作者：陈应新

南京扬子石油化工设计工程有限责任公司

摘要：结合工程实例，系统地阐述了大型机械通风冷却塔电动风机节能改造的原理和优点，介绍了以混流式冷却塔专用水轮机取代电机（包括传动轴、减速机）的设计过程，包括原有设施简述、改造工程概况、数据计算及分析、节能计算、静态投资回收期，并对节能改造做出了效果评价。

关键词：冷却塔电动风机水轮机节能改造

Saveenergyrenovationforelectricfansof

bigmechanicalventilationcoolingtower

CHENYing-xin

Abstract:Combinewiththeproject,thearticleexpatiatedthetheoryandexcellenceofsaveenergyrenovateforelectricfansofbigmechanicalventilationcoolingtower.Italsointroducedthedesignprocessforwater-drivenfansreplacedmotor.Whichincludedbriefinhereestablishment,renovateprojectstatus,datacalculateandanalysis,saveenergycalculateandinvestmentcallbackterm.Andappraisedthesaveenergyeffect.

Keywords:coolingtowerelectricfanswater-drivenfanssaveenergyrenovation

水动风机冷却塔是一种新型的高效节能冷却塔，其核心技术是以混流式冷却塔专用水轮机取代电机（包括传动轴、减速机）作为风机动力源，使风机驱动方式由电力改为水力。水轮机的工作动力来自循环水泵的富余扬程，不仅在工作时保证水轮机的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机相连并带动其转动，达到节能目的。所有机械通风冷却塔，均可采用水动风机。合理地利用水轮机，可以对所有电动风机冷却塔进行节能改造，越是大型冷却塔，节能改造的效果越好，从而获得可观的经济效益和社会效益。

1.原有设施简述

扬子石化公司塑料厂循环水站原有3组6间组合式Φ8.53m横流式机械通风冷却塔，单间额定冷却水量m3/h、额定温差10℃，总冷却水量m3/h；5台循环水泵，型号24sh－9A，单台额定流量m3/h、额定扬程71m，电机额定功率kW、电压6kV，工作方式为4台工作、1台备用，总供水量m3/h。

1.1冷却塔

（1）型式：横流式机械通风冷却塔；

（2）组合型式：1组2间；数量：3组6间；

（3）塔体结构型式：钢筋混凝土；

（4）单间塔体几何尺寸：长×宽×高＝11.0×13.0×12.0（m）；

（5）额定冷却水量：m3/h；实测冷却水量：m3/h；

（6）额定温差：10℃；实测温差：（32.6/27.4℃）；

（7）循环冷却回水上塔进口口径：DN；

（8）上塔进口阀门开度：50％。

1.2风机

（1）型式：轴流风机；

（2）型号：L85A；

（3）数量：6台；

（4）直径：Φmm；

（5）额定风量：×m3/h；风压：Pa（15.4mmH2O）；

（6）转速：rpm（r/min）；

（7）叶片数量：8；叶片安装角度：19.5～22.5o；

（8）驱动方式：电力（电机、传动轴、减速机）；

（9）电机额定功率：kW；电压：V；

（10）额定电流：A；实测电流：A。

1.3循环水泵

（1）型式：卧式双吸离心泵；

（2）型号：24sh－9A；

（3）数量：5台；工作方式：4台工作、1台备用；

（4）额定流量：m3/h；额定扬程：71m；

（5）进口压力：2m；出口压力：60m；

（6）电机额定功率：kW；电压：6kV；

（7）额定电流：91A。

2.改造工程概况

2.1改造内容

将6间冷却塔中的1间，即4＃冷却塔的电动风机实施节能改造，以混流式冷却塔专用水轮机取代电机（包括传动轴、减速机）作为风机动力源，使风机驱动方式由电力改为水力。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、运行切换的阀门。经过改造，循环冷却回水先通过水轮机后，再进入冷却塔的配水系统。参见图1、图2。

2.2水轮机技术参数

混流式冷却塔专用水轮机发明专利号：ZL.7。在本次改造工程中，选用的水轮机技术参数如下：

（1）型式：混流式冷却塔专用水轮机；

（2）型号：XG-HL-；

（3）流量：m3/h；

（4）进水压力：≥10mH2O；

（5）进口口径：DN；出口口径：DN；

（6）功率：80.7kW；

（7）转速：rpm（r/min）；

（8）效率：85％；

（9）外形几何尺寸：长×宽×高＝××（mm）；

（10）本体材质：45＃钢板；轴材质：45＃钢；

（11）轴承：瓦轴；

（12）重量：kg。

2.3改造费用

1台电动风机节能改造费用.46万元RMB，其中，设备购置费76万元，主要材料费20.17万元，安装工程费2.19万元，建筑工程费0.57万元，其它费用13.53万元。

3.水动风机冷却塔的优点

水动风机冷却塔与电动风机冷却塔的比较参见表1。

水动风机冷却塔的优点：

（1）节能：风机驱动方式为水力，水轮机的工作动力来自循环水泵的富余扬程，不仅在工作时保证水轮机的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机相连并带动其转动，达到节能目的。

（2）可靠：微型双击式冷却塔专用水轮机具有设计严谨、结构合理、转动平稳、维护及检修方便的特点，杜绝了漏电、漏油、电机及减速机损坏甚至烧毁的故障，为风机的安全连续工作提供了保障。

（3）冷却效果好：随着季节变化，水轮机的转速是随着水压的增减而同步增减，风机风量也随之增减，使冷却塔的汽水比稳定在最佳状态，达到最好的冷却效果。

（4）安全：可在爆炸危险环境工作。

（5）环保：由于取消了电机、传动轴、减速机，因而降低了噪声、振动、飘水所带来的环境污染。

（6）通用：所有机械通风冷却塔，均可采用水动风机。合理地利用水轮机，可以对所有电动风机冷却塔进行节能改造，越是大型冷却塔，节能改造的效果越好，从而获得可观的经济效益和社会效益。

（7）经济：由于取消了电机、传动轴、减速机，因而减少了日常的维护、检修工作，并降低了运行成本。

4.数据计算及分析

4.1循环水泵富余扬程计算

循环水泵富余扬程计算公式：

4.2水轮机输出功率计算

水轮机输出功率计算公式：

4.3风机轴功率计算

风机轴功率计算公式：

根据计算结果得知，水轮机输出功率大于风机轴功率。

4.4冷却塔实际需要风量计算

冷却塔额定冷却水量m3/h，额定温差10℃，气水比0.84，则冷却塔实际需要风量：

4.5风机分析

（1）风机额定风量×m3/h，冷却塔实际需要风量.5×m3/h，多余风量74.5×m3/h，这样，不仅增加了冷却塔的飘水率，而且消耗了约15％的电机功率（11.3kW）。

（2）减速机消耗约30％的电机功率（22.6kW）。

（3）故风机消耗在冷却塔实际需要风量（换热风量）上的实际轴功率仅为：

4.6结论

数据计算及分析结果表明，水轮机输出功率远远大于风机实际轴功率，因此，水轮机完全可以取代电机（包括传动轴、减速机）作为风机动力源，使风机驱动方式由电力改为水力，并达到最好的冷却效果。

5.节能计算

风机电机功率kW，以冷却塔每年工作0h计，则每年用电：

电价按工业企业电费标准0.52元RMB/度计，则每年电费：

根据节能计算结果，1间m3/h的大型机械通风冷却塔，经过电动风机节能改造后，每年节约电费66.56万元RMB。如果考虑电机、传动轴、减速机的维护、检修费用，则每年节约的费用更加可观。

6.静态投资回收期

1台电动风机节能改造费用.46万元RMB，每年节约电费66.56万元RMB，则静态投资回收期（盈亏平衡点）：

用于1台电动风机节能改造的静态投资，约1.69年即可回收。

7.节能改造效果评价

扬子石化公司塑料厂循环水站1台电动风机节能改造工程，于年2月、3月实施，年3月通过竣工验收。经过分别测试改造前、后的冷却塔冷却水量、温差、风机转速、循环水泵电机电流，表明系统运行状况良好，达到了预期要求。效果评价如下：

（1）技术先进、经济合理；

（2）安全可靠、管理方便；

（3）符合环保要求，水动风机％节能，并节约用水；

（4）水轮机的工作动力来自循环水泵的富余扬程，利用了原有能力和设施；

（5）安装施工简单易行；

（6）不增加岗位和定员。

8.结束语

了解电动风机节能改造的原理和优点，根据循环冷却水系统的要求，结合循环水泵工况，正确地选用水轮机，配管设计合理，并妥善地进行安装和维护，则不仅能够保证采用水动风机冷却塔的循环冷却水系统安全可靠地工作，而且达到水动风机％节能的目的，并节约投资。

作者简介：陈应新（－），男，江苏省南京市人。年毕业于西北建筑工程学院环境工程系给水排水工程专业，高级工程师。从事给水排水、消防、环保工程设计。

通讯

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/2988.html