冷卻塔風(fēng)機(jī)優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng)分析

趙大龍

摘 要：基于冷卻塔風(fēng)機(jī)的高效運行，積極探索冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化措施對實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，可持續(xù)發(fā)展模式具有重要的意義。變頻技術(shù)是當(dāng)前節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵，本文就是結(jié)合工作實踐提出冷卻塔風(fēng)機(jī)優(yōu)化節(jié)能的具體控制策略。

關(guān)鍵詞：冷卻塔風(fēng)機(jī)；節(jié)能；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.073

1 冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能控制技術(shù)

結(jié)合冷卻塔風(fēng)機(jī)的工作原理，目前對于冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)主要包括：一是對塔內(nèi)的結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行優(yōu)化，以此降低空氣阻力，從而提高其工作效率；二是提高風(fēng)機(jī)的工作運行效益，改進(jìn)其氣動性能；三是增加風(fēng)機(jī)的接觸面積，以此提高熱力的擴(kuò)散速度。

一般對冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能控制就是要求冷卻塔出水溫度與進(jìn)出水溫度差都要達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，而且實現(xiàn)能源消耗的最低化。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，變頻技術(shù)廣泛的應(yīng)用到各種電器中，通過應(yīng)用變頻技術(shù)為解決冷卻塔風(fēng)機(jī)運行提供了技術(shù)支持，冷卻塔風(fēng)機(jī)可以通過自動控制運行過程實現(xiàn)能源的優(yōu)化控制。

2 冷卻塔風(fēng)機(jī)優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng)原理

經(jīng)過實踐冷卻塔風(fēng)機(jī)的工作能力與外界的氣候變化有著很大的關(guān)系，具體體現(xiàn)在：一是為了調(diào)整出水溫度，采取人工調(diào)整風(fēng)機(jī)作業(yè)以及調(diào)整風(fēng)機(jī)角度問題，這樣會增加人工勞動量，而且還存在安全隱患；二是頻繁的啟動冷卻塔風(fēng)機(jī)會增加設(shè)備故障發(fā)生率，尤其是瞬間風(fēng)機(jī)啟動會造成電流沖擊，造成電能浪費?；谠搯栴}，需要設(shè)計節(jié)能控制系統(tǒng)。

冷卻塔風(fēng)機(jī)閉環(huán)節(jié)能控制系統(tǒng)原理：冷卻塔出水溫度主要是通過風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制的，而風(fēng)量大小則是通過轉(zhuǎn)速實現(xiàn)的，因此通過在出水管上安裝帶有溫度傳感器的控制設(shè)備，實現(xiàn)對水溫的自動控制以此實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化控制，比如當(dāng)出水管的溫度高于設(shè)定值后，PLC控制變頻就會增加風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以此降溫，當(dāng)出水溫度低于設(shè)定值時，控制器同樣就會降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以此將出水溫度控制在一定的范圍內(nèi)。具體見圖1：

3 冷卻塔風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制要點

（1）由于冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動部分的轉(zhuǎn)動慣量一般都較大，所以給定加減速時間要長一些，如30 ～50s。

（2）在實際運轉(zhuǎn)中經(jīng)常會由于外界風(fēng)力的作用使冷卻風(fēng)機(jī)自轉(zhuǎn)，此時如果啟動變頻器，電動機(jī)會進(jìn)入再生狀態(tài)造成故障跳閘。對于變頻器應(yīng)該將啟動方式設(shè)為轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動，這樣就可在變頻器啟動前，通過檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向來實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中電機(jī)的平滑無沖擊啟動。

（3）由于是普通電機(jī)，因此應(yīng)該設(shè)置最低運轉(zhuǎn)頻率，以保持電機(jī)合適的溫升，通常頻率下限為20Hz 。

（4）為防止在較寬運轉(zhuǎn)頻率范圍內(nèi)（一般20～50Hz ）冷卻風(fēng)機(jī)出現(xiàn)特定轉(zhuǎn)速下的機(jī)械共振現(xiàn)象，應(yīng)該在試運轉(zhuǎn)中分析這種情況，并采取修改參數(shù)的方法將系統(tǒng)的固有頻率列為跳躍頻率。

（5）閉環(huán)控制下的風(fēng)機(jī)工作主要是根據(jù)水溫變化而變化的，但是由于水溫的變化具有波動性和隨機(jī)性，因此會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)震蕩變化，而變頻器的變化主要是由內(nèi)部的元件的充放電完成的，因此某種意義上其對冷卻塔風(fēng)機(jī)的元器件影響是巨大的，因此采取變頻信號離散化處理：轉(zhuǎn)速的離散臺階式控制法，即根據(jù)各轉(zhuǎn)速下的風(fēng)量和風(fēng)壓，測定風(fēng)機(jī)在各轉(zhuǎn)速下的效率，找到較高效率的速度點，將高效率速度點設(shè)為離散臺階型控制點，使風(fēng)機(jī)的運轉(zhuǎn)頻率盡可能地工作在最佳工況點附近，實現(xiàn)最大程度上的節(jié)能。

4 冷卻劑風(fēng)機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用

為切實提高冷卻塔風(fēng)機(jī)的運行效果，經(jīng)過論證該系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)中投入使用，經(jīng)過安裝于調(diào)試，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的反映風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)，具有很好的實際應(yīng)用效果：一是降低了企業(yè)的費用支出，通過應(yīng)用該控制系統(tǒng)，降低了企業(yè)的電費支出，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；二是大大提高了風(fēng)機(jī)的運行安全，并且延長了使用壽命，避免了因為傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)運行簸動較大，而存在的安全隱患，降低了安全事故的發(fā)生；三是降低了冷卻塔風(fēng)機(jī)的故障發(fā)生率，通過應(yīng)用變頻技術(shù)可以對風(fēng)機(jī)的運行情況進(jìn)行及時的了解，從而實現(xiàn)了能源節(jié)能化生產(chǎn)，因此具有很好的推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]慕星華，劉明，丁書文.循環(huán)水場冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能改造[J].中外能源，2014（01）.

[2]王鑫國.水輪機(jī)替代電機(jī)驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能分析[J].河北冶金，2012（02）.

[3]陳建平，曹冬冬，王亞麗.冷卻塔風(fēng)機(jī)優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2014（04）.