冷却塔降耗分析

茆迪 张徐岩

（沈阳燃气有限公司）

冷却塔降耗分析

茆迪 张徐岩

（沈阳燃气有限公司）

通过变频调速控制调节在夜间或气温较低的季节气候条件下，冷却风机的转速和开启台数，达到节能效果。

冷却塔风机；变频器；PID；控制

引言

风机为冷却塔机械通风的关键设备，通常都采用户外立式冷却塔专用电机，具有效率高，耗电省，防水性能好等特点。水从冷却塔滴下时，冷却风机使之与空气较充分的接触，将热量传递给周围空气，使水温降下来。

长期以来，冷却塔的节能降耗问题却未引起足够重视，大部分冷却塔没有任何节能措施，究其主要原因，主要有两个方面：①冷却塔生产厂与其配套电器设备厂分离；②行业落后，现代化控制与变频技术没有渗透到冷却塔的节能中。

1 冷却塔介绍

1.1 冷却塔作用

冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。

1.2 冷却塔工作原理

利用吹进来的风与由上洒下来的水形成对流，把热源排走，一部分水在对流中蒸发，带走了相应的蒸发潜热。从而降低水的温度。

2 冷却塔节能降耗

我站应用的是逆流式冷却塔，根据工作原理，我站冷却塔节能降耗将从以下几点着手：

2.1 进冷却塔水阀门的开度控制

当水温较高时，可以开大进冷却塔水阀门，当冷却塔充分发挥其作用，将水温降下来。当水温较低时，可以关小，甚至全关冷却塔水阀门。这样就能有力的减少冷却塔水和电的降耗。

2.2 风机的利用

典型的冷却塔风机控制方式：

在典型的冷却塔风机控制系统中，变频器可以利用内置PID功能，组成以温度为控制对象的闭环控制。图1所示为典型的冷却塔变频控制原理，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可通过调整变频器的速度来进行。被控量（出水温度）与设定值的差值经过变频器内置的PID控制器后，送出速度命令并控制PWM输出，最终调节冷却塔风机的转速。

温度信号给定量通过变频器操作面板的参数设定，温度反馈量通过出水管路中的温度检测以4～20mA的电流形式从R口输入（以安川VS系列变频器为例），然后通过设置合理的PI参数（Kp=80%比例增益；Ki＝30s积分时间；T＝5s采样周期；10%偏差极限）就可以获得满意的闭环控制。

对冷却塔风机采用变频调速控制，还应注意以下几点：

（1）由于冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大，所以给定加减速时间要长一些，如30～50s。

图1 冷却塔风机变频控制原理图

（2）在实际运转中经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转，此时如果启动变频器，电动机会进入再生状态，就会出现故障跳闸。对于变频器应该将启动方式设为转速跟踪再启动，这样就可在变频器启动前，通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。

（3）由于是普通电机，因此应该设置最低运转频率，以保持电机合适的温升，通常频率下限为20Hz。

（4）为防止在较宽运转频率范围内（一般20～50Hz）冷却风机出现特定转速下的机械共振现象，应该在试运转中分析这种情况，并采取修改参数的方法将系统的固有频率列为跳跃频率。

2.3 电路控制

图2

如图2所示，其中JC——交流接触器。

KM——中间继电器。

RJ——热继电器。

HD——指示灯。

可以实现与水温联锁的自动控制，水温设置为40℃，当水温超过40℃时，风机自动启动，当水温低于40℃时，风机不启动，这样就可以节约水的丢失与电的浪费。

3 结束语

综上所述，根据负荷变化对冷却塔风机系统进行节能控制，对于系统的节能降耗具有十分重要的意义。本文结合冷却塔的节水节电，提出了相应的控制措施，使其能发挥最佳的运行效果，并提出了冷却塔温度的最优控制计算（PID）。

[1]美国专利号：U.SPatentNo.560096，1995.

[2]《工业循环水设计规范》（GBT50102-2003）.

[3]张燕宾.变频调速应用实践[M].北京：机械工业出版社，2001.

Cooling tower consumption analysis

Mao di，Zhang Xuyan
（Shenyang Gas Co.，Ltd.）

Through the frequency conversion timing speed,the speed of fan for coo li ng tower and number of starting fan are regulated in the night or the low temperature season，the energy-saving effect is reached.

Coo li ng tower for Fan；Frequency converter；PID；Control

TQ051.5

A

1004-7344（2016）13-0330-02

2016-4-15