冷卻塔被廣泛應(yīng)用于空調(diào)冷卻系統(tǒng)以及鋁型材加工、汽輪機(jī)、制革、發(fā)電、注塑、發(fā)泡、空氣壓縮機(jī)等工業(yè)用水冷卻領(lǐng)域。

　　作為工業(yè)控制領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，新時達(dá)掌握變頻驅(qū)動核心技術(shù)，并積累了豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，為冷卻塔制定了AS170Plus變頻器+永磁直驅(qū)電機(jī)的驅(qū)動層解決方案，具有噪音低、轉(zhuǎn)矩大、控制性能好、防護(hù)等級高、維護(hù)方便等特點，幫助客戶生產(chǎn)出更高附加值和有競爭力的產(chǎn)品，也用實際行動助力“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成。

　　1冷卻塔工作原理介紹

　　冷卻塔是一種將水冷卻的裝置，一般由集水池、通風(fēng)塔、配水管道、風(fēng)扇以及除水器組成。水泵將熱水壓至配水管道內(nèi)，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(fēng)塔底部流入的干燥空氣進(jìn)行熱交換向空氣中蒸發(fā)帶走熱量，而冷卻水則滴入底部的集水池內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)利用。

　　水向空氣中的蒸發(fā)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(dá)到飽和時，水分子就蒸發(fā)不出去，這個時候就需要風(fēng)扇發(fā)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(nèi)部有氣流流通，風(fēng)扇在整個過程中的作用就是增大送風(fēng)量，加快空氣流動以利于熱交換。

　　圖1冷卻塔工作原理圖

　　2冷卻塔風(fēng)扇的特點

　　在實際應(yīng)用中，冷卻塔風(fēng)扇驅(qū)動控制系統(tǒng)具有以下特點：

　　?轉(zhuǎn)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(huán)境下工作;

　　?噪音大，容易引起共振;

　　?可采取直驅(qū)和變速箱、皮帶等多種拖動方式。

　　3冷卻塔風(fēng)機(jī)控制方案

　　目前，在冷卻塔風(fēng)機(jī)控制方面，大致上有以下三種解決方案，三種方案的性能比較如下(見圖2)：

　　方案一：變頻器+異步電機(jī)+變速箱/皮帶+風(fēng)扇

　　方案二：變頻器+永磁同步電機(jī)+變速箱/皮帶+風(fēng)扇方案三：變頻器+永磁直驅(qū)電機(jī)+風(fēng)扇

　　系統(tǒng)節(jié)能性噪音前期成本

　　方案一差大低

　　方案二好大高

　　方案三好小高

　　圖2三種冷卻塔風(fēng)機(jī)控制方案之比較

　　(1)方案一

　　優(yōu)點：前期投入成本低、調(diào)試簡單。

　　缺點：耗電量高，控制性能較差，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，維護(hù)成本高、噪音大。

　　(2)方案二

　　優(yōu)點：與方案一相比，方案二大致具有以下應(yīng)用優(yōu)點：

　?、俟?jié)能;

　?、谵D(zhuǎn)矩大，效率高，過載能力強(qiáng);

　?、劭刂菩阅芎?，控制精度高，響應(yīng)速度快;

　?、茈姍C(jī)體積更小，重量輕易于安裝維護(hù);

　?、莘雷o(hù)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(qū)動風(fēng)扇，所以系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，維護(hù)成本高、噪音大。

　　(3)方案三

　　優(yōu)點：與方案二相比，方案三中的電機(jī)直接驅(qū)動風(fēng)扇，去掉了中間的拖動結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安裝方便，控制性能好，精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，減少磨損，后期幾乎無需維護(hù)。

　　缺點：前期成本高。

　　4冷卻塔節(jié)能性

　　風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中，節(jié)能性成為很多客戶主要關(guān)心的問題，圖3為異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)效率對比。

　　圖3異步電機(jī)與永磁同步電機(jī)效率對比

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

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

　　5新時達(dá)變頻器特點

　　在該冷卻塔風(fēng)機(jī)控制解決方案中，采用了新時達(dá)AS170Plus變頻器，其特點包括：

　　?支持多種安裝方式：

　　根據(jù)不同方案，不同工況，可選柜機(jī)、一體機(jī)(變頻器+電機(jī));

　　?可匹配多種電機(jī)類型：

　　如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、永磁直驅(qū)電機(jī)、磁阻電機(jī)等;

　　?高防護(hù)等級：

　　AS170Plus防護(hù)等級為IP55，可與永磁直驅(qū)電機(jī)組成一體機(jī);

　　?智能性功能設(shè)計：

　　(1)解決冷卻塔風(fēng)機(jī)在寒冷、潮濕等惡劣環(huán)境下工作的應(yīng)用“痛點”;

　　(2)解決了共振、通訊故障停機(jī)等問題;

　　(3)使冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)具有良好的自我診斷和自我保護(hù)能力。

　　6冷卻塔應(yīng)用案例介紹

　　案例1：變頻器+異步電機(jī)(圖4)

　　圖4

　　系統(tǒng)主要特點：

　　?通過設(shè)置變頻器內(nèi)置PID功能，以溫度為控制對象完成閉環(huán)控制;

　　?通過頻率檢出上限和下限控制電機(jī)變頻、工頻之間的切換;

　　?設(shè)置加減速圓角，使風(fēng)機(jī)啟動和停止更加平穩(wěn);

　　?采用飛車啟動，風(fēng)扇被外界風(fēng)力作用反轉(zhuǎn)或者有一個初始速度時，飛車啟動能夠使風(fēng)扇能夠平滑無沖擊啟動。

　　案例2：變頻器(柜機(jī))+永磁直驅(qū)(圖5)

　　該應(yīng)用使用的變頻器為AS500，安裝于控制柜內(nèi)。系統(tǒng)主要特點有：

　　采用永磁直驅(qū)的方式，與使用變速箱/皮帶等拖動方式相比，具有高效節(jié)能、控制精度高、控制性能好、啟動

　　圖5

　　轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)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(hù)成本。

　　案例3：變頻器(一體機(jī))+永磁直驅(qū)(圖6)

　　圖6

　　如圖6所示，變頻器具有較高的防護(hù)等級，直接安裝于電機(jī)上，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，效率高，轉(zhuǎn)矩大、控制性能好、噪音低，幾乎無需維護(hù)。