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,促進熱水與空氣進行熱交換,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8000m3/h,遠大于各生產(chǎn)裝置最大需求量總和6600m3/h,1998年度各塔的運行參數(shù)詳見表1與表2。

    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
　
    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)能的最佳方案是控制風(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,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：
                          

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,并做到最先運行的風(fēng)機最先切除,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。
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。