水轮机取代电动机改造冷却塔技术

2012年10月内蒙古科技与经济Octo ber 2012　第19期总第269期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .19T o tal N o .269采用水轮机代替电机的节能改造付永生(久泰能源内蒙古有限公司,内蒙古准格尔旗　010319) 摘　要:采用水轮机代替电机驱动循环水冷却塔风机运行,极大地利用了原循环水系统的富余流量和富余扬程,实现了冷却塔风机的无电化运行,节能效果显著,值得向社会上用冷却塔的企业推广。

关键词:水轮机;代替;电机;节能改造 中图分类号:T K73 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)19—0117—01 久泰能源内蒙古有限公司的循环水冷却塔,原冷却塔设备厂家提供的是4500m 3/h 冷却塔,所配风机电机为200kW;为了节能降耗,公司决定进行技术改造,用水轮机代替电机来驱动冷却塔风机。

水动风机顾名思义就是以水力驱动风机,而不是传统的电力。

在水动风机冷却塔中,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。

改造后,水泵提供的循环水经过水轮机并带动其旋转。

水轮机的输出轴直接与风机相连,进而带动风机旋转。

1　系统各单元的实际运行参数和工作状况1.1　循环水泵型号900S -45;系统向外供水压力:0.48MP a 。

出口阀门开度:全开;额定电压:10000V 额定电流:105.7A;实际电流:85A 。

1.2　换热器部分换热器压力要求:0.4M Pa;换热器阀门开度:全开。

1.3　风机部分电机额定功率:200kW;额定电压:380V;电机额定电流:355A;实际电流:220A 。

1.4　冷却塔部分方形逆流,3台;设计流量:4500m 3/h;实际温差:9℃;上塔管径:DN 900;上塔阀门开度:30°;系统回水压力:0.28M Pa ;上塔压力:0.2M Pa 。

冷却塔水轮机驱动风机技术综述冷却塔水轮机驱动风机技术综述摘要：冷却塔中耗能主要在于：水循环回路中的泵送装置以及冷却塔上带动空气流动的风机的驱动电机。

而于20世纪后期出现了这样一种技术：为了减少这两处的总耗能，在冷却塔上部的循环管道上安装一个水轮机，回收循环冷却水的富余扬程，再用这部分回收的能量去驱动冷却塔上方的风机旋转，以减少驱动电机的耗能。

这种技术于21世纪得到了快速的发展，对于水轮机冷却塔的发明专利越来越多。

关键词：冷却塔；水轮机；风机；节能；驱动一、冷却塔水轮机驱动风机技术分析传统的冷却塔一般都是用电动机来驱动冷却塔的风机，风机的抽风使进入冷却塔的水流快速散热冷却，然后由水泵加压将水流输送到需要用水冷却的设备使用后再引入冷却塔冷却，达到冷却水循环使用。

由于工业冷却水再热交换设备和冷却塔之间的循环使通过水泵来驱动的。

因考虑可靠性等多种因素，这种系统的水泵有大量富余扬程和流量，主要表现在：工程设计时考虑到安全生产，都会在满足最大需求水量的基础上加至少10%-20%的余量来确定水泵的流量；以及一般的工艺工程会在克服计算出的阻力数值的基础上至少加10%-20%的余量来对水泵选型；而冷却塔上的风机又使用外接驱动设备来驱动，则又将损耗一部分能量。

但在冷却塔的风机下方或者附近设置一个水轮机，该水轮机用来回收上述两种富余能量，并用以驱动冷却塔的风机，则大大节约了驱动风机所用的电能，同时也能满足换热设备的工艺要求。

二、冷却塔水轮机相关专利文献的检索与统计分析于中文专利文献摘要库CNABS中，对于冷却法塔水轮机相关技术检索，得出的结果为277篇专利文献。

对相关文献的申请年份进行统计，截止至2014结果如图1：图1 历年专利文献量由图1可知，从2005年开始至2009年，冷却塔水轮机技术的专利文献量逐年迅速增长，于2010年有所下降之后，又开始新一次迅速增长，而2013年文献量相对较少的原因可能是有一部分的申请还未被公开。

冷却塔水轮机技改造分析
文档中要有一定的实
技术改造分析
1、常见的技术改造方案
1.1基于水泵改造
原始系统中常用的水泵是采用机械传动方式，使用小功率的电机驱动，从而在供汽期间减少设备的耗能。

技术改造中可以采用电动泵，根据设备
的性能参数选用合适的电动泵，采用变频调速，可以实现节能效果。

此外，还可以采用节流泵，利用多级单级膜片或者多级多级膜片结构，构成的节
流泵可以实现一定的节能效果。

实例：一家有机械传动泵的常规冷却水轮机的锅炉，在经过技术改造后，采用Y2系列电动泵和多级膜片节流泵相结合，实现了节能效果：单
台机组每小时的供汽量由原来的65t/h提升到84t/h，电动机耗电量由原
来的16.8KW降低到12.8KW，节约电能量4KW。

1.2基于水路改造
水路改造是由于冷却塔水轮机的特殊性而重点考虑的改造，包括水路
的减速调节设备，例如水泵、涡轮、节流阀等，其可以有效地调节水路的
流量，从而减少冷却塔水轮机的耗水量，最终实现节能效果。

表 1 三套循环水系统的参数表
参数 系统 一期循环水系统 二期循环水系统 三期循环水系统
循环水泵出口压 力（MPa） 0. 21 0. 29 0. 23
进入冷却塔前的 回水压力（MPa）
0. 10 0. 15 0. 12
循环水流量 （m3） 1000 1650 1100
1 冷却水塔的工作原理
在开式循环水冷却系统中，经过换热后温度较高的循环水 回水从冷却水塔顶部通过安装在塔顶的布水器均匀喷淋在塔 内填料上，依靠重力穿过填料流向塔底，安装在塔顶的电动风 机旋转，从塔底抽进塔外的冷空气自下而上与被冷却循环水在
并非所有的冷却塔都可采用水轮机进行改造，水轮机转动 的原动力来源于循环水冷却系的余压，即水泵的富余扬程， 因此要分析水轮机应用于循环水冷却系统的条件，就必须对循 环水冷却系统的余压进行分析。
用水轮机代替电动马达的必要条件是冷却塔进水具备充 足的能量，通常情况下，进水功率的计算公式为：
P（kW）=9.81×进水流量 Q（m3/s）×进水压头 H（m） 冷却塔进水压头 H 是由水压能耗、塔高度和布水喷射力共 同所需总和来确定的，其中与水轮机冷却塔应用密切相关的是 水压能耗，水压能耗是指整个循环水管网系统所产生的水头损 失，包括设备、管路、阀门、敞开水池泄压等水头损失。另外，水 压能耗还包括在设计时所保留的整个循环水管网系统的设计 富裕能力，而该设计富裕能力也就是水轮机冷却塔应用的动力 来源。
112
2019 年 10 月
设备运维
塔内填料中逆向接触进行热量交换，冷却后的循环水进入塔底 通过管线回到循环水池中继续循环，其工作原理如图 2。
图 2 循环水冷却塔工作原理
2 循环水系统余压利用
在终端三套循环水系统运行过程中，生产人员发现循环水 回水进冷却水塔的余压较高，实测后达到了 0.1～0.15MPa，如 果能利用水轮机将这一部分余压利用起来，代替目前使用的电 动马达进行循环冷却水的冷却，对终端的绿色生产和节能降本 有着重要的意义。

循环水系统冷却塔节能及增加风量技术作者：吕纪烈来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期摘要：常规循环水系统冷却塔风机的驱动由电机来实施的，需消耗一定的能耗，现可通过一种新型的设备即水轮机来代替电机，从而达到节能的目的，水轮机的动力来源是循环水系统中的富余能量即富余压力，是富余压力的转移而不是增加水泵的供水压力，因此不会改变系统的流量和水泵的能耗。

本文根据兰花科技创业股份有限公司新材料分公司循环水系统的运行参数，对系统的流量及压力进行综合分析，使系统残存的能量被水轮机充分回收利用并驱动风机达到额定转速，从而达到高效节能目的。

关键词：冷却塔；水轮机；回水压力；量身定制0 前言冷却塔节能改造的成败与否很大程度上取决于前期是否充分技术论证，也取决于改造所用的节能设备水轮机参数能否与冷却塔运行参数之间达到理想的匹配，即“量身定制”。

本文研究内容涉及兰花科技创业股份有限公司新材料分公司循环水系统6台4900m3/h冷却塔，工程实施的内容是通过对系统装置的优化处理，将装置高所产生的回水压力即势能合理有效地转移给配套设计的水轮机，达到回收能量的目的，整个改造过程不会对原系统的的运行工况产生任何不利影响。

1 水轮机设计理论依据1.1 轴功率匹配原则当水轮机做功输出轴功率W水≥原风机运行所需轴功率W电，则改造后水轮机驱动风机转速可达到原风机转速的要求。

1.2 水轮机输出轴功率公式水轮机输出轴功率理论公式：W水= g×Q×H×η水式中：g -水容重（9.81×103kg/m3）H-水轮机做功压力（mH2O）Q-水轮机进水流量（m3/S）η水-水轮机效率1.3 风机额定转速时所需轴功率公式W电=×I×V×COSφ×η电机×η减速机×η传动轴式中：I-电机运行电流（A）V-电机运行电压（V）COSφ-电机功率因数η电机-电机效率η减速机-减速机效率η传动轴-传动轴效率2 改造实施前系统工况3 改造过程论证冷却塔节能改造只有在“水轮机输出轴功率≥原电机输出轴功率”的基础条件下，才具备实施成功改造的技术条件。

额 定 转 速 １９ｒ ｉ ， ４ ｍ ｎ 目前 全 厂 水 轮 机 转 速 只能 达 到 ／
ｌ ８ ｒｍｉ ３ ／ ｎ。
６ 改造后运行效果
６１ 节 能 ．
由于 水 轮 机 旁路 设 置 了蝶 阀 ， 门 关 闭不 严 ， 阀 存
有漏 量 ， 因此 有一 部 分 水没有 通 过 水轮 机做 功 直接 进 入 了布水 管 。 陔项 目改 造后 ， 行 平 稳 ， 为具 有 同类 装 置 的 运 可 相 比传 统 的电动 风 机 水轮 机 能 达到 １０ ０ ％的技 能
１ ２ｋ 。 ３ Ｗ
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 ， 成布水 。 完
３ 工艺流程简介
正 常 情 况 下循 环 水 回水经 过 回水 总管 进 入 冷却
塔 ， 过布 水 管 后经 由填 料完 成 冷却 过 程 ， 却 塔 上 通 冷 部 由 电动机 带 动传 动 轴 和 减速 箱 从 而 驱动 风 机 桨 叶 旋 转 完 成风 量 的供 给 。改 造 后循 环 冷却 水 回水 经过
２０ 年 ５ ０９ 月份 ， 步设 计 完成 ； 初
２０ 年９ ０９ 月份 ， 工 图设 计 ， 备 采 购 ； 施 设
２ ００ ４ 份 ， ０ １年 月 施工 完 成 ； ２ １年５ 份， ００ 月 调试 完成 。
７ 存在问题及结论
水 轮 机 转 速 没 有 电 动 风机 高 。传 统 的 电动 风 机
排 干 。循 环 水 回水可 通 过新 增 设 的 旁路 直 接 供水 到
布 水器 布水 ， 或通 过 未改 造 的老塔 上塔 水管 的旁 路管
直接 进入 塔底 水池 ， 靠寒 冷 的空气 实现 自然温 降 。 依

冷却塔水轮机技改造分析冷却塔水轮机技改造是指对冷却塔中使用的水轮机进行技术改造，以提升其性能、效率和运行稳定性的过程。

水轮机作为冷却塔的核心部件，对于冷却塔的性能和效率起着至关重要的作用。

通过技术改造，可以进一步提高水轮机的工作效率，减少能耗，降低运行成本。

技改的核心目标是提高水轮机的工作效率。

在冷却塔中，水轮机的主要作用是将进入冷却塔的冷却水能量转化为机械能，用于驱动冷却塔设备的运行。

提高水轮机工作效率可以增加功率输出，降低热耗损，减少能源消耗。

对于冷却塔来说，这意味着能够更高效地完成冷却水处理任务，并减少对其他能源的需求，进而降低运行成本。

水轮机技改的一项重要措施是改善叶轮设计。

叶轮是水轮机的核心部件，其设计直接影响水轮机的工作效率。

通过对叶轮的重新设计和优化，可以使叶轮的流线型更为合理，提高水流在叶轮中的传导效率，减少水流能量的损失。

此外，根据冷却水的流量特点，可以调整叶轮的叶片角度和数量，以提高水轮机的适应性和稳定性。

另一项关键技改措施是改进水轮机的启动控制系统。

冷却塔的水轮机需要经常进行启停操作，因此启动控制系统的性能和效能对于水轮机的运行稳定性至关重要。

通过引入高性能的启动控制设备和科学合理的控制策略，可以实现水轮机启动过程的平稳、快速和可控，减少启动对水轮机的冲击和损伤。

此外，改善水轮机的润滑和冷却系统也是技改的重要内容。

水轮机的润滑和冷却系统对于其运行安全和寿命起着至关重要的作用。

通过改进润滑和冷却系统，可以提高水轮机的运行稳定性，减少摩擦和热量损失，延长水轮机的使用寿命。

最后，技改过程中需要进行水轮机的性能测试和效果评估。

通过对水轮机的性能指标进行测试和评估，可以验证技术改造的效果和优劣，并进一步优化改造措施。

根据实际的工作情况，可以对技改措施进行调整和改进，以使水轮机的工作效率和稳定性得到最大程度的提高。

总之，冷却塔水轮机技改造是提升冷却塔性能和效率的重要手段。

通过改善叶轮设计、改进启动控制系统、优化润滑和冷却系统等措施，可以进一步提高水轮机的工作效率和运行稳定性，实现冷却塔的能耗降低和运行成本的减少。

片对 比如图２ 所示 。
１ 、现 场工 况条 件
山东石 大科技集 团有限公 司循环水 场有三 台７ ０ ／的方形逆 流 ０ ｔｈ 冷却塔 ， ｌ ｍ 由流量４ ６ ／， 程 为６ ｍ 台泵（ 塔高 ０ 。 ８ ｔｈ 扬 ５ 的４ 简称 小泵 ） 和流 量 １ ０ｔｈ扬程６ ｍ 台泵 （ 大泵） １ ／， ７ ５ 的ｌ 简称 供水， 中夏季 运行一大 一 其 小两 台泵， 其他 季节 只运行 一台大泵 。夏季泵 出 口压 力Ｏ５ Ｍ ａ进 ．５ Ｐ ， 塔水 压０ ２ Ｍ ａ 塔底 回水 阀前压 力） ．５ Ｐ （ ： 泵 出口压 力Ｏ５ Ｍ ａ 冬季 ． Ｐ， 进塔 水压 ０３ Ｐ （ ． Ｍ ａ塔底回水 阀前压 力） ： 单塔风 叶直径 ４８ ， ．ｍ 电机转速９ ０ ／ ６ｒ ａ ， ｒ ｎ风扇转 速２ ０ ／ ｉ， ｉ ０ ｒｒ ｎ电机功率 ３ ｋ ， 差 １ ｃ 。原 系统说 明如 图 ａ ０ｗ 温 ｃ ０
达到 满意 出力。
（） ３ 调试、运行 、操作方便 调整每 个 阀门的开度可调 整风 机转速 即风量大小 。冬天 或需要 减 小系统流量 时， 可关小水轮 机进 口阀门即可 。
４ 、节能 改造 方案
（） 装水轮机 可以将该 富余 能量 变 为动能加 以利 用， 却塔 １安 在冷 原 电动机位置 用 水轮机代 替原 电动机 ， 通过 联轴器 、传 动轴 、减速 机（ 根据 工况情 况调 整减速 比） 动风机， 驱 将上塔 主管 引到塔平 台． 将 水引到水 轮机进 口， 做功后再从 水轮机 出 口弓到原布 水主管 中（ ｌ 本次 改 造 中将 水轮机 出水分 为两路分 别给没 有改造 的一台塔 进行布 水） 。 水轮机前进 水管 路安装一 个蝶 阍， 水轮 机进 水 口安装 一个伸缩 节。 便 于安 装检修 。在 原上水 管中， 轮机进 出引 水管之 间加 一阀 门控制 水 水流， 机转速过 高， 如风 可以将部分水 流从该 阀门流进冷 却塔。 不通过 水轮 机。该 改造 利用原循 环水 系统具 有 的富余 能量 ， 采用水 轮机 完 全代 替原来 的风机 电动机 ， 水轮 机达 到原 电动机转 速 。改造前 后 图

循环冷却水冷却塔节能改造安装方案一、安装项目水能驱动风机，其技术是以水能驱动机取代电机作为冷却塔风机动力源。

目前该项技术在全国上百家企业的冷却塔进行了节能改造，经长达数年的实际应用，节能效果达到预期目的。

二、现场数据填料式冷却塔参数如下：结构型式：方形组合式双进风式冷却塔冷却塔数量：二台（每台水处理能力：2000 m3 /h）冷却塔配用风机直径：Ø8000mm（1台/塔，6片风叶。

）风机配套电机功率：N=160KW（1台/塔）风机传动方式：电机经传动轴系、减速器带动风机供水泵：2台（最多开1台）供水泵流量：Q=2020m3 /h供水泵扬程：H=60三、改造目的1、节约能源，降低成本，增加效益。

2、从根本上杜绝电机和减速机所带来的故障隐患。

降低运行维护费用。

四、改造方法1、拆除冷却塔原有电机、减速机、传动轴系等，装上无电耗水能驱动风机。

2、将原塔上水管与进塔水管之间的弯头切割掉（见图一中1-1、2-2两处切割）。

3、在2-2处安装封堵钢板。

4、在1-1处接长上塔水管到塔顶，再横向安装塔顶进水管与水能风机的进水口连接（见图二）。

冷却塔使用时，将1#冷却塔的上塔水管阀门全开，2#冷却塔顶的阀门稍作节流，使两塔流量均匀。

这样可保证水能量的充分利用。

2）改造标准A、在冷却塔带走相同热量的条件下，冷却塔的逼近度不高于原来的逼近度，在相同的热负荷和气象条件下，冷却塔的出塔水温不高于原来的出塔水温；B、改造后水能风机的风量满足标准减温要求C、改造后系统满足生产工艺要求；D、保证改造后水泵的电流不大于改造前的水泵电流。

取消了电机和减速机，消除了电机的运转噪音、机械传动噪声等，使冷却塔的噪声大大减小，保护了环境。

5.运行费用低、维护方便：传统冷却塔采用电机经传动轴系、减速机带动风机旋转，结构较为复杂，维修保养部分较多。

如：电机维修、保养，传动轴部份、减速机部份等，维修工作量大。

采用水能风机，其结构大为简化，并且维修量小。

冷却塔风机的节能改造
冷却塔风机的节能改造
武巧梅，张建国，刘芸，钱丽莉
【摘要】【摘要】用水轮机取代机械通风冷却塔的电机，由电力驱动改为水力驱动，使机械塔成为新型的节能型水动风机冷却塔，充分利用上塔泵的富余能量，经过改造以后，原水泵功率并不会增加太多，既能保证循环水冷却水温，还可省去冷却塔风机的电耗，在工业循环冷却水中应用具有可观的经济效益。

【期刊名称】冶金动力【年(卷),期】2012(000)004
【总页数】3
【关键词】【关键词】水轮机；冷却塔；节能；循环冷却水
1 概述
随着我国钢铁产业整体利润的下滑，其粗犷式的发展模式已不能适应当前形势，企业现已逐渐关注降低工序成本，降低能源消耗。

唐钢不锈钢厂现有大小冷却塔50余台，基本都是机械通风逆流冷却塔，经过对高炉循环水冷却塔的运行数据及工艺参数进行研究分析，发现其冷却水系统有改造节能的空间。

为此对厂区3#高炉循环水系统4台机械通风逆流冷却塔进行论证分析，确定对其进行改造。

2 水轮机工作原理
根据设计规范，水泵在进行设计时都要保留一定的富余能量，一般为5%～10%，并且水泵运行时的工况点不一定在其高效区，有时根据生产要求，需要调节水泵进、出口阀门来适应生产变化。

但此种调节方式非常不节能，水泵的富余能力大部分消耗在系统阻力损失上。

水轮机驱动能量来源就是利用水泵这。

无电机冷却塔改造技术
概述
冷却塔是大型工业区域不可或缺的设施，主要用来将工业生产过程中产生的热
量通过水冷却的方法散发出去，防止设备过热而损坏。

传统的冷却塔大多使用电机驱动旋转的风扇来实现散热，这种方式存在噪音污染、能源浪费等问题，因此目前有一种新型的无电机冷却塔改造技术被广泛应用。

技术原理
无电机冷却塔主要是利用空气对流来实现散热，其结构与传统冷却塔一致，只
是将旋转风扇替换成具有独特造型的塔身。

这种塔身结构可以使得空气在其表面形成涡流，有效增加了空气的热传导面积和热传导速度，从而达到了冷却的目的。

技术特点
与传统冷却塔相比，无电机冷却塔在性能上有如下特点：
低能耗
相较于传统的电机驱动冷却塔，无电机冷却塔不需要耗费大量的电能来驱动风扇，因此在使用过程中节省了大量的能源。

低噪音
传统冷却塔的风扇噪音超过了70分贝，严重影响了周围生产和办公环境。

而
无电机冷却塔采用的是被动散热方式，不需要借助机械驱动，因此噪音极低。

安装简单
无电机冷却塔无需安装机械设备，只需要在设备周围安装相应数量的塔身即可，安装较为简单。

维护成本低
传统冷却塔的风扇需要定期进行维护，维护成本较高。

而无电机冷却塔没有旋
转部件，不需要定期进行维护，维护成本极低。

应用情况
无电机冷却塔目前已广泛应用于工业生产领域，包括电力、化工、轻工、冶金、造纸等领域。

展望
无电机冷却塔在能源节约、低碳环保、节能减排等方面拥有广阔的应用前景。

未来，随着技术的发展，这种无电机冷却塔将得到更广泛的应用。

ｌ ０槽逆 流式 钢 筋 混 凝 土 结 构 机 械抽 风 组 合 冷 却 塔 冷却 循环水 ， 单槽 平 面尺 寸 １ ７ ． ６ ｍ×１ ７ ． ６ ｍ。
１ ． １ 冷却 塔
２ 水轮机
２ ． １ 水轮 机工 作原理
采用外置式水轮机代替传统 电动机 ， 水对水轮
机 叶轮做 功带动 水轮 机轴旋 转 ， 经 过传动 轴 ， 风 机旋 转 产生 大量 的风 ， 给 冷却 塔 散热 降 温 。轴 伸贯 流 式
ｗａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．
１ 循环水冷却塔概况
内蒙古亿利化学工业有 限公 司循环水站采用
（ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍ ｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ Ｅ ｌ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ￣Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｏ ｒ ｄ ｏ ｓ ０ １ ４ ３ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ；ｆ ｕ ｎ；ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ；ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ
图 １ 轴伸贯流式水轮机示意图
Ｆ ｉ ｇ ．１ Ｄｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ・ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ａ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ
循环水泵数量 ： ８台； 额定扬程 ： ５台为 ５ ５ ｍ， ３
２ ． ２ 水 轮机 的特 点 】

水轮机动力补偿：水轮机在工业循环水系统冷却塔中的应用概述在工业生产的循环水系统中，为了保证系统中水的循环和流通，需要通过冷却塔来降低水温。

其中，水轮机是一种常用的装置，它可以利用自然资源——水的动能来驱动发电机发电，同时也可以作为冷却塔的动力补偿装置，以实现循环水系统的高效工作。

本文主要介绍水轮机在工业循环水系统冷却塔中的应用，包括其工作原理、优点和适用范围等方面。

工作原理水轮机是一种利用水流的动能来驱动转子旋转的装置。

在工业循环水系统中，它一般直接连接强制循环水泵后面，与冷却塔中的水进行交换。

根据水的能力大小来选择水轮机尺寸大小并确定功率。

水流经过水轮机转子，将其带动旋转。

而水轮机的旋转则产生机械能，它可以直接用于驱动装置，也可以通过发电机将机械能转换为电能。

水轮机无论用于驱动装置还是发电机，都能有效地补充循环水系统的能量缺口，从而实现系统的高效工作。

相比于传统的静止冷却塔，水轮机动力补偿装置具有以下优点：•降低噪音：水轮机动力补偿装置的使用能够大大降低冷却塔的噪音，减轻环境污染。

•节省能耗：利用水流动能驱动装置不仅无需额外能量输入，还能够回收和利用发电产生的能量，降低系统耗能。

•提高效率：水轮机动力补偿装置直接使用水的动能来驱动转子旋转，不仅转速稳定而且效能高，可以达到非常高的效率。

适用范围水轮机动力补偿装置在工业循环水系统中的应用范围非常广泛，特别适用于以下场合：•大型循环水系统：当循环水系统规模较大时，需要动力补偿来保证系统的正常运转。

此时，可以采用水轮机动力补偿装置，不仅可以保证足够的能量输入，而且还具有节能和噪音降低等优点。

•华北地区：由于华北地区水资源短缺，因此使用水作为动力补偿成为了一种理想的选择。

水轮机动力补偿装置正是利用水的动能来驱动转子，成为华北地区工业循环水系统的首选方案。

结论在工业循环水系统中，水轮机动力补偿装置作为一种利用自然资源的高效工作方法，有着广泛的应用前景。

通过准确选择设备类型和规格大小，将水轮机动力补偿装置应用到工业生产的循环水系统中，可以有效降低系统能耗和噪音，并提高系统效率，从而达到可持续发展的目的。

文献 标识 码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ ６ ７ ４ — ８ ４ ９ ２ （ ２ ０ １ ３） ０ １ — ０ ９ １ — ０ ３
１ 应 用情况简介
冷却塔专用水轮机于 ２ ０ ０ ３ 年开始出现 ， ２ ０ ０ ６ 年
应 用 首 次 获得 国家权 威 检 测部 门 的认 可 。经 过 ７年
则是功率的直观体现 ，每个循环水系统所用 的水轮 机， 都应该按照实际运行工况进行调整 ， 在系统 富余 压力有限的条件下 ，以此压力作 为水轮机 的工作压
年每台塔仅电费就可以节省 ３ ５ ． ８ 万元 ， 该循环水系统
。
９ ２。
王 日锋 等 ： 采 用水轮机技 术进行冷却塔节能改造 可行性的分析
摘 要 ： 采用水轮机技术， 对循环水冷却塔进行节能改造 已经成为一门成熟的技术， 但是也不乏失 败的案例。 通过笔者的实践， 总结 了冷却塔风机节能改造前期应该做 的分析工作 ， 以确保 可行性分析 的准 确性 。
关键 词 ： 冷 却塔
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ６
水 轮机 节 能 改造
成功人选 “ 国家 重点 节 能 技术 推 广 目录” （ 第三批 ） ， 并于 ２ ０ ｔ １ 年 被 国 家 发改 委 列 为 “ 十二五” 重 点 节 能
２ 业主方面应 该考虑的 因素
传 统 的水 轮 机 一 般 是 指 用 于水 力 发 电 的水 轮 机， 从上 世 纪 ８ ０年代 开始 发 展 至今 已经 成为 一 个 非
６台塔每 年 的节 电费用 为 ２ １ ５ 万元。
但是 ， 采用水轮机技术对冷却塔进行改造 ， 并非
放之天下而皆准 ， 市场上不乏改造失败的案例。在采 用该技术之前要具体情况具体分析 ，对改造可行性 进行充分论证 ， 以确保生产安全和投资安全 。

水轮机冷却塔简介定义安徽菱捷水轮机冷却塔是利用循环水系统的富裕能量带动水轮机作功，在确保冷却塔正常运作的同时，由水轮机替换原有风叶电机、减速器、传动轴等部件，把系统中浪费的多余动能转化为机械能，带动风叶转动，以实现节能的目的。

原理工业冷却水在热交换设备和冷却塔之间的循环是通过水泵来驱动的。

在设计循环系统时水泵的扬程和流量都有一定的富余。

水轮机的工作动力来自循环水泵所具有的余压，该余压是在系统设计时必须留有的。

按标准设计该余压为0.04~0.08Mpa。

这样在冷却水循环系统运行时，一种情况是保证水流量而关小管道中的阀门，这就在阀门上消耗了大量的能量，另一种情况是不关小阀门而管道中的水流量很大，导致了水泵能耗高和冷却塔的冷却效果下降。

水动能回收冷却塔技术，就是在循环水管道中安装水轮机来带动风机转动，从而起到了利用管道中多余的水能、调整管道中的水流量以及改善水泵的工作状态等效果。

从各冷却塔生产厂家的样本资料统计，低温差冷却塔的气水比为0.67，中温差冷却塔的气水比为0.84,高温差冷却塔的气水比为1.12，而经济运行的最佳气水比为0.55。

气水比实质上就是气的质量与水的质量的比。

如果不用电机驱风，改用水轮机来驱风，那么就变成了用多少水流量转换成推动空气的质量，来与热水进行热交换，电机是用多少千瓦的电功率来转换成推动空气的质量进行热交换。

这就简单地变成水轮机的轴功率与电机的轴功率相同即可实现，同样达到冷却效果，使塔的比电耗趋零。

应用适用于所有系统中存在富裕能量、富裕扬程的冷却塔。

在系统设计时的热力学、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均放有一定的余量，到水泵选型时还需再乘1.1~1.3倍，这就形成了系统中充裕的富余流量。

它和富余扬程之间是一种相互依存的关系。

对水轮机节能改造而言，富余流量的存在有着至关重要的作用，尤其注意现场阀门的开启程度，阀门开启程度小于40%的，基本可以确定能改造。