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冷却塔风机变频改造的节能效益分析

存在问题

某厂循环水场有三台冷却塔风机，采用的控制方式是正反转两地全压起动。夏季正转运行，通过调整运行电动机台数来调节风量，达到控制循环水温度的目的。冬季反转运行用以除霜。使用中存在以下问题。

1) 冷却塔风机运行时不能调节转数，闭式冷却塔原理图，只能以恒定转数运行。不能满足对风量进行精调的要求。

2) 冷却塔风机的电动机容量为160kW，额定电流为282A。全压起动电流接近2000A，不仅造成低压电气系统波动，而且对机械和电气设备的冲击损伤严重，电动机和机械设备检修次数较多。

3) 如要调节风量，只能通过调整电动机台数来进行粗调，有大部分电能被浪费掉了。 4) 冷却塔风机的电动机保护只能有短路和过负荷的常规保护，不能满足对电动机进行全m保护的要求。

冷却塔风机改造方法

1) 采用变频器取代原接触器来控制风机转数(接线图如附图所示)。采用控制室/机前正反转两地控制，调速方式为控制室手动调速。考虑到变频器故障检修时不间断风机运行，采用带检修旁路的变频器柜。

2) 利用变频器的软起动/软停止功能替代原来的全压起动和惯性停机。并设定最j加速时间为15s，最j减速时间20 s。降低了起动电流和机械冲击给设备带来的破坏。

3) 利用变频器的节能功能实现风机节能。因为风机的风量与风机的转数的1次方成正比，压力与转数的2次方成正比，而风机的轴功率与转数的3次方成正比。假如风机的转数降低15%，风机的耗能将降低近40%。可见采用变频器调速的节能空间巨大。

4) 利用变频器的完备的保护功能实现对电动机的全m保护。变频器具有过电流、过电压、欠电压、电动机过载等保护功能。

应用效果

经过改进，冷却塔风机已连续运行至今，闭式冷却塔厂，节电明显，起动电流和运行电流均明显降低;调速简洁实用，转速调整灵活，数据记录准确;实现了软起动/软停止，调速平滑、稳定.降低了对低压系统的冲击，延长了设备使用寿命。

改造后的经济效益分析

1)直接经济效益

冷却塔风机经过变频改造后，各项运行数据记录表示。变频改造后运行的频率在35～45 Hz区间，闭式冷却塔前景，按照年平均运行40Hz汁算，改造后的风机按年运行320天计算，三台风机运行年耗电l 359 360 kW-h，单位电费0.4元/kW.h，年电费是54.37万元。

变频改造前电动机的运行电流为189 A，运行消耗功率为112 kW，三台电动机年运行耗电2 580 480kW.h，单位电费0.4元/kW.h，年电费是103.22万元。

可见，变频改造后运转节电效果每年节约电费48.85万元，减去改造投资费用54万元，投资改造后一年零两个月即基本收回投资。以后每年节约电费48.85万元，间接节约电动机维修费一万多元，并延长了电动机的使用寿命。

2)间接经济效益

冷水塔风机的低故障率运行，保证了整个化工厂的三套生产装置所使用的循环水的高质量。保证生产装置的安全、稳定、优质、大负荷生产。

实践证明，变频器在循环水冷却塔风机上的应用是企业回报率高的良好方案

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冷却塔工作原理及工作过程

　　冷却塔工作原理是通风的空气从正确的角度吹向滴下来的水，当空气通过这些水滴的时候，一部分水就蒸发了，由于用于蒸发水滴的热量降低了水的温度，剩余的水就被冷却了。这种方法的冷却效果依赖于空气的相对湿度以及压力。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与不的直接传热，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，带到目前为走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。

　　冷却塔的工作过程：圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面;干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，西安闭式冷却塔，经出水管流入主机。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。

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