提要:通過對3臺循環(huán)水冷卻塔風(fēng)機年運行情況分析,提出了采用變頻控制器對各冷卻塔風(fēng)機進(jìn)行循環(huán)變頻調(diào)速的方案,并對其進(jìn)行節(jié)能分析,可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞變頻調(diào)速冷卻塔風(fēng)機冷卻塔進(jìn)水溫度冷卻塔出水溫度

1循環(huán)水冷卻塔運行概況

我公司供水廠共有3個編號分別為1#,2#和3#循環(huán)水冷卻塔。各生產(chǎn)裝置返回的循環(huán)熱水用泵輸送到這些塔內(nèi),通過塔內(nèi)的填料增加熱水與空氣接觸面積和時間,促進(jìn)熱水與空氣進(jìn)行熱交換,使循環(huán)水冷卻。從而獲得各生產(chǎn)裝置所需循環(huán)水溫度≤32℃的冷水。當(dāng)環(huán)境溫度升高時,啟動冷卻塔內(nèi)的軸流風(fēng)機實行強制通風(fēng),加快冷卻塔填料上循環(huán)水氣相與液相的熱交換。每個冷卻塔內(nèi)裝設(shè)1臺軸流風(fēng)機,其直徑為8500mm,由電壓為380V,額定功率為160kW的4極異步電機驅(qū)動。電機和風(fēng)機之間采用恒定減速比的減速機直聯(lián),塔內(nèi)不裝設(shè)節(jié)流閥。因此軸流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速與風(fēng)量是不可調(diào)的。3個塔的總處理能力達(dá)8000m3/h,遠(yuǎn)大于各生產(chǎn)裝置比較大需求量總和6600m3/h,1998年度各塔的運行參數(shù)詳見表1與表2。鄭州變頻器　網(wǎng)址：http://m.cntjjp.com.cn 鄭州變頻器維修中心 維修電話：0371- 56700815  15515598858

2冷卻塔風(fēng)機采用變頻調(diào)速節(jié)能方案

2.1風(fēng)機節(jié)能可行性分行

表1各塔運行參數(shù)統(tǒng)計表

塔編號

1

2

3

處理能力(m3/h2)

2000

3000

3000

電機電流(A)

250

200

220

電機電壓(V)

380

380

380

功率因數(shù)(cosφ)

0.87

0.87

0.87

電機輸入功率(kw)

143

115

128

電功率單耗(kW/m3)

0.0715

0.0383

0.042

由表1所示的數(shù)據(jù)知：1998年度冷卻塔風(fēng)機全部運行期間,冷卻塔進(jìn)水溫度的比較高溫度平均值分布在34.5℃～38℃內(nèi)；循環(huán)水經(jīng)冷卻后,冷卻塔出水溫度的比較高溫度平均值分布在27.6℃～28.8℃內(nèi),其較各生產(chǎn)裝置所需冷卻水溫度32℃低3.2℃～4.4℃；并可知在同時滿足冷卻塔進(jìn)水溫度低于比較高熱水溫度平均值及冷卻塔出水溫度低于比較高冷水溫度平均值這一條件下,單臺風(fēng)機全年的運行時間為2705h。若采用變頻控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速,改變風(fēng)機風(fēng)量,可使冷卻塔出水溫度提高2℃～3℃的情況下,仍能滿足冷卻塔出水溫度≤32℃的工藝要求,這顯然可節(jié)省電能。根據(jù)廠家所提供的：a.出水與空氣濕球溫度及冷卻塔進(jìn)水溫度關(guān)系曲線圖；b.進(jìn)出水溫差與空氣濕球溫度及風(fēng)機軸功率百分比關(guān)系曲線圖；以及表2的有關(guān)數(shù)據(jù),通過工藝計算得風(fēng)機的不同月份節(jié)能潛力及收益值.

注：收益率＝可運行時間×風(fēng)機節(jié)能潛力×0.56元/kW?h×100%;表中P＝120.5kW；總收益值=8.883萬元。

由表3可知各冷卻塔風(fēng)機節(jié)能潛力為40%～54%。

2.2風(fēng)機變頻調(diào)速實施方案探討

2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由P∝n3知：風(fēng)機節(jié)能的比較佳方案是控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速,可通過改變電機控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)電機運行轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速的目的。由于3臺風(fēng)機驅(qū)動電機功率均為160kW,可采用1臺變頻控制器循環(huán)方式運行.

該系統(tǒng)由2部分組成：變頻回路：1臺變頻器,空氣開關(guān)Q1,交流接觸器C1、C2、C3和自動運行控制回路及信號報警回路組成變頻循環(huán)運行回路;工頻回路：空氣開關(guān)Q2、交流接觸器C4、C5、C6和熱繼電器T1、T2、T3以及手動運行控制回路等構(gòu)成工頻(50Hz)運行回路。

2.2.2運行方式

正常狀態(tài),轉(zhuǎn)換開關(guān)QK切至自動運行回路,由溫度傳感器測定冷卻塔出水溫度,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號,送至變頻器的溫度檢測器,用于控制冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速,改變風(fēng)機的風(fēng)量,從而改變冷卻塔出水溫度；當(dāng)1臺風(fēng)機運轉(zhuǎn)頻率接近工頻運行仍不能滿足要求時,將此變頻運行風(fēng)機改為工頻運行,再變頻啟動另1臺風(fēng)機,直到滿足各生產(chǎn)裝置所需的循環(huán)水溫度≤32℃為止。整個控制系統(tǒng)為一個閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)工藝要求,自動確定電機是變頻運行或是工頻運行,并做到比較先運行的風(fēng)機比較先切除,各電機循環(huán)運行,從而延長設(shè)備使用壽命。當(dāng)變頻器出故障時,將轉(zhuǎn)換開關(guān)QK切換至手動狀態(tài),3臺電機運行在工頻狀態(tài)仍可滿足運行要求。

采用變頻器調(diào)速的方法,改變了以往電機的開、停僅為手動控制的單一工頻運行方式,從而避免為滿足冷卻塔出水水溫≤32℃,必須使1臺或幾臺風(fēng)機均處在工頻狀態(tài)下運行,而造成水溫過低,形成不必要的能源浪費。采用變頻調(diào)速運行方式,提高了水溫控制的準(zhǔn)確性,并可實現(xiàn)平滑啟動電機,使3臺電機循環(huán)運行,從而提高電機的使用壽命。

3風(fēng)機節(jié)能經(jīng)濟(jì)分析

(1)由表1所示的冷卻塔運行參數(shù)可知：1＃塔的處理能力只是2#或3#塔的66%,但其處理1m3/h熱水風(fēng)機電功率單耗確是2#塔與3#塔風(fēng)機電功率單耗之平均值的1.783倍(即其大0.0313kW/m3/h),其原因是該塔填料仍為舊式低效填料,若將1#塔填料改用與2#塔相同性能的新型高效填料,則每小時處理能力就可提高1000m3。如按1#塔處理量為2000m3/h計算,每小時節(jié)電2000×0.0313＝62.6kW,節(jié)能效果相當(dāng)可觀。1#塔每年運行時間為3000h,更換填料需投資約45萬元。鄭州變頻器　網(wǎng)址：http://m.cntjjp.com.cn 鄭州變頻器維修中心 維修電話：0371- 56700815  15515598858

收益率＝3000×62.6×0.56/45×104×100%＝23.37％。

(2)采用變頻調(diào)速方案,根據(jù)表3可得每年總收益值為8.883萬元,實施變頻控制需要投資約15萬元,收益率=8.883/15×100%＝59.2％,約1.7年就能收回投資額,另外設(shè)備的折舊率大大降低,可見節(jié)能效果顯著。