冷却塔水轮机的应用

艾琳

摘要：冷却塔是指开放式冷却塔：是在塔内通过布水系统将热水喷洒成水滴或水膜状，水从上向下流动，空气由下向上或水平方向流动，利用水的蒸发及冷空气和热水的热传递带走水中热量的设备。

关键词：冷却塔;水动风机

冷却塔的主要分类：

横流塔：指热水从上向下穿过填料，而空气从水平方向流动穿过填料，热水和空气的流动方向呈近乎90°的一种冷却塔。（有些厂家称为直交式冷却塔）

逆流塔：指热水从上向下穿过填料，而空气从下向上流动穿过填料，热水和空气的流动方向呈近乎180°的一種冷却塔。

冷却塔实际上是个容器，在这个容器内利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。其基本原理是低温、干燥（低焓值）的空气经过风机的抽动，自进风网处进入冷却塔内;饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热（高焓值）的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。

为确保冷却塔的温降，国内设计院、制造企业均采取了相对保守的设计和制造参数，近四十年的演变，现行的冷却塔行业设计和制造标准，较多考虑冷却塔的安全性、可靠性能，而很少从节能的角度来考虑。无论在冷却塔的气水比、布水面积、填料面积、淋水密度、水泵流量及扬程、管道系统及阀门、风机风量及功率等各个参数上均有富余，而冷却塔是个物理产品，定量的风与定量的水在定量的容器内产生热交换，设计上多余的风量和水量及扬程均被白白的浪费掉。消耗了大量的能源。

风机、压缩机、空调冷冻机组及水泵这三机一泵是工业生产中绝对的4个电老虎，其中冷却塔就占了两个。水轮机是将水的动能或势能转化成旋转机械能的原动机，是水力发电的主要设备之一，在水资源丰富的地区得到了广泛的应用。利用循环水系统中富余能量来推动水轮机转动，由此带动风机旋转，一样能够达到冷却水的目的。理论上，水轮机的输出功率只有达到或超过所带动风机的轴功率才能满足冷却要求，在达到水轮机设计额定流量时，水轮机的转速也能达到原来风机的转速，在流量小于水轮机设计额定流量时，风量相应减少，气水比依然恒定，依然可满足降温要求。水轮机结构合理，可靠性高，效率远比电机、联轴节和减速机要高，其转速为无极自行调节，运用方便。将水轮机技术成功运用到冷却塔中是南京星飞公司在国内首创，目前已有数百家企业成功运用。

水动风机冷却塔是一种新型的高效节能型冷却塔，其核心技术是利用水轮机取代电机、联轴节、减速机作为风机动力源，使风机由原来的电力驱动改为水力驱动。水轮机的工作动力完全来自于循环水系统的能量，把原先循环水系统的能量回收并二次利用，确保不另增水泵电耗。水轮机的输出轴直接与风机相连而带动其旋转，同时相应地修改循环冷却回水上塔管道的配管，增设旁通管道，安装用于切断、检修、控制流量的切换阀门，经过改造，循环冷却回水先通过水轮机后做功后，再进入冷却塔的布水系统。

合理的利用该项技术可对传统的任何电机驱动风机的冷却塔进行节能改造。

水动风机冷却塔比电机塔的优点介绍

节能：在保证冷却塔温降设计参数的前提下，以水轮机取代风机电机，改电力驱动为水力驱动，完全省去电机的能耗，节电100%;

节约电费=电机轴功率（千瓦）× 开机时间（小时） ×电价（元/度）

环保 ：由于水动风机冷却塔省去了风机电机和减速箱，可大大降低冷却塔的震动和噪声，减少对环境的污染;

经济：水动风机设计严谨，结构合理，因转速较电机大幅下降，故运行平稳，故障率低;同时因取消了电机、连轴节、减速机、电控、电缆等，从而大大减少日常的维修保养费用。此外降低飘水，减少补充水量，节约相应的水费支出;

安全：由于水动风机上无任何的电气设备，杜绝了漏电漏油现象，从而可在任何需防爆的环境下安全运行。

随着季节的变化，水动风机的转速随着谁的压力的增减而增减，风量业随之增减，使冷却塔的气水比稳定在最佳的状态，以达到冷却的最佳效果。

通用：凡是使用传统冷却塔的场合，均可采用水动风机冷却塔，并能对所有类型的传统冷却塔进行节能改造，实施节能技改越早，改造的塔形越大，其节能效果越明显。

对采用变频技术对冷却塔进行节能改造与水轮机改造相比的分析：

变频技术是前几年发展起来的一门新技术，调节频率从50HZ---45HZ---40HZ调节并控制电机的转速，以降低电机功率，达到节能的目的。而当电机转速降低时，水泵的流量和扬程均要减少，水泵的性能曲线发生大的变化，从而给水轮机改造带来新的课题。对已经变频改造的冷却塔，我们依然可进一步用水轮机对其进行节能改造。方法是在检测流量和扬程的数据时，必须以变频后的流量和压头来核定，重新选定水轮机的参数和型号。我们已经在许多企业取得了大量成功的实例。

结束语

根据实际情况更换水轮机，与变频电动机水轮机相比，节约了电的消耗，非常利于生产。目前我厂正在准备另外一台电动风机的改造。

参考文献

[1]刘大恺，主编，《水轮机》，中国水利水电出版社，1997.

[2]顾锡元，主编，《水轮机》，水利电力出版社，1992.

[3]张富钦，主编，《国内外水轮机技术发展动态》，东方电机，1998.