在水轮机冷却塔中,水轮机用于取代电机作为风机动力源,使风机由原来的电力驱动改为水力驱动。水轮机的工作动力来自水泵的富余扬程,并在保证水轮机技术参数时水泵电耗不变。达到节能目的。合理的利用该项技术可对任何带有风机电机的冷却塔进行节能改造。水轮机冷却塔节电改造的成功估算用水轮机取代冷却塔电机的必要条件,首先是进冷却塔水流所具备的能量——功率。其水能的计算公式为:P(kw)=9.81×进塔水流量Q(立方米/秒)×进塔水压即水头H(米)Q——流量,循环冷却水流量,多少吨位的循环冷却水即有多少立方米/秒的水量。大于90%的额定流量,水轮机即可发挥正常工作。H——水头,凡冷却塔必定具有进塔水压,工业水轮机,没有水压即不可能成为冷却塔,市场上的冷却塔进塔水压一般大于8米,也在0.04Mpa即4米以上。
这个水头对水轮机来说是用来做功的,水轮机的水头5℃温差塔需要5m—7m。10℃温差塔需要8m—10m,20℃温差塔需要12m—13m。其次是用在塔内运行的风机电流来计算一下该塔风机所需的轴功率,是否与进塔水流能量相等,相等则改造成功率100%,节电100%;如果水能小于电能则需增加水头或水流量,但节电是应减去增加的能量;如果水能大于电能,则节电超过100%。水流通过水轮机以后,还有动能,足以进一步为布水服务,不必担心布水受影响。以上估算***为复杂的是水头。
水轮机水头由水泵扬程提供,我们要求的水头不能单纯地用压力表在塔的底部旁边测量,工业用水轮机,因为冷却塔的循环水处于开放状态,越接近开放口,压力越接近零,但水流内部还是具备水能。正确的估算应从水泵出口的压力表上读数,与水泵铭牌扬程作比较。扬程等于压力,则该塔有只少4米以上的进塔水头,一般应判定可改小于温差5℃的低温塔;扬程大于压力,根据差额的多少加上塔内应有的只少4米以上的进塔水头,与塔的风机轴功率作比较,判定可改哪一种塔型;扬程小于压力,一般应判定不可改造。水流量由循环水泵提供,由流量仪测定。水泵出口处的压力表也能表达一些情况。扬程等于压力,说明水流量与泵额定流量相等;扬程小于压力,说明水流量比泵额定流量小;扬程大于压力,说明水流量大于泵额定流量。风扇的轴功率应考虑减速器的空载电流,水轮机是直接用输出轴与风扇联结,中间再无减速器过渡,所以风扇的轴功率应不包含减速器的耗电。风量就是空气,空气重量与水重量的比就是冷却塔的气水比。0.65的气水比,是说用0.65重量的空气与1重量的水相比,即用0.65重量的空气与1重量的水进行热交换,温降能达到理论上的5℃,一般实际是4℃左右。同理,中温型的气水比是0.86左右,高温型的气水比是1.2左右。风扇的轴功率也可用经验法计算。一般较差效率的风扇每一千瓦能产生3.3万风量,较好效率的风扇每一千瓦能产生4万风量,南京水轮机,0.65的气水比,是说100吨冷却塔需6.5万风量,空气比重且以0.001计算,则6.5÷3.3=1.97千瓦,说明100吨冷却塔需1.97千瓦轴功率的水的能量推动,就能保证水轮机的成功改造。










一、技改方案技术简介
1.1、技术原理
工业冷却水在热交换设备和冷却塔之间的循环是通过水泵来驱动的。
水动风机顾名思义就是以水力驱动风机,而不是传统的电力。在水动风机冷却塔中,是以水轮机取代电机作为风机动力源。水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程。改造后,方形冷却塔水轮机,水泵提供的循环水经过水轮机并带动其旋转。水轮机的输出轴直接与风机相连,进而带动风机旋转。
在冷却塔的循环水泵系统设计的热力学、传热学计算中,从换热设备热负荷、换热面积到冷却水需求量的各个环节,由于考虑到设备和系统管道的阻损,一般都要放一些设计余量,在水泵选型时还要在此基础上再乘1.1至1.3倍作为水泵选型的依据,而在具体选型时往往很难凑巧选到参数完全一致的水泵,根据就高不就低的原则,一般选择扬程较大的水泵,由于上述几种情况的叠加,因此在水泵循环系统中都存在着大量的富余扬程和流量。
由于配用的拖动电动机一般***于工作能力情况下,而大量的生产场合由于功率需求始终处于变动状态,普遍采用的是低效的进、出口阀门调节方式与负荷的变化相适应。即采用阀门调节的方式,也就是在输送流体的管道上利用改变阀门的开度,来调节泵的流量。这种调节方法通常也称为节流调节,它是利用改变管道系统阻力的办法,变更管道阻力特性曲线,以便获得适合用户需要的工作点。但是关小阀门可以减少流量,而系统从电网吸收的能量并没有减少,拖动电动机的轴输出动力基本没有改变,有相当一部分能量消耗在阀门上,虽然阀门的输出达到了工况要求,但是能量的有效比例减少了,而损耗增加了。
在整个循环水系统中,每段水管、弯头都有一定的阻力,冷却塔的位置高低、换热部件的阻力及压力要求都会在系统中产生阻力,这些阻力也不能很的计算出来,所以工艺工程师计算的阻力值只是一个大概的数据,根据这个数值在选型水泵的扬程时,考虑更安全的满足生产需求,就在克服所计算出的阻力数值的基础上至少加10%-20%的余量来选型。
水轮机调速器的主要任务
电网系统负荷的不断变化,致使电网系统频率会不断变化。水轮机调速器的主要任务是通过调节水轮发电机组的输出功率,维持水轮机组在额定转速。
水轮机随着机组负荷的变化而相应地改变导叶开度(或针阀行程),使机组转速***并保持为额定值或某一预定值的过程称为水轮机调节。
根据异步交流电机原理:转速n=60f/P
式中:f——频率;P——磁极对数
据此,转速n与电源频率f成正比,调节机组转速即是调节机组输出频率。
水轮机调节实质上是转速调节,进行这种调节的装置称为水轮机调速器,它是以机组转速的偏差为依据来实现导叶开度的调节。
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