冷卻塔變頻器的應用優(yōu)勢已經(jīng)越來越明顯，變頻器的使用也會越來越普遍，制造廠商在使用了冷卻塔變頻技術后不僅可以得到收益而且也可使自己的冷卻塔在激烈的市場競爭中長期處于主動位置。

二、冷卻塔風機使用變頻節(jié)能的實施方案和應用效果

1、冷卻塔風機變頻控制實施方案

（!）方案一：固定變頻控制方式。

固定變頻控制方式：可分為單臺固定變頻控制和多臺固定變頻控制。以多臺固定變頻控制為例，如圖1所示。

該系統(tǒng)由變頻回路和工頻回路兩部分組成：變頻回路：由一臺變頻器、空氣開關QF2、交流接觸器KM02和變頻運行控制回路及信號報警回路組成變頻循環(huán)運行回路。工頻回路：由空氣開關QF1、QF3、QF4、QF5、交流接觸器KM01、KM03、KM04、KM05和熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4以及手動運行控制回路等構成工頻（50Hz）運行回路。

運行方式：工頻運行時：風機根據(jù)工頻控制回路選擇指定風機起動，并以50Hz全速運行；變頻運行時：風機以傳感器所測實際水溫，經(jīng)過溫控器轉(zhuǎn)換成標準的電流信號或電壓信號，送到變頻器的模擬輸入端，電動機根據(jù)負荷交替起動，三臺電動機全部運行：**臺電動機變頻運行、第二臺電動機工頻運行、第三臺電動機工頻運行。

（2）方案二：循環(huán)變頻控制方式。

風機節(jié)能的*佳方案是控制風機轉(zhuǎn)速，可通過改變電動機控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)電動機運行的轉(zhuǎn)速，從而達到控制風機轉(zhuǎn)速的目的，以三臺相同功率電動機的冷卻塔為例，三臺風機為同一功率的的電動機，可采用一臺變頻器循環(huán)控制的方式運行，系統(tǒng)電氣原理圖如圖2所示。

1）該控制系統(tǒng)由變頻回路和工頻回路兩部分組成：變頻回路：由一臺變頻器，空氣開關Q1，交流接觸器KM1、KM3、KM5和自動運行控制回路及信號報警回路組成變頻循環(huán)運行回路。工頻回路：空氣開關QF2、QF3、QF4，交流接觸器KM2、KM4、KM6和熱繼電器FR1、FR2、FR3以及手動運行控制回路等構成工頻（50Hz）運行回路。

2）該控制系統(tǒng)由變頻回路和工頻回路兩部分組成：變頻回路：由一臺變頻器，空氣開關QF3，交流接觸器KM4、KM5、KM6和自動運行控制回路及信號報警回路組成變頻循環(huán)運行回路。工頻回路：空氣開關QF0、QF1、QF2，交流接觸器KM1、KM2、KM3和熱繼電器FR1、FR2、FR3以及手動運行控制回路等構成工頻（50Hz）運行回路。

運行方式：正常狀態(tài)，轉(zhuǎn)換開關切至自動運行回路，由溫度傳感器測定冷卻塔出水溫度，經(jīng)過溫控器轉(zhuǎn)換成標準的電流信號或電壓信號，送到變頻器的模擬輸入端來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，改變風機的風量，從而改變冷卻塔的出水溫度；當一臺風機運行不能滿足要求時，將此變頻運行的風機改為工頻運行，再變頻起動另一臺風機，直到滿足生產(chǎn)裝置所需的循環(huán)水的溫度達到工藝要求為止（即水溫≤32℃）。整個控制系統(tǒng)為一個閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。做到*先運行的風機*先切除，各電動機循環(huán)運行，從而延長設備使用壽命的目的。當變頻系統(tǒng)控制回路或者變頻器出故障的時候，將轉(zhuǎn)換開關切換到手動狀態(tài)，三臺電動機運行在工頻狀態(tài)仍可滿足裝置工藝要求。

2、循環(huán)變頻控制方式帶來循環(huán)水冷卻塔變頻節(jié)能的效果

（1）循環(huán)水冷卻塔運行概況某供水廠共有3個編號分別為1#，2#和3#循環(huán)水冷卻塔。各生產(chǎn)裝置返回的循環(huán)熱水用泵輸送到這些塔內(nèi)，通過塔內(nèi)的填料增加熱水與空氣接觸面積和時間，促進熱水與空氣進行熱交換，使循環(huán)水冷卻。從而獲得各生產(chǎn)裝置所需循環(huán)水溫度≤32℃的冷水。

當環(huán)境溫度升高時，起動冷卻塔內(nèi)的軸流風機實行強制通風，加快冷卻塔填料上循環(huán)水氣相與液相的熱交換。每個冷卻塔內(nèi)裝設1臺軸流風機，其直徑為8500mm，由電壓為380V，額定功率為160KW的4極異步電動機驅(qū)動。電動機和風機之間采用恒定減速比的減速機直聯(lián)，塔內(nèi)不裝設節(jié)流閥。因此軸流風機的轉(zhuǎn)速與風量是不可調(diào)的。3個塔的總處理能力達8000m3/h，遠大于各生產(chǎn)裝置*大需求量總和6600m3/h，2002年度各塔的運行參數(shù)詳見表1與表2。

（2）冷卻塔風機采用變頻調(diào)速節(jié)能方案

1）風機節(jié)能可行性分析

由表1所示的數(shù)據(jù)知：年度冷卻塔風機全部運行期間，冷卻塔進水溫度的*高溫度平均值分布在34.5-38℃內(nèi)；循環(huán)水經(jīng)冷卻后，冷卻塔出水溫度的*高溫度平均值分布在27.6-28.8℃內(nèi)，其較各生產(chǎn)裝置所需冷卻水溫度32℃低3.2-4.4℃；并可知在同時滿足冷卻塔進水溫度低于*高熱水溫度平均值及冷卻塔出水溫度低于*高冷水溫度平均值這一條件下，單臺風機全年的運行時間為2705h。若采用變頻器調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，改變風機風量，可使冷卻塔出水溫度提高2-3℃的情況下，仍能滿足冷卻塔出水溫度≤32℃的工藝要求，這顯然可節(jié)省電能。根據(jù)相關數(shù)據(jù)以及表2的有關數(shù)據(jù)，通過工藝計算得風機的不同月份節(jié)能潛力及收益值如表3。由表3可知各冷卻塔風機節(jié)能潛力為40%-50%。

（3）風機變頻調(diào)速實施方案探討

1）系統(tǒng)結(jié)構

風機節(jié)能的*佳方案是控制風機轉(zhuǎn)速，可通過改變電動機控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)電動機運行轉(zhuǎn)速，從而達到控制風機轉(zhuǎn)速的目的。

由于3臺風機驅(qū)動電動機功率均為160KW，可采用1臺變頻器循環(huán)方式運行，系統(tǒng)結(jié)構框圖如圖4所示。

該系統(tǒng)由2部分組成：變頻回路：1臺變頻器，空氣開關Q1，交流接觸器C1、C2、C3和自動運行控制回路及信號報警回路組成變頻循環(huán)運行回路；工頻回路：空氣開關Q2，交流接觸器C4、C5、C6和熱繼電器T1、T2、T3以及手動運行控制回路等構成工頻（50Hz）運行回路。

2）運行方式正常狀態(tài)，轉(zhuǎn)換開關QK: 切至自動運行回路，由溫度傳感器測定冷卻塔出水溫度，轉(zhuǎn)換成標準的電流信號，送至變頻器的溫度檢測器，用于控制冷卻塔風機轉(zhuǎn)速，改變風機的風量，從而改變冷卻塔出水溫度；當1臺風機運轉(zhuǎn)頻率接近工頻運行仍不能滿足要求時，將此變頻運行風機改為工頻運行，再變頻起動另1臺風機，直到滿足各生產(chǎn)裝置所需的循環(huán)水溫度≤32℃為止。整個控制系統(tǒng)為一個閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

根據(jù)工藝要求，自動確定電動機是變頻運行或是工頻運行，并做到*先運行的風機*先切除，各電動機循環(huán)運行，從而延長設備使用壽命。當變頻器出故障時，將轉(zhuǎn)換開關QK切換至手動狀態(tài)，3臺電動機運行在工頻狀態(tài)仍可滿足運行要求。

采用變頻器調(diào)速的方法，改變了以往電動機的開、停僅為手動控制的單一工頻運行方式，從而避免為滿足冷卻塔出水水溫≤32℃，必須使1臺或幾臺風機均處在工頻狀態(tài)下運行，而造成水溫過低，形成不必要的能源浪費。采用變頻調(diào)速運行方式，提高了水溫控制的準確性，并可實現(xiàn)平滑起動電動機，使3臺電動機循環(huán)運行，從而提高電動機的使用壽命。

（4）風機節(jié)能經(jīng)濟分析

1）由表1所示的冷卻塔運行參數(shù)可知：1#塔的處理能力只是2#或3#塔的66%，但其處理1m3/h熱水風機電功率單耗卻是2#塔與3#塔風機電功率單耗之平均值的1.783倍（即其大0.0313KW/h），其原因是該塔填料仍為舊式低效填料，若將1#塔填料改用與2#塔相同性能的新型高效填料，則每小時處理能力就可提高1000m3。如按1#塔處理量為2000m3計算，每小時節(jié)電2000×0.0313=62.6KW，節(jié)能效果相當可觀。1#塔每年運行時間為3000h，更換填料需投資約45萬元。收益率=3000×62.6×0.56/45×104×100%=23.37%。

2）采用變頻調(diào)速方案，根據(jù)表3可得每年總收益值為8.883萬元，實施變頻控制需要投資約15萬元，收益率=8.883/15×100%，約1.7年就能收回投資額，另外設備的折舊率大大降低，可見節(jié)能效果顯著。

三、結(jié)束語

對于冷卻塔的生產(chǎn)廠家來說，一種新的產(chǎn)品的投入生產(chǎn)首先看市場的需求和能夠產(chǎn)生的效益，通過以上的經(jīng)濟分析，可以得出，使用方只要在了解到變頻器應用的優(yōu)點后，基于運行成本和設備維護的考慮，必然會對這樣的投資產(chǎn)生濃厚的興趣。而事實上目前市場上對于冷卻塔變頻器應用已經(jīng)十分的成熟，而且也正是朝著這個方向快速的發(fā)展。變頻器的應用是目前整個冷卻塔市場乃至整個中央空調(diào)市場的趨勢。