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。

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。

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。

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。