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[摘 要]冷却塔是一种水循环系统，在运行时会产生大量的富裕能量，导致能量消耗过高、浪费严重。经试验和研究发现，水轮机在循环水冷却塔中能起到节能效果，可减少能耗现象，改造步骤也比较简单。本文主要就此问题进行探讨。
[关键词]水轮机；循环水冷却塔；节能改造
中图分类号：TK730.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0271-01
1水轮机冷却塔的工作原理
水轮冷却塔是利用叶轮受流体能量产生的动力带动风机叶片的旋转，从而来完成热水与冷控制的热量交换。它主要是利用了在系统设计过程中所预留出的流量和杨程，对叶轮旋转时的前后差压做出调整，提升叶片的运转速度，从而提高了能量转换的效率。水轮机冷却塔将设计中的富裕能量充分利用起来，将其转换成驱动风机的真实力量，不仅能够为风机的运转节省电机动力，还能够在完成工艺需求的同时满足节能的目的。
2水轮机冷却塔运行中存在的问题
冷却塔的使用情况受到环境和温蒂的影响较为严重。据调查统计，在每年的高温季节5-8月里大约有70天都处于高温天气环境中，这时需要运行的冷却塔的数量明显要多于平时，才能够保证达到理想的冷却效果。这还要根据每台冷却塔的平均水流量来合理安排冷却塔的开启数量，避免产生大量的水资源浪费。在冬季，气温随之大幅度降低，原用于夏季的冷却塔使用情况要进行调整。首先要将南北循环水池的运行区分开来，南池在运行时一般情况下开启3～4台冷却塔，将水温维持在12℃左右。此时需要注意的是冰水的供给总量以及每台冷却塔的水循环量，并每隔一段时间记录下排放的数值。当环境气温低于正常的操作温度时，冷却塔将自动停止运作。通过实践验证，从冬、夏两个季节当中对冷却塔启动和运行的记录来看，水循环系统所流入冷却塔中的水流动力仍存在一些不足，并没有发挥完全的能量功效，因此将未来的发展道路上，企业应着重开发水循环在冷却塔中的动能利用，可为企业经济收益带来较为可观的发展前景。
3利用水轮机对冷却塔进行节能改造的具体策略
3.1节能改造的步骤
通过利用水轮机冷却塔进行对传统循环水冷却塔的改造来达到节能的目的，保证在减去风机电机和减速机的气体下仍能保持很好的降温效果，不需要增加水泵动力，冷却塔的结构仍保持不变，只在水流回流冷却塔的细节上做出调整，调整应按照以下步骤进行：
首先，将传统的循环水冷却塔中的风机电机、传动轴和减速箱进行拆除。对冷却塔的上塔水管进行改装，使水经过水轮机后能够再次流回到冷却塔的布水系统中进行二次布水循环。其次，在冷却塔中增加旁通管和旁通阀，是为了在特殊情况下或是在冬季，没有风机的作用冷却塔仍能保证正常的运行。对进、出水管和水轮机增加底座的支撑，将风筒设置为L型，这样更容易被固定。在水轮机安装过后要进行试验调试，来调整具体的动力需要。再次，要对冷却塔中的管道进行防腐处理，以免长期受到水的冲击而被腐蚀，影响设备的正常运行。处理过后装入冷却塔中。我们将冷却塔节能改造前后的具体模型制成示意图。
3.2节能改造具体策略
（1）基本状况
冷却塔系统循环水总量为13500ITI/h，由3座额定流量4500nl/h、额定温差10℃（实际5～6℃）的冷却塔组成。系统配置3台电机功率960kW、额定流量4562m/h的水泵和1台电机功率280kW、额定流量1884in/h的水泵，压头均为0.36MPa；风机直径9750mm，配置3台功率185kW的电机，传动方式为传动轴加减速器，风筒的材料为玻璃钢。
（2）改造方案
针对运行工况，采用HLW——4000型水轮机对3台风机中的1台电机实施改造，其余2台保持不变。水轮机主要由蜗壳、导叶、转轮、上盖、主轴、座环和尾水管等零部件组成，其中蜗壳材料为Q235——A，主轴材料为40MnB，其余部件材料为ZG270-500，整机净重3800kg，运行湿重5600kg。
（3）改造效果
由于冷却塔设计时留有一定的裕量，因此，改造后完全可以满足生产运行需要。改造前后冷却塔运行参数对比，见表1。
经过节能改造后，冷却塔的运行状况得到了极大的改进，不仅大大提高了效率，也促进了效益的显著提升：
1.节能效果明显。改造后，原风机电机及减速机被拆除，水轮机充分利用系统中的余压、余能维持运行，节能效果明显。
2.运行安全、稳定、可靠。水轮机结构合理，运转平稳，可靠性高，从根本上杜绝了电机、电控和减速机漏电、漏油、烧毁和损坏故障，为安全稳定运行提供了保障；水轮机重量小于取消的电机、减速机、传动轴三者之和，并使冷却塔的重心下移，增加了运行环境的安全性。
3.冷却效果好。随着季节的变化，水轮机的转速随着循环水流量的增减而增减，风量也随之增减，使冷却塔的气水比稳定在最佳状态，达到最佳冷却效果。
4.运行、维护费用低。取消电机和减速机后成本相应减少。
5.飘水率低。水轮机冷却塔的飘水率仅为传统冷却塔1/2，不仅降低了飘水对周围环境的影响，还减少了补充水量，节约了水资源。
6.噪音低。省去了风机电机及减速箱，大大降低了冷却塔的振动和噪音，减轻了环境噪声污染。
4水轮机在循环水冷却塔节能改造的几点建议
一是改造前应对循环水系统进行全面分析，特别是要分析夏季循环水系统运行情况是否满足生产需要，充分考虑各种因素，通过详细计算，确认循环水系统有足够裕量的前提下再实施改造。
二是水轮机对传统循环水冷却塔的改造是利用系统设计时预留的富余能量，但若今后有增产改造或者新项目建设需要对循环水系统挖潜能力，则最好不要实施该项改造，因为改造后循环水系统就没有可供挖潜的富余能力了，而且运行效果会稍有降低。
三是在所有生产装置共用1套循环水系统的情况下，最好先试改1台冷却塔，根据改造后的运行效果，再确定是否对所有冷却塔实施改造。
5结语
通过本文对水轮机在循环水冷却塔中节能改造的论述，我们可以发现水轮机对传统循环水系统的改造不仅能够使车间的生产效率大幅度提升，还对车间的管理有着较大的帮助。节能改造是降低生产成本最有效的办法，也对企业的经济收益起到推動的作用。与此同时，也促进了企业的节能减排、可持续发展的总体目标的前行。
参考文献
[1]孙艳杰.浅谈水轮机在循环冷却塔上的应用[J].中国化工贸易，2015（5）.
[2]陶萍.循环水设备节能技术改造[J].盐业与化工，2015（5）.
[关键词]水轮机；循环水冷却塔；节能改造
中图分类号：TK730.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0271-01
1水轮机冷却塔的工作原理
水轮冷却塔是利用叶轮受流体能量产生的动力带动风机叶片的旋转，从而来完成热水与冷控制的热量交换。它主要是利用了在系统设计过程中所预留出的流量和杨程，对叶轮旋转时的前后差压做出调整，提升叶片的运转速度，从而提高了能量转换的效率。水轮机冷却塔将设计中的富裕能量充分利用起来，将其转换成驱动风机的真实力量，不仅能够为风机的运转节省电机动力，还能够在完成工艺需求的同时满足节能的目的。
2水轮机冷却塔运行中存在的问题
冷却塔的使用情况受到环境和温蒂的影响较为严重。据调查统计，在每年的高温季节5-8月里大约有70天都处于高温天气环境中，这时需要运行的冷却塔的数量明显要多于平时，才能够保证达到理想的冷却效果。这还要根据每台冷却塔的平均水流量来合理安排冷却塔的开启数量，避免产生大量的水资源浪费。在冬季，气温随之大幅度降低，原用于夏季的冷却塔使用情况要进行调整。首先要将南北循环水池的运行区分开来，南池在运行时一般情况下开启3～4台冷却塔，将水温维持在12℃左右。此时需要注意的是冰水的供给总量以及每台冷却塔的水循环量，并每隔一段时间记录下排放的数值。当环境气温低于正常的操作温度时，冷却塔将自动停止运作。通过实践验证，从冬、夏两个季节当中对冷却塔启动和运行的记录来看，水循环系统所流入冷却塔中的水流动力仍存在一些不足，并没有发挥完全的能量功效，因此将未来的发展道路上，企业应着重开发水循环在冷却塔中的动能利用，可为企业经济收益带来较为可观的发展前景。
3利用水轮机对冷却塔进行节能改造的具体策略
3.1节能改造的步骤
通过利用水轮机冷却塔进行对传统循环水冷却塔的改造来达到节能的目的，保证在减去风机电机和减速机的气体下仍能保持很好的降温效果，不需要增加水泵动力，冷却塔的结构仍保持不变，只在水流回流冷却塔的细节上做出调整，调整应按照以下步骤进行：
首先，将传统的循环水冷却塔中的风机电机、传动轴和减速箱进行拆除。对冷却塔的上塔水管进行改装，使水经过水轮机后能够再次流回到冷却塔的布水系统中进行二次布水循环。其次，在冷却塔中增加旁通管和旁通阀，是为了在特殊情况下或是在冬季，没有风机的作用冷却塔仍能保证正常的运行。对进、出水管和水轮机增加底座的支撑，将风筒设置为L型，这样更容易被固定。在水轮机安装过后要进行试验调试，来调整具体的动力需要。再次，要对冷却塔中的管道进行防腐处理，以免长期受到水的冲击而被腐蚀，影响设备的正常运行。处理过后装入冷却塔中。我们将冷却塔节能改造前后的具体模型制成示意图。
3.2节能改造具体策略
（1）基本状况
冷却塔系统循环水总量为13500ITI/h，由3座额定流量4500nl/h、额定温差10℃（实际5～6℃）的冷却塔组成。系统配置3台电机功率960kW、额定流量4562m/h的水泵和1台电机功率280kW、额定流量1884in/h的水泵，压头均为0.36MPa；风机直径9750mm，配置3台功率185kW的电机，传动方式为传动轴加减速器，风筒的材料为玻璃钢。
（2）改造方案
针对运行工况，采用HLW——4000型水轮机对3台风机中的1台电机实施改造，其余2台保持不变。水轮机主要由蜗壳、导叶、转轮、上盖、主轴、座环和尾水管等零部件组成，其中蜗壳材料为Q235——A，主轴材料为40MnB，其余部件材料为ZG270-500，整机净重3800kg，运行湿重5600kg。
（3）改造效果
由于冷却塔设计时留有一定的裕量，因此，改造后完全可以满足生产运行需要。改造前后冷却塔运行参数对比，见表1。
经过节能改造后，冷却塔的运行状况得到了极大的改进，不仅大大提高了效率，也促进了效益的显著提升：
1.节能效果明显。改造后，原风机电机及减速机被拆除，水轮机充分利用系统中的余压、余能维持运行，节能效果明显。
2.运行安全、稳定、可靠。水轮机结构合理，运转平稳，可靠性高，从根本上杜绝了电机、电控和减速机漏电、漏油、烧毁和损坏故障，为安全稳定运行提供了保障；水轮机重量小于取消的电机、减速机、传动轴三者之和，并使冷却塔的重心下移，增加了运行环境的安全性。
3.冷却效果好。随着季节的变化，水轮机的转速随着循环水流量的增减而增减，风量也随之增减，使冷却塔的气水比稳定在最佳状态，达到最佳冷却效果。
4.运行、维护费用低。取消电机和减速机后成本相应减少。
5.飘水率低。水轮机冷却塔的飘水率仅为传统冷却塔1/2，不仅降低了飘水对周围环境的影响，还减少了补充水量，节约了水资源。
6.噪音低。省去了风机电机及减速箱，大大降低了冷却塔的振动和噪音，减轻了环境噪声污染。
4水轮机在循环水冷却塔节能改造的几点建议
一是改造前应对循环水系统进行全面分析，特别是要分析夏季循环水系统运行情况是否满足生产需要，充分考虑各种因素，通过详细计算，确认循环水系统有足够裕量的前提下再实施改造。
二是水轮机对传统循环水冷却塔的改造是利用系统设计时预留的富余能量，但若今后有增产改造或者新项目建设需要对循环水系统挖潜能力，则最好不要实施该项改造，因为改造后循环水系统就没有可供挖潜的富余能力了，而且运行效果会稍有降低。
三是在所有生产装置共用1套循环水系统的情况下，最好先试改1台冷却塔，根据改造后的运行效果，再确定是否对所有冷却塔实施改造。
5结语
通过本文对水轮机在循环水冷却塔中节能改造的论述，我们可以发现水轮机对传统循环水系统的改造不仅能够使车间的生产效率大幅度提升，还对车间的管理有着较大的帮助。节能改造是降低生产成本最有效的办法，也对企业的经济收益起到推動的作用。与此同时，也促进了企业的节能减排、可持续发展的总体目标的前行。
参考文献
[1]孙艳杰.浅谈水轮机在循环冷却塔上的应用[J].中国化工贸易，2015（5）.
[2]陶萍.循环水设备节能技术改造[J].盐业与化工，2015（5）.