[中央空調節能技術]循環水系統冷卻塔節能技改方案詳解

例如某公司根據現場測量數據和技術交流中獲得數據，做出以下工況分析。

2.1、系統管網示意圖如下：

2.2、系統各單元實際運行參數及工作狀態：

4.1、溫差：在相同工況的條件下，保證改造前后溫差不變。

4.2、轉速：在相同流量下保證改造前后風機轉速誤差在±5r/min以內

4.3、節電：136kW×6臺×24小時×330天=6,462,720度。節電效果明顯。

6.1、改造思路：安全生產第一，對系統采用最安全方式進行改造，確保系統安全生產。

6.2、對系統6臺冷卻塔進行改造，逐臺改造，分步進行，先改造1#冷卻塔，然后再改造2#、3#…冷卻塔。采用從喉部進水做功，回水用尾水管、連通管分水的方式。具體是完全打開系統中水泵出口閥門和上塔閥門，使上塔水先對水輪機做功以后再通過尾水管、連通管回到原布水管中。在原有的進水管上安裝蝶閥，調節閥門開度，從而調節上塔水量及風機轉速以確保冷卻塔運行的安全、穩定和最佳效果。

8.1混流式水輪機的選型??

水輪機效率的高低主要看水輪機的轉輪，水輪機的轉輪是大型發電機組廠家經過多次的試驗和改型確定的，其葉片的形狀是不可以輕易改變的，對于一定形狀的葉片，分別給出三個參數：單位流量(Q1)、單位轉速(n1)和單位功率(N1)，同一種葉片形狀做成不同大小的轉輪其上述參數不變。對于特定的轉輪，選定了轉輪直徑（D）和水輪機的利用水頭（H）后，水輪機的輸出轉速（n）、過流量（Q）和輸出功率（N）可通過下面的公式求得。

水輪機的選型是這樣的，對于選定的轉輪型號，也就是選定水輪機的上述參數后，再選定一個轉輪直徑，并根據實際水輪機利用的水頭計算水輪機的過流量和輸出功率，如果過流量和輸出功率滿足我們要求的流量和風機軸功率時，則水輪機型號選擇合適，如不能滿足要求，則更換轉輪直徑和水輪機型號，直到計算出來的水輪機過流量和輸出功率滿足要求，這時計算出的轉速就是水輪機的輸出轉速，用該轉速和風機軸轉速的比即為減速器的減速比。

8.2水輪機配套減速器作用

繪制功率限制線的目的是考慮到水輪機在最大功率下運行時，已不可能按正常規律進行功率調節。水輪機在超過95﹪最大功率運行時，若導葉開度增大，流量會增大，單功率并不一定增加，甚至可能會減少。這是因為此時轉輪中的水力損失急劇增加，水輪機效率下降對功率的影響超過了流量對功率的影響。這種情況使調速器對水輪機的調節性變得很差，可能會危及水輪機的運行穩定。

為了避免發生這種情況，并保證水輪機具有一定的功率儲備，故將水輪機限制在最大功率的95﹪（大型水輪機有時取97﹪）范圍內運行。新研制的混流式水輪機轉輪，其模型綜合特性曲線中還標出了初生空化線，給類渦帶發生的區域和無渦帶區以及保證運行范圍等。圖為混流式水輪機的模型綜合特性曲線圖。

結論：根據混流式水輪機模型綜合特性曲線，保證水輪機在最大功率下運行，則輸出軸的轉速遠高于冷卻塔風機所需的轉速，如果強制性降低水輪機的轉速,則會大大降低水輪機效率，為保證水輪機的運行高效穩定，減速機的作用是顯而易見的。

設備特點

8.3反擊式混流水輪機

水動能回收型冷卻塔和冷卻塔節能改造技術的核心是水輪機，根據冷卻塔熱力特性和循環系統特性自主研發的混流反擊式水輪機，該水輪機的水能回收利用率高，從而對低能量富裕的冷卻塔循環水系統實現改造而達到100%節能的目的。水輪機結構采用混流反擊形式，有以下優勢：

1.??? 水輪機蝸殼采用一次成型整體鑄造工藝，精度高，流道表面更光滑，有利于提高水輪機的效率。

2.??? 水輪機轉輪采用一次成型整體鑄造工藝，精度高，導葉可調節，在不同的壓頭范圍內可調節轉速，滿足轉速要求。

3.??? 水輪機為球墨鑄鐵材質，耐磨性好，耐腐蝕性強，在偏堿或偏酸等水質較差的情況下均可正常運行。

4.??? 混流反擊式水輪機，較其他形勢水輪機更效率高，應用水頭范圍更廣，產品精度高，質量好，性能穩定，使用壽命長。

8.4雙剖分式油封

傳統減速機，這些設備中的傳統密封元件——骨架式油封，最長壽命為8000小時，到期必須更換。更換時需對設備停機解體，費工費時。而傳統的剖分式油封為單剖分，剖分口易錯位、整體剛度差，因此，油封的剖分技術成為密封行業的難題。

1．立體定位技術——由骨架和密封主體的立體定位對接，保障徑向和軸向的雙向鎖定，實現剖分端面的輔助定位和自動鎖緊。

2．微量擠壓配合——剖分處骨架兩端口在自由狀態下有微量間距，對接后密封主體剖分端面自動形成微量擠壓配合，確保彈性補償和密封性能。打破了傳統骨架油封不能剖分的常規，開辟了密封技術的新領域。

優勢特點：

1、骨架采用特種高分子復合彈性材料，確保剖分后的回彈性和剛度。

2、以進口特種合成橡膠為彈性主體，且磨擦系數極低，使用壽命長。

3、彈性材料唇口配合進口Z形彈簧，提高唇口對軸的追隨性，避免了硬質材料唇口的固有缺點。

4、采用雙剖分式油封在減速機與水輪機連接部位，不需要拆分設備即可方便地更換，并杜絕因油封老化造成的減速機損壞等現象。

8.5階梯式尼龍迷宮密封

由于水輪機輸出軸位置工況復雜---無油，有壓，摩擦力大，水平沖擊大，長期運行會造成嚴重磨損，而水輪機傳統密封方式以機械密封和盤根密封為主，考慮機械密封的壽命和盤根密封的磨損,水輪機密封問題是水輪機一大難題。同時因水流沖擊會產生水平位移，造成設備振動，嚴重損壞減速機。

8.5.1采用階梯式尼龍迷宮密封，從根本上解決傳統的水輪機耐磨、密封性的問題。

8.5.2尼龍非常耐磨，一般硅基耐磨尼龍的耐磨壽命為20000小時，解決了傳統水輪機機械磨損的壽命問題。

8.5.3也相當于一個滑動軸承，在此位置安裝一個滑動軸承，可有效解決因水輪機轉輪運動時造成的水平沖擊，確保系統運行平穩、提高抗壓強度，延長壽命。

8.5.4尼龍迷宮密封是在轉軸周圍設若干個依次排列的環行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而達到阻漏的目的。

8.5.5由于尼龍迷宮密封的轉子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉速頻率的惡劣環境。尼龍密封圈比一般密封圈密封性能更好，在軸承運轉時，由于溫度升高，軸承與尼龍密封圈之間的水泡會把間隙堵死，從而提高密封性能。

結論：階梯式尼龍迷宮密封有效防止漏水、減少因水流引起的水平振動、延長減速機的壽命，是替代傳統密封的地最好方法。

8.6冷卻塔專用GPRS遠程數據采集管理系統

8.6.1概述

當前冷卻塔故障問題已經成為影響循環水系統以至于全面生產環節中的重要因素。建立冷卻塔故障數據遠程管理的保障系統，是冷卻塔運行以及循環水管理的需要。一直以來冷卻塔運行中，漏油、過振等突發事故，危害巨大，因此冷卻塔運行參數遠程監測終端，通過對冷卻塔系統運行數據動態遠程監測、分析、預報、及時發現故障尤其是突發故障先兆，迅速做出反應，實時給予決策支持并實施自動監測，為循環水系統正常運轉以及全面生產提供安全保障；為設備管理部門提供多層次信息管理和決策支持手段，在兼顧現場調度和故障隱患預判的基礎上實現循環水系統安全運行。

8.6.2系統組成

冷卻塔運行參數遠程管理系統主要由中心監測站、手機、現場傳感器（測振儀、油位計、油溫計、風量儀等）、遠程數據采集終端以及冷卻塔運行情況分析軟件組成。

8.6.3系統部分

根據現場應用情況整個冷卻塔專用GPRS遠程數據采集管理系統被分成三大部分。

第一部分是現場數據采集裝置，實時將現場的油位、油溫、振動、風量、流量等數據采集到智能遠程監測終端內并支持測量信號種類的擴展，根據實時數據實現數據采集現場的自動報警，防止事故的發生；并且由智能遠程監測終端將數據采用主動或被動的方式發送到監測中心；

第二部分是監測中心及冷卻塔運行參數分析軟件，它實現對數據的接收、存儲、顯示、數據請求以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和方便地訪問實時和歷史數據，并通過冷卻塔制造經驗，編寫的冷卻塔運行參數分析軟件，對所采集信號進行運行分析和故障預測。

第三部分是短信息預警系統，該短信息預警硬件仍以現場智能遠程測控終端為基礎，通過編程，可實現在冷卻塔運行參數分析軟件檢測到不良狀態時，自動以手機短信息的方式將報警信息發送到管理人員的移動電話上，使管理人員及時了解到現場的不良狀況，從而為安全生產作業提供信息保證。

8.6.4硬件部分

（1）、基本原理:

通過RS—485總線將數字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與數據采集終端連為一體，構成現場監測單元。數據采集終端內置：CPU模塊、數據存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數據通信模塊?？涩F場接入多路模擬量、開關量、繼電器信號等數據，然后直接通過 GPRS 無線模塊將現場數據與遠程監測中心連接，將采集數據實時發送到遠程數據庫服務器，并存儲到數據庫中。通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能方便地對各種環境要素如流量、壓力等數據的采集讀取，真正實現了遠程監測和數據共享的功能。除數據遠程采集、實時監測外，系統還可實現遠程手機報警，并通過用戶手機遠程監測現場設備。

（2）、功能特點：

◎配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出、脈沖信號輸入等；

◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數據接口，可接入PLC等各種設備；

◎采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；

◎采用工業級超低功耗高性能的嵌入式處理器；

◎用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；

◎內設工業時鐘，精確計時；

◎自動定時上報和事件觸發上報功能；

◎內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；

◎通訊協議完善，組態軟件支持，用戶免開發；

◎板載工業級GPRS傳輸模塊；

◎提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；

◎工業級設計，穩定可靠，堅固耐用。

8.6.5軟件部分

監測中心需配置信息管理軟件，其主要作用在于接收、存儲、顯示現場終端發來的數據，并實現一些數據分析功能，同時，能夠根據接受的數據，自動分析完成自動預警的功能。軟件采用B/S結構，其特點在于采用Web Enable技術利用Internet廣域網將信息共享網絡拓展到最大范圍，使領導或工作人員，在家里或使用筆記本在外地無線上網以及手機WAP網時也能方便的查詢到冷卻塔現場工況信息。

遠程測測系統，主要用于接收各檢測站點發來的數據并進行整理、保存，可隨時對歷史數據進行查詢、統計并生成報表。同時提供對站點的配置功能（如添加、刪除、修改等）。通過它，可以及時地了解各檢測點的狀況及變化趨勢，為相關部門提供可靠的數據。

冷卻塔運行參數分析軟件是監測中心的核心，該軟件根據菱電十年冷卻塔制造經驗編寫，同時具備菱電最新水動能冷卻塔的運行參數庫。針對各型號冷卻塔運行中實際發生的各項現場實測運行參數、參數運行趨勢，進行系統運行狀況分析，并預測冷卻塔故障參數，在發出現場報警和遠程手機報警提示。

10.1、機械設備安全措施

所使用的機械設備：交流電焊機

10.1.1、交流電焊機：

1）、用前應檢查并確認初、次級線接線正確，輸入電壓符合電焊機的銘牌規定。接通電源后嚴禁接觸初級線路的帶電；

2）、次級抽頭連接銅板應壓緊，接線拄應有墊圈。合閘前，應詳細檢查接線螺帽、螺栓及其他部件并確認完好齊全、無松動或損壞；

3）、多臺電焊機集中使用時，應分接在三相電源網絡上使三相負載平衡，多臺焊機的接地裝置應分別由接地極處引接，不得吊接；

4）、移動電焊機時應切斷電源，不得用拖接電纜的方法移動電焊機，當焊機突然停電時，應立即切斷電源；

5）、電焊機的裸露導電部分轉動部分應裝安全保護罩；

6）、電焊機的一次側的電源線必須絕緣良好，不得隨意拖拉，其長度不宜大于5m；

7）、電焊把鉗絕緣必須良好；

8）、電焊機二次側引出線宜采用橡皮絕緣銅芯電纜，其長度不大于30m；

9）、電焊機外殼應可靠接地，不得多臺串聯接地；

10）、焊機作業附近不宜有振動的其他機械設備，不得放置易燃、易暴物品。工作場地有良好的通風措施。

10.1.2、關于手持電動工具的安全措施

1）、手持電動工具作空載檢查，運轉正常方可使用。

2）、工程使用均為Ⅱ類手持電動工具，并安設額定動作電流不大于15mA，額定漏電動作時間小于0.1S的漏電保護器。

10.2、高空作業的安全技術措施

10.2.1、高空作業指凡在墜落高度基準面2m以上有可能墜落的高處進行作業；

10.2.2、高空作業的安全標志、工具、儀表、電器設施和各類設備，必須加以檢查，確認完好方能投入使用；

10.2.3、高空作業人員必須配帶安全帶、安全帽，并檢查無礙方可作業；

10.2.4、嚴禁交叉作業。

10.3、安全生產、文明施工

10.3.1、臨時用電必須安裝觸電保安器，接電須有專業電工操作；

10.3.2、腳手架要經常檢查牢固性；

10.3.3、嚴禁超負荷起吊，在無人指揮的情況下，不得進行吊裝作業；

10.3.4、各班組交叉作業時，須有專人協調安全工作，否則不得進行交叉作業；

10.3.5、進入施工現場必須戴好安全帽，高空作業必須戴好安全帶；

10.3.6、服從我公司有關人員的總體調度，遵從當地人民的風俗習慣；

10.3.7、加強現場管理，做到科學施工，文明施工。