1、水動(dòng)風(fēng)機原理

　　冷卻塔的低耗能是冷卻塔技術(shù)發(fā)展中不變的目標。水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔是一種新型的改進(jìn)型冷卻塔，近年來(lái)逐步開(kāi)始應用于企業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統。

　　一般的冷卻塔，在設計選泵的時(shí)候，為了流量，須考慮水泵的效率，還要顧及電機的啟動(dòng)扭矩，因此揚程許大不許小，選電機常常是“大馬拉小車(chē)"，導致相當一部分能量白白地浪費掉了。據行業(yè)內調查，冷卻塔的進(jìn)塔循環(huán)水壓頭一般是5～8m，而布水所需的壓頭通常不超過(guò)3m，富余揚程并沒(méi)有得到充分的利用。

　　針對這種情況，出現了水動(dòng)風(fēng)機的設計。所謂水動(dòng)風(fēng)機，是在冷卻塔本身具有充足富余揚程的前提下，采用水輪機代替電機來(lái)驅動(dòng)風(fēng)機進(jìn)行熱交換。水輪機的結構簡(jiǎn)單，主要工作部位是葉輪。葉輪接受了流體的能量，使葉輪旋轉，將進(jìn)水的富余壓頭轉換為動(dòng)能，起到了代替電機的作用。利用水輪機代替電機驅動(dòng)風(fēng)機，只要使水輪機的軸功率與電機的軸功率相同就能達到同樣的冷卻效果，使塔的電耗減少，而塔的外形、結構、尺寸、冷卻原理都不需改變，且水輪機具有重量輕、結構簡(jiǎn)單、維修方便、噪聲低、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　但是，并非所有的機械通風(fēng)冷卻塔都可采用水動(dòng)風(fēng)機進(jìn)行改造，也并非所有的項目或工況均適宜采用水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔。水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統，是須有客觀(guān)條件的。

　　2、水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔的系統條件

　　由于水輪機轉動(dòng)的原動(dòng)力來(lái)源于循環(huán)冷卻水系統的余壓，即水泵的富余揚程，因此要分析水輪機應用于循環(huán)冷卻水系統的條件，就須對循環(huán)冷卻水系統的能耗加以具體分析。

　　用水輪機代替冷卻塔電機的條件是冷卻塔進(jìn)水具備充足的能量，通常情況下，進(jìn)水功率的計算公式為：

　　P(kW)=9.81 x 進(jìn)水流量Q(m3/s)x 進(jìn)水壓頭H(m)

　　冷卻塔進(jìn)水壓頭H是由水壓能耗、塔高度和布水噴射力共同所需總和來(lái)確定的，其中與水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔應用密切相關(guān)的是水壓能耗。水壓能耗是指整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)系統所產(chǎn)生的水頭損失。包括設備、管路、閥門(mén)、敞開(kāi)水池泄壓等的水頭損失。另外，水壓能耗還包括在設計時(shí)所保留的整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)系統的設計富裕能力，而該設計富裕能力也就是水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔應用的動(dòng)力來(lái)源。

　　通常循環(huán)冷卻水的設計須保持適當富余量，一般在5%左右，以應對設備老化、管道結垢等因素對循環(huán)冷卻水系統供水能力(包括水量和水壓)所帶來(lái)的負面影響，而水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔的使用不應占用該部分的富余量，而是應該采用額外的富裕量，否則的話(huà)將影響系統的，也對換熱設備造成嚴重損害。

　　由于冷卻塔進(jìn)水壓頭來(lái)自于循環(huán)水泵，如果進(jìn)水壓頭不足，在水泵流程上增設水輪機，不僅會(huì )增大循環(huán)水泵的能耗，還會(huì )使系統阻力增加，換熱效率下降，嚴重的還會(huì )影響換熱設備的正常運轉。因此要求進(jìn)水壓頭在通過(guò)水輪機以后，余壓足夠完成布水和其它管路損失，即水泵的富余揚程要滿(mǎn)足水輪機的能量要求，才能進(jìn)行水動(dòng)風(fēng)機的改造。

　　3、水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔的優(yōu)缺點(diǎn)

　　水動(dòng)風(fēng)機實(shí)施起來(lái)并非易事，它不僅對水輪機效率要求較高，而且還要求能直接驅動(dòng)風(fēng)機，這樣才有較好地可靠性與使用壽命。驅動(dòng)水輪機的能量是來(lái)自水泵的富余揚程，如果富余揚程不足，安裝了水輪機，會(huì )額外增加阻力，所驅動(dòng)的風(fēng)機可能達不到額定轉速，冷卻效果就達不到要求。水輪機本身并不是憑空產(chǎn)生能量的，但對于一些設計余量過(guò)大的冷卻塔，的確能起到回收部分能量的作用。

　　另外，系統中的循環(huán)水量在根據生產(chǎn)需要隨時(shí)發(fā)生變化，因此，為避免水泵揚程富余較多，使進(jìn)塔水壓過(guò)高造成風(fēng)機轉速過(guò)快，特別是氣象條件利于冷卻塔降溫時(shí)使冷卻水溫度過(guò)低，需要在冷卻塔進(jìn)水管及補水管之間設置旁通閥。

　　水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔完全靠水力來(lái)進(jìn)行控制冷卻塔的進(jìn)水，其自動(dòng)控制能力和可調節性相對較差，建議在進(jìn)水總管上設置可遠程控制的電動(dòng)流量調節閥、壓力表、流量計等，可以按生產(chǎn)需要直接進(jìn)行控制和管理。

　　對于大型循環(huán)冷卻水系統，當采用多組冷卻塔時(shí)，建議僅在多組冷卻塔中設置1臺或2臺水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔，其余仍采用傳統的電機傳動(dòng)型冷卻塔，因為電機傳動(dòng)型冷卻塔運行的可靠性和穩定性仍高于水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔。

　　4、結 論

　　作為一種新型的改進(jìn)型冷卻塔，水輪機冷卻塔的安裝和改造是要進(jìn)行詳細技術(shù)論證的，不僅新塔要認真計算循環(huán)水系統中的富余能量，而舊塔改造更要測量原系統中是否存在達到推動(dòng)水輪機轉動(dòng)的富余能量。

　　水動(dòng)風(fēng)機冷卻塔是以循環(huán)冷卻水系統富余能量作為動(dòng)能來(lái)源的，說(shuō)到底，水輪機運轉所需的能量還是來(lái)自于水泵，因此，水輪機代替電機，實(shí)質(zhì)還是對原有水泵的富余揚程進(jìn)行了合理的利用。