摘要：本文闡述冷卻塔行業2 種主要節能途徑：變頻節能和調整風機運行數量節能。

　　關鍵詞：冷卻塔,變頻節能,風機運行數量節能

　　0 前言

　　隨著經濟發展和科技進步，能源和環境是當今世界突出的兩大社會問題，能源的需求量愈來愈大，能源短缺已成為制約我國經濟社會可持續發展的重要因素之一。這促使人們更多地意識到能源對人類的重要性。冷卻塔風機系統作為空調系統、石油、化工、冶金、發電不可缺少的冷卻設備已廣泛應用于工業與民用領域，而對其節能的分析更顯得尤為重要。眾所周知，冷卻塔風機系統是按照設備所需的大容量冷卻負荷設計或選定的，而且再留有充足余量。在沒有使用具備負載隨動調節特性的控制系統中，無論季節、晝夜和用戶負荷的怎樣變化，風機長期固定在工頻狀態下全速運行，造成能量的巨大浪費。近年來由于電價的不斷上漲，使得冷卻塔風機運行費用急劇上升，致使它在營運成本費用中占有越來越大的比例。所以，對冷卻塔風機節能分析、提高節能效果已經成為冷卻塔分析的重要組成部分。本文著重從2 個方面闡述冷卻塔風機的分析節能方法。

　　1 變頻節能分析

　　1.1 變頻節能工作原理

　　風機變頻節能，風機特性曲線可以表示為[1]：P=SQ2 (1)

　　P—— —— —風機出口全壓，Pa;S—— —— —管路特性系數;Q—— —— —風機風量，m3/s。變頻調節風系統風量是通過變頻器改變風機電機輸入交流電源的頻率，改變電機轉速，從而改變風機送風量，這是調

　　節流量的最好手段。當電源頻率從f1變到f2時，電機轉速從n1變到n2

　　變頻調節方法改變風機運行性能曲線，風管阻力未變，如圖1 所示。由通風機相似定律得：

　　n1/n2=Q1/Q2

　　由公式(2)、公式(3)得:

　　f1/f2=Q1/Q2

　　在開式系統中，由公式(1)得：

　　P1=SQ1

　　P2=SQ2

　　1.2 固定變頻控制方式因為冷卻塔的型式有單塔型式和多塔并聯型式;所以，固定變頻控制方式可分為：單臺固定變頻控制和多臺并聯固定變頻控制。在實際生產過程中以多臺并聯固定變頻控制實現節能的居多數。固定變頻控制系統由變頻回路和工頻回路2 部分組成，運行方式：工頻運行時，風機根據工頻控制回路

　　選擇指定風機啟動，并以50Hz 全速運行。變頻運行時，風機以傳感器所測實際水溫，經過溫控器轉換成標準的電流信號或電壓信號，送到變頻器的模擬輸入端，當第1 臺變頻電機達到滿負荷運行時，還不能滿足實際工況時則第2 臺電機就會被工頻啟動，第1 臺電機仍然變頻運行;同理，若第2 臺電機啟動后，還不能達到

　　要求工況則第3 臺電機就會被工頻啟動;此時，3 臺電機全部運行：第1 臺電機變頻運行、第2 臺電機工頻運行、第3臺電機工頻運行。

　　1.3 循環變頻控制方式

　　該控制系統亦由變頻回路和工頻回路2 部分組成，運行方式：正常狀態，轉換開關切至自動運行回路，由溫度傳感器測定冷卻塔出水溫度，經過溫控器轉換成標準的電流信號或電壓信號，送到變頻器的模擬輸入端來控制變頻器輸出頻率及風機轉速，改變風機風量，從而改變冷卻塔出水溫度;當1 臺風機運行仍舊不能滿足工況要求時，將此變頻運行的風機改為工頻運行，再變頻啟動另1 臺風機，直到循環水溫度達到工況要求為止。整個控制系統為閉環調節系統。根據裝置工況要求，自動確定風機是變頻運行還是工頻運行。并做到最先運行的風機最先切除，電機循環運行，從而延長設備使用壽命。當變頻系統控制回路或者變頻器出現故障的時候，將轉換開關切換到手動狀態，3 臺電機運行在工頻狀態，可以滿足裝置工況要求，但是可能達不到節能目標。

　　2 調整風機運行數量

　　風機節能控制器的研發：提出風機節能控制管理的目的，是實現風機運行閉環自動控制。根據生產需要預先設定供水溫度，由氣象環境對水溫影響及系統換熱條件改變對水溫的影響，用溫感探頭的實測值及時反應出來，最終通過調控換熱設備的熱媒參數來穩定供水溫度，實現自控節能。一般來講，“變頻調速技術”是完成上

　　述過程的理想方法。但是變頻調速技術在循環水冷卻塔風機控制上的運用存在如下局限性和缺陷：

　　1.“變頻調速技術”可以做到很高的控溫精度，但是這對循環冷卻水系統來說并不是很重要。從價值工程角度來講應該以最低壽命周期成本來獲得最低產品使用性能，成本過高增加費用投入。

　　2. 變頻器自身能量損耗(平均運行效率不足90%)影響節能效果。

　　3. 變速運行造成風扇葉片攻角改變(迎風角)，風機脫離工作點運行使效率降低。

　　4. 電機遠離額定轉速低速運行，以及轉速、扭矩、功耗之間的非線性關系，也使電機實際效率大為降低。

　　5. 變頻調速設備價格較為昂貴，新建工程和老設備改造都需要較大投入。

　　6. 設計時還必須考慮變頻調速器運行在某些特定轉速時的破壞性共振問題和變頻調速器產生強電磁污染對其他儀表的干擾等問題。

　　石油化工行業所用冷卻塔通常是多臺冷卻塔并聯，也就是說風機是以多臺并聯的機群形式工作，為此提出根據測量供水溫度變化，自動調節風機開機、停機數量達到控溫節能目的，提出使用自動控制運行臺數的節能控制器問題。

　　這是一種簡單易行、費用低廉的控制方法，但是它又有別于常規的PID 模擬調節方式。它是一種單變量離散控制閉環調節系統，既要保證有一定的控溫精度，又不允許風機頻繁啟停;既要保證風機能單臺工作，又要求多臺風機在時間和啟停次數上平衡運行。同時每個風機出口上要配置與風機開停相配套的電控風閥，當風機

　　停止運轉時，與之對應的風閥關閉。

　　3 結語

　　上文主要論述了2 種節能控制方式，每一種節能方式都有其不同特點，不同的企業要根據對冷卻液體的要求，選擇適合自己的節能方式。