水冷卻塔是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的常用設(shè)備之一，其廣泛應(yīng)用于石化、化纖、化工、冶金、生化、輕工、電力、制藥和空調(diào)制冷系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域。現(xiàn)在循環(huán)水系統(tǒng)的水冷卻塔是通過電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，抽去水中的熱量，從而達(dá)到降溫目的，但是使用電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)需要消耗大量電能。為此，公司對(duì)水冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行去電機(jī)的節(jié)能改造，改造后水冷卻塔風(fēng)機(jī)不再使用電機(jī)帶動(dòng)，而是用冷卻后富余的水壓推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到降溫目的及節(jié)能目的。節(jié)電節(jié)能一直是工程技術(shù)人員長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。

我公司對(duì)空分500m3/h、合成氨500m3/h、氯氫處理1500m3/h、PVCl500m3/h冷卻系統(tǒng)的四臺(tái)水冷卻塔水風(fēng)機(jī)進(jìn)行去電機(jī)的節(jié)能改造，取得了良好的節(jié)電效果，滿足生產(chǎn)要求。由水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)取代了冷卻塔配備風(fēng)機(jī)用的電機(jī)后節(jié)電明顯，運(yùn)行費(fèi)用低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維修少，使用壽命長(zhǎng)。

1 水輪機(jī)技術(shù)原理

充分利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余的水能推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)取代了冷卻塔配備風(fēng)機(jī)用的電機(jī)，并且確保水輪機(jī)安裝后不增加水泵電耗，不減小冷卻塔工作效率，從而達(dá)到節(jié)能目的。并可實(shí)現(xiàn)減小冷卻塔震動(dòng)、噪聲和維修費(fèi)用。由于水動(dòng)力風(fēng)機(jī)是利用水能推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)，因此，可以通過調(diào)節(jié)水輪機(jī)的水流量來控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；可以直接通過控制水泵開停來開停風(fēng)機(jī)。

2 本次改造前循環(huán)水系統(tǒng)工藝參數(shù)（略）

3 技術(shù)分析：

根據(jù)風(fēng)機(jī)的額定功率18.5Kw，以及電機(jī)、傳動(dòng)軸和減速器的效率特性等，再根據(jù)公式：

P=P電機(jī)×q電機(jī)×q傳動(dòng)軸×q減速機(jī)

計(jì)算得到一臺(tái)風(fēng)機(jī)軸功率約為8.3kw。

根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)中熱水泵出口壓力和水泵的額定揚(yáng)程，可以得出水輪機(jī)可利用壓力5m，又因系統(tǒng)中上塔閥門開度僅為15°，可以得出水輪機(jī)能夠利用的壓力為3m，所以該系統(tǒng)水輪機(jī)能夠利用的總壓力為8m，根據(jù)公式：

N=9.81×Q×H×η水輪機(jī)

式中Q為單塔流量，η水輪機(jī)取0.85

可以計(jì)算出單臺(tái)水輪機(jī)所需要的過流量約為450m3/h，所以該系統(tǒng)若要進(jìn)行改造，單塔水輪機(jī)的過流量需達(dá)到450m3/h。即設(shè)計(jì)水輪機(jī)時(shí)按照過流量450m3/h，利用水頭8m設(shè)計(jì)，水輪機(jī)安裝在冷卻塔上后，具體的布管方式可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行管道連通布置；水輪機(jī)的設(shè)計(jì)是按照夏天最惡劣天氣情況下滿足生產(chǎn)溫降要求，在其他季節(jié)可以通過調(diào)節(jié)聯(lián)通布水器的旁通閥門來調(diào)節(jié)水輪機(jī)的輸出功率，以滿足生產(chǎn)對(duì)不同溫降的需求。

4.技術(shù)改造

改造過程簡(jiǎn)要如下：

4.1系統(tǒng)停車，停水泵，切斷風(fēng)機(jī)電源；拆除風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、風(fēng)機(jī)、減速機(jī)，移電纜橋架；

4.2量好風(fēng)機(jī)輪廓內(nèi)孔尺寸，加工軸套與水輪機(jī)軸配合。

4.3切割開立管與布水分管，封好布水管道兩邊盲板。

4.4預(yù)制好進(jìn)水管道、出水管道。

4.5加固原進(jìn)水立管與進(jìn)塔布水分管

4.6加固框架，在中心管上加焊鋼板作為水輪機(jī)基礎(chǔ)，以備z輪機(jī)就位。

4.7吊裝水輪機(jī)就位、對(duì)中心后固定好，安裝水輪機(jī)進(jìn)出水管。

開泵調(diào)試水輪機(jī)及風(fēng)機(jī)，檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況，并測(cè)量各工況參數(shù)記錄在案。

5 本次改造前后循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

通過改造前后循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在水泵負(fù)荷不變的情況下，用水輪機(jī)代替電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)后，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快了，進(jìn)出水溫大了，冷卻效果好了，節(jié)約了風(fēng)機(jī)的電費(fèi)。

6 經(jīng)濟(jì)效益

冷卻塔流量為500 n13/h，冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)的功率為18.5kW，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間按每天使用24小時(shí)、每年使用365天計(jì)算，則改造后單臺(tái)年節(jié)電為：

18.5kW×24小時(shí)×365天=162060度/年

電價(jià)按企業(yè)實(shí)際電費(fèi)0.7元/度計(jì)算：

0.7元/度×162060度/年=113442元/年

經(jīng)過去電機(jī)節(jié)能改造后，單臺(tái)循環(huán)水系統(tǒng)一年可節(jié)電113442元，加上原電機(jī)及減速箱的維護(hù)費(fèi)用，每年的綜合綜合回報(bào)則相當(dāng)可觀。

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