[发明专利]循环水填料冷却塔风机启停的节能控制方法

摘要

本发明公开了一种循环水场风机启停的节能控制方法。首先利用专有的工具实时采集环境温度、相对湿度、大气压力、风机各点动压、循环水进出口温度、上塔水量等实际运行参数。然后，根据所采集的参数，进行单塔热工计算，得到开风机塔出水温度T_p、不开风机塔出水温度T_c。最后，热力学平衡来计算不同风机数量出水温度，建立风机启停与循环水温度对应关系，借助自控技术，实现风机自动启停调整循环水供水温度。本发明的目的在于提供一种冷却塔风机启停控制技术，根据气象、工艺条件，进行科学计算与优化改造，稳定循环水出水温度，达到稳定系统运行、节能降耗的效果。

主权项

1.一种循环水填料冷却塔风机启停的节能控制方法，该方法包括以下步骤：1)现场数据采集：现场采集环境温度(T环境)，相对湿度(φ)，大气压力(P)，风机各测点的动压(Pdi)，作为循环水总管回水温度的循环水填料冷却塔进口温度(To)和作为循环水总管供水温度的填料冷却塔出口温度(Ti)，和上塔水量Q的数据；2)数据分析核算：根据所采集到的数据，分为上塔开风机和上塔不开风机两种模式进行单塔热工计算，分别获得开风机塔出水温度Tp和不开风机塔出水温度Tc，其中冷却塔热工计算公式为以下公式(1)：式中，Q表示上塔冷却水量，m3/h；βxv表示容积散质系数，kg/m3h；k表示蒸发水量散热系数；h，h″分别表示空气焓值，饱和焓值，kJ/kg；Cw表示水的比热，kJ/kg；V表示淋水填料体积；dt表示微元填料进水与出水的水温差，℃；t1表示进填料冷却塔的水温，℃；t2表示出填料冷却塔的水温，℃；公式(1)的右边代表的是冷却塔的冷却任务的大小，即冷却数N，而公式(1)的左边代表的是选定的淋水填料所具有的冷却能力，即冷却特性数N′；空气焓值h按下式计算：h＝1.005T环境+x(2500.8+1.846T环境)         (2)式中，h表示空气焓，kJ/kg；T环境表示环境温度，℃；x表示空气含湿量，kg/kg；空气含湿量x按下式计算：式中，φ表示空气相对湿度，％；P表示大气压力，kPa；Pθ″表示饱和水蒸汽分压力，kPa；冷却塔的冷却数N的计算积分采用辛普逊(Simpson)二段公式(4)作简化处理：式中，h，h″分别表示空气焓值，饱和焓值，kJ/kg；Cw表示水的比热，kJ/kg；dt表示微元填料进水与出水的水温差，℃；t1表示进填料冷却塔的水温，℃；t2表示出填料冷却塔的水温，℃；tm表示进出填料冷却塔水温的算术平均值，℃；Δt表示进出填料塔温差，℃；h1表示与温度t1相对应的空气焓值，kJ/kg；h2表示与温度t2相对应的空气焓值，kJ/kg；hm表示与温度tm相对应的空气焓值，kJ/kg；h1″表示与温度t1相对应的空气饱和焓值，kJ/kg；h2″表示与温度t2相对应的空气饱和焓值，kJ/kg；hm″表示与温度tm相对应的空气饱和焓值，kJ/kg；填料的冷却特性数N′与气水比存在如下关系式(5)：N′＝Aλp                (5)式中，N′表示填料的冷却特性数，无量纲；λ表示气水比，进塔的干空气与水的质量比，kg(DA)/kg；A表示冷却塔的散热性能系数1，其范围是在2.0‑2.6范围内；p表示冷却塔的散热性能系数2，其范围是在0.5‑0.7范围内；风机通风量G可由式(6)计算：式中，F表示风量测试断面面积减去风机轮毂面积，m2n表示测点总数；Pdi表示各测点的动压，Pa；ρa表示风量测试断面空气的容重，kg/m3从而，气水比公式即为：式中，G表示进塔干空气质量流量，kg/h；Q表示上塔冷却水量，kg/h；(3)由以下公式(8)作为模型，根据系统热负荷需求确定循环水供水温度范围，从而获得一系列不同风机开启台数能达到的供水温度Ti：式中，Ti表示作为循环水总管供水温度的填料冷却塔出口温度，℃；To表示作为循环水总管回水温度的循环水填料冷却塔进口温度，℃；Qi表示开风机塔上水总量，kg/h；Qj表示不开风机塔上水总量，kg/h；Qn表示循环水总管水量，kg/h；在风机开启台数与能达到的供水温度Ti之间建立两者对应关系，通过对比系统热负荷确定的供水温度来确定风机开启数量。