提要:通過對3臺循環水冷卻塔風機年運行情況分析,提出了采用變頻控制器對各冷卻塔風機進行循環變頻調速的方案,并對其進行節能分析,可獲得顯著的經濟效益。

關鍵詞變頻調速冷卻塔風機冷卻塔進水溫度冷卻塔出水溫度

1循環水冷卻塔運行概況

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

2冷卻塔風機采用變頻調速節能方案

2.1風機節能可行性分行

表1各塔運行參數統計表

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(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所示的數據知：1998年度冷卻塔風機全部運行期間,冷卻塔進水溫度的比較高溫度平均值分布在34.5℃～38℃內；循環水經冷卻后,冷卻塔出水溫度的比較高溫度平均值分布在27.6℃～28.8℃內,其較各生產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,單臺風機全年的運行時間為2705h。若采用變頻控制器調節風機轉速,改變風機風量,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,這顯然可節省電能。根據廠家所提供的：a.出水與空氣濕球溫度及冷卻塔進水溫度關系曲線圖；b.進出水溫差與空氣濕球溫度及風機軸功率百分比關系曲線圖；以及表2的有關數據,通過工藝計算得風機的不同月份節能潛力及收益值.

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

由表3可知各冷卻塔風機節能潛力為40%～54%。

2.2風機變頻調速實施方案探討

2.2.1系統結構

由P∝n3知：風機節能的比較佳方案是控制風機轉速,可通過改變電機控制系統來調節電機運行轉速,從而達到控制風機轉速的目的。由于3臺風機驅動電機功率均為160kW,可采用1臺變頻控制器循環方式運行.

該系統由2部分組成：變頻回路：1臺變頻器,空氣開關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運行回路;工頻回路：空氣開關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成工頻(50Hz)運行回路。

2.2.2運行方式

正常狀態,轉換開關QK切至自動運行回路,由溫度傳感器測定冷卻塔出水溫度,轉換成標準的電流信號,送至變頻器的溫度檢測器,用于控制冷卻塔風機轉速,改變風機的風量,從而改變冷卻塔出水溫度；當1臺風機運轉頻率接近工頻運行仍不能滿足要求時,將此變頻運行風機改為工頻運行,再變頻啟動另1臺風機,直到滿足各生產裝置所需的循環水溫度≤32℃為止。整個控制系統為一個閉環調節系統。根據工藝要求,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機比較先切除,各電機循環運行,從而延長設備使用壽命。當變頻器出故障時,將轉換開關QK切換至手動狀態,3臺電機運行在工頻狀態仍可滿足運行要求。

采用變頻器調速的方法,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臺或幾臺風機均處在工頻狀態下運行,而造成水溫過低,形成不必要的能源浪費。采用變頻調速運行方式,提高了水溫控制的準確性,并可實現平滑啟動電機,使3臺電機循環運行,從而提高電機的使用壽命。

3風機節能經濟分析

(1)由表1所示的冷卻塔運行參數可知：1＃塔的處理能力只是2#或3#塔的66%,但其處理1m3/h熱水風機電功率單耗確是2#塔與3#塔風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,每小時節電2000×0.0313＝62.6kW,節能效果相當可觀。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　網址：http://www.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)采用變頻調速方案,根據表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,另外設備的折舊率大大降低,可見節能效果顯著。