冷卻塔廣泛應用于空調冷卻系統以及鋁型材加工、汽輪機、制革、發電、注塑、發泡、空氣壓縮機等工業用水冷卻領域。

 

　　作為工業控制領域的領軍企業，新時達掌握變頻驅動核心技術，并積累了豐富的行業應用經驗，為冷卻塔制定了AS170Plus變頻器+永磁直驅電機的驅動層解決方案，具有噪音低、轉矩大、控制性能好、防護等級高、維護方便等特點，幫助客戶生產出更高附加值和有競爭力的產品，也用實際行動助力“雙碳”目標的達成。

　　

#01 冷卻塔工作原理介紹

　　

　　冷卻塔工作原理圖

 

　　冷卻塔是一種將水冷卻的裝置，一般由集水池、通風塔、配水管道、風扇以及除水器組成。水泵將熱水壓至配水管道內，借助管道上的噴頭將熱水均勻地噴灑在填料上，并形成水膜，同時與通風塔底部流入的干燥空氣進行熱交換向空氣中蒸發帶走熱量，而冷卻水則滴入底部的集水池內，繼續進行循環利用。

 

　　水向空氣中的蒸發并不是無休止的，隨著空氣濕度的增加，水氣接觸面上的空氣達到飽和時，水分子就蒸發不出去，這個時候就需要風扇發揮作用，把濕熱空氣送往高空以防回流，并不斷從冷卻塔底部吸入干燥空氣，使冷卻塔內部有氣流流通，風扇在整個過程中的作用就是增大送風量，加快空氣流動以利于熱交換。

 

#02 冷卻塔風扇的特點

　　√ 轉動慣量大；

　　√ 啟動前速度可能存在初始速度；

　　√ 常用以溫度為控制對象的PID控制；

　　√ 長期在比較潮濕的環境下工作；

　　√ 噪音大，容易引起共振；

　　√ 可采取直驅和變速箱、皮帶等多種拖動方式。

 

#03 冷卻塔風機控制方案

 

　　方案一：變頻器+異步電機+變速箱/皮帶+風扇

　　方案二：變頻器+永磁同步電機+變速箱/皮帶+風扇

　　方案三：變頻器+永磁直驅電機+風扇

 

　　

 

　　方案一

　　優點：前期投入成本低、調試簡單。

　　缺點：耗電量高，控制性能較差，系統穩定性較差，維護成本高、噪音大。

 

　　方案二

　　優點：與方案一相比具有以下優點

　?、俟澞?；

　?、谵D矩大，效率高，過載能力強；

　?、劭刂菩阅芎?，控制精度高，響應速度快；

　?、茈姍C體積更小，重量輕易于安裝維護；

　?、莘雷o等級高，使用壽命長的特點。

　　缺點：

　　前期成本高，由于通過變速箱驅動風扇，所以系統穩定性較差，維護成本高、噪音大。

 

　　方案三

　　優點：與方案二相比，電機直接驅動風扇，去掉中間的拖動結構，結構穩定，安裝方便，控制性能好，精度高，系統穩定性高，減少磨損，后期幾乎無需維護。

　　缺點：前期成本高。

 

　　#04冷卻塔節能性

 

　　風機控制系統中，節能性成為很多客戶主要關心的問題，下圖為異步電機和永磁同步電機效率對比。

 

　　

 

　　在50%速度時，永磁電機效率達到90%，而異步電機效率只有76%左右，永磁電機效率比異步電機高出14%左右；100%左右的速度時，永磁電機效率能達到96%以上，而異步電機效率幾乎達到最大值，約為94%；永磁同步的效率比異步電機的效率高2%~14%左右，以55kw例，假設平均每天運行20小時，一年運行330天，電費為0.7元/度，則：

　　節省電能：55kw×(2%~14%)=1.1kw~7.7kw

　　省下費用：(1.1kw~7.7kw)×20h×330天×0.7元/度=(5082~35,574)元

　　永磁同步電機與異步電機相比具有良好的節能效果，并且能節省一筆可觀的電費。新時達變頻器除了能滿足異步電機、永磁同步、永磁直驅的控制方面都有相應的解決辦法，尤其是 “新時達變頻器+永磁直驅”的方案不僅保留了永磁同步電機良好的節能效果，還提高了系統的控制精度，降低噪音，減少維護成本等。

 

　　#05 新時達變頻器特點

 

　　多種安裝方式：根據不同方案，不同工況，可選柜機、一體機（變頻器+電機）。

　　匹配多種電機類型：如異步電機、永磁同步電機、永磁直驅電機、磁阻電機等。

　　高防護等級：AS170Plus防護等級為IP55，可與永磁直驅電機組成一體機。

　　智能性功能設計：

　　√  解決冷卻塔風機在寒冷、潮濕等惡劣環境下工作的痛點；

　　√  解決共振、通訊故障停機等問題；

　　√  使冷卻塔風機系統具有良好的自我診斷和自我保護能力。

 

　　#06 冷卻塔應用案例

　　案例1：變頻器+異步電機

　　

　

 

　　主要特點：

　　通過設置變頻器內置PID功能，以溫度為控制對象完成閉環控制；

　　通過頻率檢出上限和下限控制電機變頻、工頻之間的切換；

　　設置加減速圓角，使風機啟動和停止更加平穩；

　　采用飛車啟動，風扇被外界風力作用反轉或者有一個初始速度時，飛車啟動能夠使風扇能夠平滑無沖擊啟動。

　　案例2：變頻器（柜機）+永磁直驅

　　該應用使用的變頻器為AS500 ，安裝于控制柜內：

 

　　

 

　　主要特點：

　　采用永磁直驅的方式，與使用變速箱/皮帶等拖動方式相比，具有高效節能、控制精度高、控制性能好、啟動轉矩大等優點，與AS500變頻器配合使用，能給客戶帶來更加智能的使用體驗，提高便利性，降低維護成本。

　　案例3：變頻器（一體機）+永磁直驅

 

　

　　如圖所示，變頻器具有較高的防護等級，直接安裝于電機上，結構簡單，安裝方便，效率高，轉矩大、控制性能好、噪音低，幾乎無需維護。