圓形逆流式冷卻塔

  冷卻塔風機廣泛應用於石油、化工、電力和冶金等行業的循 環水系統中，其主要作用是將熱的工業用水強迫冷卻到生產所需 的溫度，達到水的循環使用，是循環水系統的核心設備和主要的 耗能部件W。隨著國傢政策對節能減排的提倡，在實際生產中，冷 卻塔風機等消耗能量設備的節能問題已備受關註。部分企業通過 選擇高性能的風機和設計可調角式風機來提高冷卻塔風機的自 身效率，改善風機的氣動特性，達到降低風機運行時的能量消耗; 但是這種方法操作麻煩，經常調節還易損壞風機的固定機構，成 本較高。

  目前，變頻調速技術在社會生產生活中的各個領域均有廣 泛應用，為解決圓形逆流式冷卻塔風機的節能問題提供瞭技術基礎與保障， 即冷卻塔風機的節能控製通過自動控製風機轉速和風機運數兩種方式來保證出水溫度維持在一定的范圍內進而達到節能 的目的w。研製瞭一種基於S7-200系列PLC和變頻器為核心的 冷卻塔風機優化節能控製系統。

  2冷卻塔風機優化節能的控製原理分析

  2.1 冷卻塔風機閉環節能控製原理

  冷卻塔的出水溫度是通過風機的風量控製，而風量通過風機 運行狀況控製。安裝在禪荅水池出水總管上的帶有錢器的釀 傳感器PT100可以將出水溫度信號轉換成可以識別的(4~20)mA 標準電流信號，並傳送到PLC的模擬量輸入塊中進行邏輯分析 和A/D轉換，將得出的數值與預設的溫度參數進行比較。之後 PLC通過RS485總線把信號傳送給變頻器，控製風機電機的轉 速的調節，維持冷卻水的溫度一定的范圍內，這樣就形成瞭一個 閉環節能控製系統1M。

  2.2 冷卻塔風機安全節能控製原理 2.2.1風機變頻信號的離散化處理機理

  閉環控製下的風機T作狀況是由出水溫度的高低決定的， 圓形逆流式冷卻塔由於出水溫度的變化並不嚴格地按照線性規律連續變化的,而是 會出現一定的波動性和隨機性，溫度變送器反饋的信號波動性就 比較明顯,導致變頻器輸出的頻率總是處於震蕩中。變頻器的頻 率變化是通過內部元件的充放電過程完成的，在波動性較大的電 流和電壓的反復沖擊下，變頻器內部晶體元件較容易出現擊穿故 障，從而影響變頻器的工作壽命和可靠性。同時，輸出頻率的震蕩 會帶動電動機轉速的震蕩,對電動機、傳動軸、減速機齒輪和風機葉片的受力載荷都會造成巨大的影響，進而會影響冷卻塔風機的 T作壽命'

  為瞭減少圓形逆流式冷卻塔風機變頻調速中轉速震蕩問題，引人瞭一 種變頻信號離散化處理的方法:轉速的離散臺階式控製法，即根據各轉速下的風量和風壓，測定風機在各轉速下的效率，找到較 高效率的速度點，將高效率速度點設為離散臺階型控製點，使風 機的運轉頻率盡可能地工作在最佳工況點附近,實現最大程度上 的節能。在實際生產工作中，當風機運行頻率過低時，風量太小對 出水溫度的影響較小，另外還會加劇電動機和減速器的內部器件 的磨損’會降低電動機和減速器的工作壽命。因此，設定頻率變化 范圍為(35~50)HZ，即頻率隨出水溫度的臺階式控製，控製方式， 。斜直線是理論上的頻率的變化趨勢，折線是離散後 頻率變化情況，橫座標軸表示出水溫度z，縱座標軸表示風機運轉 頻率/。即隻要溫度變化在4 2和4 „之間變動，變頻器就會輸出固 定的頻率/。

  2.2.2風機節能控製運行系統與故障預警系統的優化 結合

  冷卻塔風機葉片質量大，由於製造和安裝等原因，常有較大 不平衡慣量，又因其長期在100%水汽條件下運行。為瞭避免葉片 斷裂甩出，砸壞相關設施的事故發生，設計研發瞭基於檢測葉片 變形的預警報警系統該系統將葉片的變形量轉變為時間量進 行監測,但是在變頻降速運行狀態下’葉片時間間隔會變長，當達 到閾值時產生事故誤報現象。

  另外,降速運行時葉片負載減小，葉片變形量隨之減小。設 風機停機時葉片圓周向變形為0,兩葉片間位移間隔為S;當圓形逆流式冷卻塔風機在低頻段轉速運行時,葉片的變形量較小為AS,,兩葉片間位移間隔為S+AS,;當冷卻塔風機在高頻段轉速運行時，葉片 的變形量較大為AS2，兩葉片間位移間隔為S+AS2,風機在減速運 行狀態下，變形量較小，可能造成漏報現象。風機葉片在不同轉速 下變形量，如圖2所示。

  針對調速對監控系統的影響，經過對完好葉片和故障葉片 的大量變形數據采集和研究，對各運行頻率段設置合理的動態閾 值，將風機離散變頻運行與故障預警系統進行瞭優化結合，解決 瞭誤報和漏報問題。並在多臺風機的組合控製中，及時對變形大的風機降速降負荷運行，減少停機檢修時間，保證生產運行。而 對於現有普遍采用的連續性調速控製，因轉速頻繁變化,葉片變 形數據極巨大,預設閾值無法跟上變化，難以避免事故漏報誤報現象。

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