉ。 自 １９ ２ １ ９ ３年 开 始 ，笔 者单 位 与 中科 院 工程 热物 理所 合 作 ，共 同研 制 开发 了风机 节 能 自

空调水系统中的冷却塔节能性摘要：随着生活水平的提高，制冷系统应用越来越普遍，技术日趋成熟，制冷效率逐步提高，但冷却塔的节能问题经常被忽略。

结合江苏凤凰数据中心冷电联供分布式能源项目冷却塔群控系统的优化实践，从运行方式改变、控制策略优化等方面阐述冷却塔高效应用的节能措施。

关键词：空调水系统；冷却塔；节能引言空调系统冷却塔容量、循环水泵及风机的设计选型依据为夏季最大空调负荷工况。

目前普遍采用的是冷却塔台数控制策略，即一机对一塔，通过控制冷却塔风机的开启数量间接控制冷却塔出水温度。

冷却塔风机停止运转时，冷却塔的水阀并不关闭，部分冷却水流经风机关闭的冷却塔，形成旁通，掺混后使得冷却水的实际出水温度较高。

冷水机组的功率比冷却塔的功率大得多，冷却塔出水温度受到冷却塔进水温度、室外空气湿球温度、冷却塔循环水流量及冷却塔风量的影响，通过调节冷却水循环水流量、风机运行速率、旁通阀开度，降低冷却水出水温度，使之接近室外空气湿球温度，在满足空调负荷的前提下尽可能提升冷水机组效率，是空调系统高效节能运行的关键。

1冷却塔工作原理一般情况下，冷却塔通过两种方式进行换热，即热传导和蒸发散热。

本文针对横流式冷却塔进行研究，此类型冷却塔以蒸发散热为主，传导散热为辅。

由于热传导换热速度与换热面积及温差成正比，所以当温差固定时，提高传导换热量需要增加换热面积；蒸发散热速度与水表面的水汽扩散速度成正比，而扩散速度与水的表面积、空气湿度、空气流量成正比，由于空气湿度是不可控因素，所以提高蒸发换热量需要增加换热面积和提高通风量。

冷却塔运行时，除蒸发散热带走部分冷却水外，还有部分小水滴随空气流动进入大气，即水的飘散损失，风量越大、风速越高，飘散损失的水量越大。

2冷却塔的基本控制要求冷却塔的优化控制，需要从空调系统的整体出发，控制好冷却水出水温度，保证冷水机组高效运行，从而实现系统的节能。

冷却塔的基本控制要求为：降低冷水机组冷却水进出水温度，保证冷水系统的正常运行。

凉水塔风机驱动系统节能的问题和策略1 概述中国石油宁夏石化分公司二化循环水共有冷却塔11间，设计能力为每台4000m3/h。

冷却塔采用风冷形式冷却循环水：从系统经过各换热器回来的循环水（热水）回到冷却塔上，由分配管到布水槽再经喷头自上而下流到塔池，风机抽进的冷空气自下而上与热水在塔内进行换热，将热水冷却后再循环送到各换热器。

风机的驱动采用传统的电机带动减速机驱动风机转动。

循环水流程示意如下：图12 问题的提出现循环水系统已运行多年，其中冷却塔风机电机和减速机故障较多，维修困难且费用较高，每年消耗的电量也很大，对节能降耗、降低生产成本产生很大影响。

为此，计划通过设备更新改造，降低生产成本。

传统的电机驱动减速机带动风机转动，与新型节能的冷却塔专用水轮机相比能耗较高，为了节约能源，降低成本，增加效益，有必要对原有的循环水冷却塔风机驱动系统进行技术改造，用冷却塔专用水轮机取代电机。

从原来的驱动风机改变成高效的水力驱动，在保证循环水冷却温度的基础上，不改变凉水塔冷却效果，但却很好地达到节电降耗的目的。

3 可行性研究3.1 原理介绍水动风机是以水力驱动风机，而不是传统的电力。

在水动风机冷却塔中，是以水轮机取代电机作为风机动力源。

水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程。

水轮机的输出轴直接与风机相连，进而带动风机旋转。

通过水轮机的水在剩余动能和势能的作用下再流向布水器，完成布水。

在冷却塔的循环水泵系统设计的热力学、传热学计算中，从换热设备热负荷、换热面积到冷却水需求量的各个环节，由于考虑到设备和系统管道的阻损，一般都要放一些设计余量，在水泵选型时还要在此基础上再乘1.1～1.3倍作为水泵选型的依据，而在具体选型时往往很难凑巧选到参数完全一致的水泵，根据就高不就低的原则，一般选择扬程较大的水泵，由于上述几种情况的叠加，因此在水泵循环系统中都存在着大量的富余扬程和流量。

由于配用的拖动电动机一般定位于最大工作能力情况下，而大量的生产场合由于功率需求始终处于变动状态，普遍采用阀门调节的方式，也就是在输送流体的管道上利用改变阀门的开度来调节泵的流量。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 1994 年 6 期《 北京节能》起止页码：41-42 页PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 浅谈普通玻璃钢冷却塔的高效运行范为革冷却水系统节能运行模块总体原则： 在保证冷凝器正常运行条件下，应尽可能降低冷却水温度，充分利用免费冷却能源，以提高 冷机的 COP，同时保证冷却系统电耗最小。

优化冷却塔出水温度： 冷却塔出水温度的主要影响因素：冷却塔入口空气湿球温度、流经冷却塔的空气流量、冷却 塔进水温度、冷却塔水流量。

冷却塔的水温依据周围空气的湿球温度来调节，冷却塔的换热 只和室外空气的湿球温度有关， 运行效果良好的冷却塔的出水温度最低可以达到只比湿球温 度高 3～5℃，因此只要室外湿球温度足够低，冷却塔就可以产生足够低的水温，满足过渡 季供冷的需要。

优化冷却塔风机启停 每台冷却塔风机的启停根据冷冻机开启台数、室外湿球温度、冷却水温度、冷却水泵开启台 数来确定。

冷却塔风机变频控制 冷却塔风机可采用变频装置， 以降低冷却塔风机所耗功率。

当冷却塔出水温度高于设定值时， 加大风机运行频率，提高转速，使冷却塔出水温度趋于设定值。

冷却水泵变频控制 冷却水泵变频一方面时为了消除冷却水泵选择过大而多耗电能， 另一方面也是为了更好地适 应低负荷的要求。

其控制方式可以采用定压力运行。

性能的评价简介： 通过冷却塔验收试验或性能试验整理出结果，应对该冷却塔的性能作出评价。

评价 的指标，决定于所采用的评价方法，有以冷却出水温度 ，或以冷却能力 (实测经修正后的 气水比与设计时气水比的比值)作为评价指标，也有用其它的评价指标。

下面介绍几种目前 国内外常用的冷却塔性能评价方法。

关键字：冷却塔 评价指标 性能评价 通过冷却塔验收试验或性能试验整理出结果， 应对该冷却塔的性能作出评价。