1、“水輪機泵取代電動機改造冷卻塔技術原理“水輪機泵取代電動機改造冷卻塔”。所謂“無電機冷卻塔”：是不用電機抽風，運轉時無環境污染的玻璃鋼與金屬件，水泥件等組成的混合結構工業、民用、家用冷卻塔。水力取風是在冷卻塔本身不再裝置電動機，減速器等部件，而由專利產品“水輪機”完成滿足熱交換所需的通風量，不增加原循環水泵應有的電流，達到冷卻效果的一種新型冷卻塔。無電機冷卻塔與一般冷卻塔的區別及工作原理：無電機冷卻塔與行業上的冷卻塔之區別在于:（1）無電機冷卻塔采取了更先進的專利技術。（2）在外觀上采用了新的布水取風器，取消了電機減速器，一般冷機塔還是采用機電動力取風，存在著電耗、噪聲等弊病。 無電機冷塔的工

2、作原理是由抽風動力來自于水動力，不是通常的機電動力，由循環水系統的水泵送來的水動力完成布水取風的任務，同時抽風和布水。水泵送水的壓力完全足夠承擔布液抽風的任務，故可以省略電機。無須再增加水壓，水泵與一般傳統冷塔的使用相同。無電機冷卻塔的優點是：(1)環保。冷卻塔取消電機以后就沒有噪聲環保問題。(2)節電。按國家標準冷卻塔耗電一年就等于塔價。如果換上無電機冷卻塔水輪機就沒有這項支出。(3)冷效。水力取風是隨水壓力的增減而轉速增減，風量也隨之增減，所以無電機冷卻塔水輪機的氣水比始終穩定在最佳狀態，冷效最好。(4)長壽。水力取風結構簡單，運轉平穩，維修方便，可長期連續工作。(5)安全。無電機冷卻塔水

3、輪機可在防爆環境安全運行。(6)適用廣。無電機冷卻塔水輪機適用一切類型的冷塔，還可對一切類型的老塔進行改造，塔型越大，經濟意義越大。無電機冷卻塔水輪機的技術指標:(1) 電耗等于零。(2) 冷效大于0.75。(3) 負荷率大于0.95（實測水量與設計水量之比）。(4) 噪聲小于50分貝。(5) 熱負荷率大于0.95（實測散熱量與設計散熱量之比）。無電機冷卻塔的工況條件:進塔水壓:0.5-5t家用塔大于0.015Mpa;5-50t微型塔大于0.025 Mpa;50-100t小塔大于0.04 Mpa;100-1000t中塔大于0.06 Mpa;1000-4000t大塔大于0.08 Mpa. 老塔改

4、用水輪機以后，泵的功率電流、壓力、流量情況如何？老塔泵的揚程已經確定，無法改變，改造后加上水輪機的阻力不增加原泵的功率電流。事實上泵的功率是隨著流量的增加而增加，流量的減少而減少，所以沿泵流程上增設水輪機，使阻力增加流量減少，泵功率就不增加。改造后的冷卻塔水輪機阻力很低，恰好在泵的最高效率范圍里面，流量減少極微，使壓力增加后，流量減少3%，電流減少1%。整塔運轉冷效優于原塔。 【水輪機耗功極小的關鍵所在】1. 水輪機所需要帶動冷卻風扇的功耗遠小于原電機帶動風扇功耗：因為常用的異步電機的功率因數（磁滯損耗產生發熱）損耗；2. 電機和減速機的機械效率多機串聯損耗大（多機串聯損耗環節多）；3. 電機

5、、減速機效率低（從產生很大噪聲即可知，轉變成聲能損耗掉，作為電機保護，采用皮帶輪減速，則皮帶打滑、發熱損耗更大）；4. 電機轉速恒定，不隨水流量變化造成過剩功耗； 5. 由于季節等因素冷卻水量降低時，拖動水泵的電機負載降低，機械效率也會明顯降低；6. 對供水泵增加水輪機的負荷后，使拖動水泵的電機負載提高，電機的效率不會下降（由于顧及電機啟動扭矩大，選電機常常“大馬拉小車”，按異步電機的特性而言，一般還會提高效率），由于相對水泵提水功耗來說水輪機功耗很小（差2個數量級），一升一降使得功耗很小；7. 水輪機隨負荷調整轉速，無“過吹”，水飄散率低，循環量可略微降低；8. 電機、減速機轉速高，冷卻差，

6、壽命短，機械磨損后效率降低，后期功耗加大很快；9. 改用水輪機以后塔的水流量是否會減少而影響使用效果？冷卻循環水泵的工作效率一般在80%，老塔改用水輪機以后，水壓略有增加，但流量不變，泵電流也沒有明顯的增量。究其原因是泵效率提高，增加了有用功，即不改變原泵功率，僅提高泵效率，水壓增加，使流量不變。泵有一個工作特性曲線，在其額定的工作范圍內，效率、流量、壓力、軸功率之間的關系均能相互制約，相互利用，在某一范圍內曲線是相對穩定的，稍有變化不影響其它參數。根據實際操作，冷塔由原來的電機改成水輪機以后泵壓增加，電流無變化，流量不變。所以老塔改用水輪機以后塔的水流量不會減少，不會影響使用效果。1

7、0; 水動風機的原理冷卻塔的進塔循環水壓頭一般是5-8m。由此可推算進冷卻塔的水流中具備著水頭5-8m kW左右，1000th是22kW左右，4000th是90kW左右，依次類推。既然現有冷卻塔在正常運轉  m就足夠了。這些工作壓力來自于循環水泵，水泵的揚程選型計算是冷卻塔所處位置的高度、沿程管路損失、彎頭、閥門的阻力，以及用水設備阻力的總和。泵的流量口是按冷卻塔公稱名義匹配的，如100th塔即匹配100th泵，500th即匹配500th泵。泵的揚程乘上流量即為水流所具備的功率，進塔水的壓頭是總揚程減去供水系統阻力損失以后所剩下的58m。這寶貴的5-8m

8、 m的水頭。2  ×24=108度，每年39420度，電費0.5元度每年19710元，工業用電1元度計算是39420元，這筆帳算起來十分清楚。節約的全部是利潤。塔的大小完全可以照此推算。 3  微型水輪機的研制要達到這樣節能的效果，關鍵是如何配好水輪機，市場水輪機大都用于水力發電，其功率在100kW以上，而冷卻塔的功率均在100kW以下，即使有小功率的水輪機也不能直接拿來用上，要么水壓頭過高，要么形狀結構不適應，為此筆者專門研制了冷卻塔專用水輪機如圖2。筆者稱它為微型水輪機，雙擊貫流式，轉輪的進水角度為30°

9、76;，葉片17片，葉片的線型遵照盡可能地完全利用能量的方法設計，進水口的水頭為5-8m，完全解決了冷卻風葉所需的轉速、軸功率，實際應用經法定檢測單位檢測效果十分滿意。4  水動風機冷卻塔的冷卻效果2001年5月31日上海節能服務中心對上海乳品培訓中心由浙江聯豐玻璃鋼廠生產的2臺同類型200th塔進行測試，其中1臺的風機運行系統僅進行水輪機改造，其它部位不變。2臺塔在同時運行，工況相同的情況下，進行熱力性能，節能效果對比測試，其對比后測試數據如表1(北塔為經水輪機改造)。測試結果表明，水泵沒有增加功率，揚程沒有改變，風葉電機卻取消了，因此電耗等于零，實現了節電100。

10、60;表1 測試數據對比  進塔參數 出塔水溫/t2/ 風葉直徑/m 電機功率/kw 水泵壓力/MPa 水泵功率/kw 進出水溫差t/ 冷幅t/ 比電耗a 噪聲/dB(A) 干球1/ 濕球1/ 水溫t1/ 北塔 23.5 17 21.9 19.9 2.8 0 0.18 14.99 2 2.9 0 49 南塔&

11、#160;23 17.5 22 20.2 2.8 3.923 0.18 16.44 1.8 2.7 0.02 61 5 結語水輪機應用于冷卻塔不論是改造也好，整臺新塔也好，優點在于：節能。該塔利用水輪機取代風葉電機，完全節省了風葉電機的運行電耗，且沒有增加循環水泵的負擔。無噪聲。水輪機的能量轉換是在水流道內完成的；控制湍振的雷諾數，使水輪機不會發出干擾的噪聲。高效。水輪機軸直接輸出風葉，不需再通過其它減速器等，且隨著水流量的變化而風量相應變化，始終穩定在較好的氣水比。使用壽命長。水輪機結構簡單，運轉