关于水动风机冷却塔适用性的粗浅认识

    关于水动风机冷却塔适用性的粗浅认识

        用水轮机代替电机驱动冷却塔风机，也就是所谓水动风机冷却塔，国内有据可查的最早记载，是申请日为1998年10月29日的中国发明专利申请公开说明书《免能冷塔》，申请人为浙江省上虞市的张飞狂。
    大约2000年前后，张飞狂最先研发出冷却塔用双击式水轮机，代替电机驱动冷却塔风机，并推广应用，可以说是第一代冷却塔水轮机。
      此后，国内的水动风机冷却塔市场逐步发展。目前，从事冷却塔水轮机改造和生产冷却塔水轮机的企业已有数十家，形成一个相当规模的产业，所使用的水轮机也五花八门，但是鱼龙混杂、良莠不齐。
     从实际使用效果来看，许多进行了水动风机改造的案例，使用中发现不少问题，振动严重和风机转速达不到要求是其主要缺陷，致使达不到良好的冷却效果。
       早期的冷却塔水轮机几乎是照搬了发电水轮机的设计理论，只是结构上稍作变化。后来，人们认识到冷却塔水轮机与发电水轮机工况是有很大不同的，不能盲目参照发电水轮机，并就此开展了一些理论研究，以改进冷却塔水轮机的适用性。在此基础上开发出了冷却塔专用超低比转速混流式水轮机、工业冷却塔用轴伸贯流式水轮机等新型产品。
新型冷却塔水轮机虽然比早期产品有了较大进步，但风机转速不够的情况仍多有耳闻。
用户准备进行冷却塔水轮机节能改造时，切莫单凭生产厂家的宣传就头脑发热，仓促上马。一定要看生产厂家有没有参数相近的业绩实例，实地调查了解一下实际使用情况；要求生产厂家明确承诺，在水泵流量、电流不变的前提下，能否保证风机转速不降低，确保冷却效果。
    我公司是专门从事循环水系统节能改造的专业公司，我们主要针对水泵进行节能改造，主要措施是换叶轮，特殊情况换泵。我们也把冷却塔水轮机作为一个选项，所以一直关注和研究相关技术。我们不排斥冷却塔水轮机，也无意贬低此技术，但是本着实事求是的精神，从为客户负责的角度出发，必须指出，许多情况下甚至是大部分情况并不适合应用冷却塔水轮机节能技术，或者说很多情况下，利用冷却塔水轮机节能改造并不是一个好的选择。
    下面对此观点做一简单分析：不管是哪种冷却塔水轮机，都是回收利用循环水的富裕水头来带动风机。那么，既然是富裕水头，我们直接对水泵进行节能改造，从源头上消除富裕水头就行了，何必舍近求远，多次一举。
水泵节能改造和冷却塔水轮机节能改造相比有一下几点不同 ：
1、水泵改造是直接治本，从源头上消除富裕水头，事半功倍；冷却塔水轮机是先造成富裕再回收利用，实属画蛇添足，事倍功半。
     2、水泵改造节能效果更好。
     冷却塔水轮机回收利用富裕水头，比水泵改造多了一次能源转化过程，总效率**降低。假定循环水系统现有富裕能量为Pf,水泵、电机、水轮机效率分别为ηb、ηd、ηl，则产生Pf实际功耗为Pf/(ηb*ηd), 水轮机能回收利用的能量为Pf*ηl，利用水轮机改造后系统的无用功耗为Ph=Pf/(ηb*ηd)- Pf*ηl，取ηb=0.8，ηd=0.95，ηl=0.8，则Ph=0.516 Pf，就是说系统仍然要白白消耗现有富裕能量Pf的0.516倍，而水泵改造则是从从源头上直接消除富裕能量，富裕能量为零，系统减少能耗0.516Pf。
    3、水泵改造施工量小，施工周期短，能够恢复，且恢复起来非常方便。我们通过叶轮替代法进行水泵节能改造时，节能叶轮做好后，将泵拆开，将转子总成拆出来，拆下原来的叶轮，换上新叶轮，将泵重新装配好运行即可。原水泵泵体、基础、管路均不需改变，施工改造非常方便、简单。
而冷却塔水轮机改造施工量大，施工周期长，不能恢复，或恢复的工程量及损失会很大。
    4、水泵改造成本低，收费低。拿我公司来说，我出技术我出钱，先改造后收费，不成功不收费。我们收取的节能服务费总额，一般不超过8--10个月所省电费，仅收一次，也就是说客户一年内节省的电费要比支付的服务费总额还要多，在付清服务费之后还有赢余。和改造前支付的电费相比，节能改造服务费不但没有增加客户额外负担，相反，客户当年就能省出这笔钱，并且还有盈利。
    冷却塔水轮机改造成本高，收费高。
    以1000m3/h循环水系统为例，我们水泵改造收费大约十几万，而冷却塔水轮机改造收费大约得几十万，一般不低于我们的两倍。
    只有以下两种情况才适合用冷却塔水轮机节能改造：
1、循环水系统的富裕水头是必须存在、不可消除，比如工艺方面有压力要求；
2、循环水系统的富裕水头是必然存在、没法消除，比如用水装置高差特别大，达到30米以上，要想把水打到最高处，就必须有较高扬程，而位于高处的循环水和冷却塔回水之间形成了较大的落差，在这段管路阻力不大时，产生富裕水头是必然的。这两种情况下，用水轮机改造就是一种好的节能方案，会有好的节能效果。
    事实上，符合这两种情况的并不是很多，包括已经进行了水轮机改造的案例，很多并不符合这两种情况，用水轮机改造就不如用水泵节能改造好。
最后还要说明两点：一是有些冷却塔水轮机厂家在进行节能论证时，用原风机电动机的额定功率来核算节电率。大家知道，风机电动机实际功耗要小于额定功率，甚至冬天不开机，所以用额定功率来核算节电率肯定比实际节电率要高。二是在水轮机改造完成后，在原循环水管路及阀门开度不变的情况下，有的会出现水泵电流稍微降低的情况，此时千万不要以为这是水轮机改造产生的节能效果，相反这是因为系统阻力增大导致流量降低的缘故。
    个人浅见，错漏难免，欢迎大家讨论商榷。

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我们现在就是做泵改节能。