23冷却塔风机变频改造方案

冷却塔风机变频改造方案

一、变频器的工作原理和节能分析

1.1 风机的特性

风机是传送气体的机械设备，是把电动机的轴功率转变为流体的一种机械。风机电机输出的轴功率为:

图1中风机的压力与风量的关系曲线及扭矩与电机速度的关系曲线，充分说明了调节阀调节风量法与变频器控制的调节风量法的本质区别与节能效果。

(1) 电动机恒速运转，由调节阀控制风量

图1 风机的运行曲线

如图1所示，调节阀门的开启度，R会变化。关紧阀门，管道阻力就增大。

管道阻力由R1变到R2，风机的工作点由A点移到B点。

在风量从Q1减少到Q4的同时，风压却从H1上升到H5，此时电机轴的功率从P1变化到P2。

(2) 变频器调节电机的速度来控制风量

当风量由Q1变化到Q4时，便出现图上虚线所示的特性。达到Q4、H4所需的电机轴功率为P3，显然P2大于P3，其差值P2-P3就是电机调速控制所节约的功率。

二、冷却塔系统变频改造过程

2.1 冷冻机组冷却循环水系统介绍:

冷冻机组的冷却循环水系统如图2所示。冷冻机组的冷却循环水系统主要由冷冻机组、冷却水泵、冷却塔组成。冷却水经冷却水泵加压后，送入冷冻机组的冷凝器，届时，由冷却水吸收制冷剂蒸气的热量，使制冷剂冷却、冷凝。冷却水带走制冷

剂热量后，被送入冷却塔，经布水器，通过冷却塔风机降温，降温后的冷却水通过出水管，流入冷却水泵，经加压后再送入冷冻机组的冷凝器。

图2 冷冻机组冷却循环水系统图

2.2 冷却塔变频节能改造原理

图3 冷却塔变频改造示意图

三、变频器选择

由于风机负载为平方转矩类负载，因此变频器应选择V/F控制型通用变频器，日锋变频器为优化电压空间矢量型变频器，使用寿命高于同类产品，接近于零的故障率，性能价格比非常好，为变频器市场上最优越产品之一。

四、总结

冷却塔风机加装变频后具有以下优点:

·操作方便，安装简单;

·能进行无级调速，调速范围宽，精度高，适应性强。

·节能效果非常明显;

·由于采用了变频控制，随着转速的下降，风压、风量也随之下降，使得冷却水的散失也下降，节约了水量。

·由于用水量下降，水的硬度指标上升减慢，使得水处理的用药量减少;

·由于转速下降，减少了减速箱的磨损，延长了减速箱的寿命;

总之，冷却塔变频器控制系统的使用，使得厂房调温系统可靠性提高，安全性好，具有明显的节电效果。

冷却塔是冷冻机组的冷却水最主要的热交换设备之一，它主要靠冷却塔风机对冷却水降温，风机过去是靠交流接触器直接启动控制，风机的转速是恒定的，不能调速，因此，风机的风量也是恒定的，不能调节。为了使冷冻机组进口冷却水温度保持在某个温度段之间，我们在冷却水泵的出口，即冷冻机组的冷却水进口管道上安装一个温度传感器，采集冷却水温度，通过给出一路模拟信号给变频器，经变频器自身的PID进

行调节如图3所示，变频器给出适当的电压和频率给冷却塔电机调节冷却塔风机转速和输出功率，这样形成一个闭环反馈系统，维持冷却水温度，从而降低冷却水温度，冷却水温度降低时，减小风机转速，放慢热交换的速度，从而减慢冷却水温度的降低。由上式可以看出，风机的风量与风机的转速成正比，风压与转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，即风机的轴功率与风机电机转速的三次方成正比。