環(huán)保節(jié)能型逆流式方形冷卻塔”：是不用電機帶動風(fēng)機轉(zhuǎn)動，而由水輪機靠水動力驅(qū)動風(fēng)機轉(zhuǎn)動，從而達到節(jié)能節(jié)電的目的。水力取風(fēng)是在冷卻塔本身不再裝置電動機，減速器等部件，而由產(chǎn)品“水輪機”完成滿足熱交換所需的通風(fēng)量，不增加原循環(huán)水泵應(yīng)有的電流，達到冷卻效果的一種新型冷卻塔。
環(huán)保節(jié)能型逆流式方形冷卻塔與一般冷卻塔的區(qū)別及工作原理：
與行業(yè)上的冷卻塔之區(qū)別在于:
（1）無電機冷卻塔采取了更*的技術(shù)。
（2）在外觀上采用了新的布水取風(fēng)器，取消了電機減速器，一般冷機塔還是采用機電動力取風(fēng)，存在著電耗、噪聲等弊病。 無電機冷塔的工作原理是由抽風(fēng)動力來自于水動力，不是通常的機電動力，由循環(huán)水系統(tǒng)的水泵送來的水動力完成布水取風(fēng)的任務(wù)，同時抽風(fēng)和布水。水泵送水的壓力*足夠承擔布液抽風(fēng)的任務(wù)，故可以省略電機。無須再增加水壓，水泵與一般傳統(tǒng)冷塔的使用相同。無電機冷卻塔的優(yōu)點是：
（1）環(huán)保。冷卻塔取消電機以后就沒有噪聲環(huán)保問題。
（2）節(jié)電。按國家標準冷卻塔耗電一年就等于塔價。如果換上無電機冷卻塔水輪機就沒有這項支出。
（3）冷效。水力取風(fēng)是隨水壓力的增減而轉(zhuǎn)速增減，風(fēng)量也隨之增減，所以無電機冷卻塔水輪機的氣水比始終穩(wěn)定在*狀態(tài)，冷效。
（4）長壽。水力取風(fēng)結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，維修方便，可*連續(xù)工作。
（5）安全。無電機冷卻塔水輪機可在防爆環(huán)境安全運行。
（6）適用廣。適用一切類型的冷塔，還可對一切類型的老塔進行改造，塔型越大，經(jīng)濟意義越大。
無電機冷卻塔水輪機的技術(shù)指標:
（1） 電耗等于零。
（2） 冷效大于0.75。
（3） 負荷率大于0.95（實測水量與設(shè)計水量之比）。
（4） 噪聲小于50分貝。
（5） 熱負荷率大于0.95（實測散熱量與設(shè)計散熱量之比）。
的工況條件:進塔水壓:0.5-5t家用塔大于0.015Mpa;5-50t微型塔大于0.025 Mpa;50-100t小塔大于0.04 Mpa;100-1000t中塔大于0.06 Mpa;1000-4000t大塔大于0.08 Mpa. 老塔改用水輪機以后，泵的功率電流、壓力、流量情況如何？老塔泵的揚程已經(jīng)確定，無法改變，改造后加上水輪機的阻力不增加原泵的功率電流。事實上泵的功率是隨著流量的增加而增加，流量的減少而減少，所以沿泵流程上增設(shè)水輪機，使阻力增加流量減少，泵功率就不增加。改造后的冷卻塔水輪機阻力很低，恰好在泵的率范圍里面，流量減少極微，使壓力增加后，流量減少3%，電流減少1%。整塔運轉(zhuǎn)冷效優(yōu)于原塔。
★ 【水輪機耗功極小的關(guān)鍵所在】
- 水輪機所需要帶動冷卻風(fēng)扇的功耗遠小于原電機帶動風(fēng)扇功耗：因為常用的異步電機的功率因數(shù)（磁滯損耗產(chǎn)生發(fā)熱）損耗；
- 電機和減速機的機械效率多機串聯(lián)損耗大（多機串聯(lián)損耗環(huán)節(jié)多）；
- 電機、減速機效率低（從產(chǎn)生很大噪聲即可知，轉(zhuǎn)變成聲能損耗掉，作為電機保護，采用皮帶輪減速，則皮帶打滑、發(fā)熱損耗更大）；
- 電機轉(zhuǎn)速恒定，不隨水流量變化造成過剩功耗；
- 由于季節(jié)等因素冷卻水量降低時，拖動水泵的電機負載降低，機械效率也會明顯降低；
- 對供水泵增加水輪機的負荷后，使拖動水泵的電機負載提高，電機的效率不會下降（由于顧及電機啟動扭矩大，選電機常常“大馬拉小車”，按異步電機的特性而言，一般還會提高效率），由于相對水泵提水功耗來說水輪機功耗很?。ú?/span>2個數(shù)量級），一升一降使得功耗很??；
- 水輪機隨負荷調(diào)整轉(zhuǎn)速，無“過吹”，水飄散率低，循環(huán)量可略微降低；
- 電機、減速機轉(zhuǎn)速高，冷卻差，壽命短，機械磨損后效率降低，后期功耗加大很快；
- 改用水輪機以后塔的水流量是否會減少而影響使用效果？
冷卻循環(huán)水泵的工作效率一般在80%，老塔改用水輪機以后，水壓略有增加，但流量不變，泵電流也沒有明顯的增量。究其原因是泵效率提高，增加了有用功，即不改變原泵功率，僅提高泵效率，水壓增加，使流量不變。
泵有一個工作特性曲線，在其額定的工作范圍內(nèi)，效率、流量、壓力、軸功率之間的關(guān)系均能相互制約，相互利用，在某一范圍內(nèi)曲線是相對穩(wěn)定的，稍有變化不影響其它參數(shù)。
根 據(jù)實際操作，冷塔由原來的電機改成水輪機以后泵壓增加，電流無變化，流量不變。所以老塔改用水輪機以后塔的水流量不會減少，不會影響使用效果。
1 水動風(fēng)機的原理
冷卻塔的進塔循環(huán)水壓頭一般是5-8m。由此可推算進冷卻塔的水流中具備著水頭5-8m乘上相應(yīng)的進塔水流量的功率。如100t／h標準塔的能耗為2.2kW左右，即100t／h標準塔所用的風(fēng)葉的實際軸功率為2.2kW左右，風(fēng)機效率高的還低于2.2kW，200t／h塔是4.5 kW左右，1000t／h是22kW左右，4000t／h是90kW左右，依次類推。既然現(xiàn)有冷卻塔在正常運轉(zhuǎn) 情況下的水流中具備著這樣的能量，為什么不可以將其利用起來，而白白的浪費掉。
冷卻塔的進水壓頭的要求是根據(jù)塔的管路損失、塔的高度和布水的噴射力共同所需的總和來確定。其中布水的噴射力所需的壓頭僅0.5-1 m就足夠了。這些工作壓力來自于循環(huán)水泵，水泵的揚程選型計算是冷卻塔所處位置的高度、沿程管路損失、彎頭、閥門的阻力，以及用水設(shè)備阻力的總和。泵的流量口是按冷卻塔公稱名義匹配的，如100t／h塔即匹配100t／h泵，500t／h即匹配500t／h泵。泵的揚程乘上流量即為水流所具備的功率，進塔水的壓頭是總揚程減去供水系統(tǒng)阻力損失以后所剩下的5—8m。這寶貴的5-8m，大有文章可做。把它先通過水輪機而獲得輸出功率來驅(qū)動風(fēng)機，可以*省去風(fēng)機電機。實際上工業(yè)選泵的揚程，為了確保流量，還必須考慮泵的效率，按規(guī)定揚程只允許大不允許小，它為水輪機提供了富裕的水頭。所以凡是冷卻塔符合常規(guī)設(shè)計選型，*可以由水輪機取代風(fēng)機電機，大可不必擔心水輪機的原動力不夠而影響風(fēng)量、冷效。而通過水輪機以后的余壓足夠完成布水和其它管路損失。如圖1所示為水動風(fēng)機冷卻塔的結(jié)構(gòu)圖，水輪機的位置在布水系統(tǒng)的上部，水流經(jīng)水輪機以后的出水到布水的位差即可獲得0.5-1 m的水頭。
2 水動風(fēng)機冷卻塔的節(jié)能
這種結(jié)構(gòu)原理的冷卻塔筆者經(jīng)過5年的研制試驗，一百多家用戶的實用，證實可省去電機，節(jié)電可觀，水動風(fēng)機冷卻塔大有節(jié)能價值。我國按200t／h標準塔折算有50萬臺，200t／h標準塔的電耗以國家標準規(guī)定的0.04kW／t為7.5kW，宏觀地全部改成水輪機來驅(qū)動風(fēng)葉，則可節(jié)電240億度，以上海地區(qū)峰谷電平均0.5元／度計算，每年節(jié)約120億元。從單塔的節(jié)能效果看200Vh塔每天用電4.5×24=108度，每年39420度，電費0.5元／度每年19710元，工業(yè)用電1元／度計算是39420元，這筆帳算起來十分清楚。節(jié)約的全部是利潤。塔的大小*可以照此推算。
3 微型水輪機的研制
要達到這樣節(jié)能的效果，關(guān)鍵是如何配好水輪機，市場水輪機大都用于水力發(fā)電，其功率在100kW以上，而冷卻塔的功率均在100kW以下，即使有小功率的水輪機也不能直接拿來用上，要么水壓頭過高，要么形狀結(jié)構(gòu)不適應(yīng)，為此筆者專門研制了冷卻塔水輪機如圖2。筆者稱它為微型水輪機，雙擊貫流式，轉(zhuǎn)輪的進水角度為30°，葉片的弦傾角為22.5°，葉片17片，葉片的線型遵照盡可能地*利用能量的方法設(shè)計，進水口的水頭為5-8m，完*了冷卻風(fēng)葉所需的轉(zhuǎn)速、軸功率，實際應(yīng)用經(jīng)法定檢測單位檢測效果十分滿意。
4 水動風(fēng)機冷卻塔的冷卻效果
2001年5月31日上海節(jié)能服務(wù)中心對2臺同類型200t／h塔進行測試，其中1臺的風(fēng)機運行系統(tǒng)僅進行水輪機改造，其它部位不變。2臺塔在同時運行，工況相同的情況下，進行熱力性能，節(jié)能效果對比測試，測試結(jié)果表明，水泵沒有增加功率，揚程沒有改變，風(fēng)葉電機卻取消了，因此電耗等于零，實現(xiàn)了節(jié)電100％。
5 結(jié)語
水輪機應(yīng)用于冷卻塔不論是改造也好，整臺新塔也好，優(yōu)點在于：
?、俟?jié)能。該塔利用水輪機取代風(fēng)葉電機，*節(jié)省了風(fēng)葉電機的運行電耗，且沒有增加循環(huán)水泵的負擔。
②無噪聲。水輪機的能量轉(zhuǎn)換是在水流道內(nèi)完成的；控制湍振的雷諾數(shù)，使水輪機不會發(fā)出干擾的噪聲。
?、鄹咝?。水輪機軸直接輸出風(fēng)葉，不需再通過其它減速器等，且隨著水流量的變化而風(fēng)量相應(yīng)變化，始終穩(wěn)定在較好的氣水比。
④使用壽命長。水輪機結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此只要達到材料設(shè)計強度和密封，其壽命是*的。一旦出現(xiàn)故障，維修也極為簡單，更換一些標準件即可，比電機減速器的維修要省卻許多麻煩。
⑤安全。冷卻塔電機有漏電傷人，火花爆炸的潛在危險，水輪機不用電，且質(zhì)量輕，高處作業(yè)不再為起吊卸下電機減速器而為難，增加了冷卻塔的運行環(huán)境安全性。
?、捱m用。對任何形式的冷卻塔都適用，特別適用于特大型的冷卻塔。越大越可靠。
