⼀、技改⽅案技术简介
1.1、技术原理
⼯业冷却⽔在热交换设备和冷却塔之间的循环是通过⽔泵来驱动的。
⽔动风机顾名思义就是以⽔⼒驱动风机，⽽不是传统的电⼒。在⽔动风机冷却塔中，是以⽔轮机取代电机作为风机动⼒源。⽔轮机的⼯作动⼒来⾃系统的富余流量和富余扬程。改造后，⽔泵提供的循环⽔经过⽔轮机并带动其旋转。⽔轮机的输出轴直接与风机相连，进⽽带动风机旋转。 在冷却塔的循环⽔泵系统设计的热⼒学、传热学计算中，从换热设备热负荷、换热⾯积到冷却⽔需求量的各个环节，由于考虑到设备和系统管道的阻损，⼀般都要放⼀些设计余量，在⽔泵选型时还要在此基础上再乘1.1⾄1.3倍作为⽔泵选型的依据，⽽在具体选型时往往很难凑巧选到参数完全⼀致的⽔泵，根据就⾼不就低的原则，⼀般选择扬程较⼤的⽔泵，由于上述⼏种情况的叠加，因此在⽔泵循环系统中都存在着⼤量的富余扬程和流量。
由于配⽤的拖动电动机⼀般定位于最⼤⼯作能⼒情况下，⽽⼤量的⽣产场合由于功率需求始终处于变动状态，普遍采⽤的是低效的进、出⼝阀门调节⽅式与负荷的变化相适应。即采⽤阀门调节的⽅式，也就 是在输送流体的管道上利⽤改变阀门的开度，来调节泵的流量。这种调节⽅法通常也称为节流调节，它是利⽤改变管道系统阻⼒的办法，变更管道阻⼒特性曲线，以便获得适合⽤户需要的⼯作点。但是关⼩阀门可以减少流量，⽽系统从电⽹吸收的能量并没有减少，拖动电动机的轴输出动⼒基本没有改变，有相当⼀部分能量消耗在阀门上，虽然阀门的输出达到了⼯况要求，但是能量的有效⽐例减少了，⽽损耗增加了。
在整个循环⽔系统中，每段⽔管、弯头都有⼀定的阻⼒，冷却塔的位置⾼低、换热部件的阻⼒及压⼒要求都会在系统中产⽣阻⼒，这些阻⼒也不能很精确的计算出来，所以⼯艺⼯程师计算的阻⼒值只是⼀个⼤概的数据，根据这个数值在选型⽔泵的扬程时，考虑更安全的满⾜⽣产需求，就在克服所计算出的阻⼒数值的基础上⾄少加10%-20%的余量来选型。
当系统加上⽔轮机后，将进塔阀门逐渐打开直⾄系统流量到需要值。因⽔泵功率与流量成正相关关系，流量变化时⽔泵功率才变化，流量不变化时⽔泵电机功率也不变化。具体原理说明图如下：
湿电除雾器
A .更换为⽔轮机后系统阻⼒曲线由B变化为C，⼯作交点变化为（Q1,H1）。
B.⽔轮机更换后进塔阀门开⼤调节后，系统⽔量没有变化或变化到⽔泵额定流量，因⽔泵功率与流量成正⽐关系，因此⽔轮机更换后⽔泵电机功率并没有增加或甚⾄减⼩。
若⽔轮机加上后进塔阀门完全打开富裕扬程不够时，系统流量会稍有减⼩⽤来增加富裕扬程，不会对系统运⾏有任何影响。
1.2、技术核⼼
⽔动能回收冷却塔技术和冷却塔改造技术的核⼼是根据冷却塔热⼒特性和循环系统的⽔⼒特性研发的反击式⽔轮机，该⽔轮机的⽔动能回收利⽤率⾼，从⽽对低能量富裕的冷却塔循环⽔系统实现改造⽽达到100%节能的⽬的。⽔轮机结构采⽤反击形式，流⼊的⽔流相对于⽔轮机的转轴对称分布，使对⽔轮机的冲击平衡，减少⽔轮机运⾏的振动，使得冷却塔运⾏更加稳定。
图1、图2为⽔动能回收冷却塔结构⽰意图
⼆、系统概况
例如某公司根据现场测量数据和技术交流中获得数据，做出以下⼯况分析。
2.1、系统管⽹⽰意图如下：
2.2、系统各单元实际运⾏参数及⼯作状态：
⽔泵部分
⽔泵型号***⽣产⼚家****有限公司
额定流量4000m3/h额定扬程69.6⽶
电机功率1000kW⽔泵出⼝阀门开度30°～50°
备注：此系统共9台泵。
风机部分
风机额定功率160kW风机直径9.2⽶
冷却塔部分
冷却塔形式⽅形、逆流塔台数6台
设计流量4000m3/h×6实际流量4100m3/h
上塔管径DN600上塔阀门开度30°～50°
系统回⽔压⼒0.2MPa～0.35MPa
三、系统富余能量及电机功率计算
系统阀门的关闭就是富余能量的表现，每个阀门，对应不同的流量及开度，⽬前⽔泵出⼝阀门和上塔阀门均没有完全打开，⽔泵出⼝阀门和上塔阀门开度均为30°～50°。现将循环⽔系统中⽔泵出⼝阀门和上塔阀门完全打开，则调整以后系统可以释放出阀门所消耗的扬程和功率可以⽤下述公式计算：
扬程：
其中V—流体速度 g—重⼒加速度
功率：P=ρ×g ×Q×H÷3600
ρ—⽔的密度 g—重⼒加速度 Q—流量 H—扬程
1）将⽔泵出⼝阀门和上塔阀门完全打开：
H=12.5⽶
P=136.25kW
6个阀门所耗的功率：P⽔轮机=136.25×6=817.5kW
⽔轮机利⽤的富余功率为：P⽔轮机=817.5kW
物联网实验设备⽔轮机输出轴功率：
P输出=P⽔轮机×0.85（⽔轮机效率）=694.88kW
双极化天线2）对于4000m3/h冷却塔，所配风机电机功率为160kW，取电机有效因数为0.85。电机实际输出功率约为：
P电机=P额×0.85
＝160×0.85=136kW
受机械效率影响，电机效率、传动轴效率、减速机效率；
风机输⼊功率约为：
P＝ P电机×η电机×η减速机×η传动轴
＝114kW
即风机实际轴功率约为114kW
其中减速机效率为0.91（详见机械设计⼿册第四卷），电机效率为0.94（详见机械设计⼿册第四卷），传动轴效率为0.98（详见机械设计⼿册第⼆卷）。
P输出/P风机≈6.1
从计算结果看，改造6台冷却塔能量很充⾜，改造后系统还有富余能量的存在。
从计算结果看，改造6台冷却塔能量很充⾜，改造后系统还有富余能量的存在。
肛门塞四、改造前后的⼯况变化对⽐
4.1、温差：在相同⼯况的条件下，保证改造前后温差不变。
4.2、转速：在相同流量下保证改造前后风机转速误差在±5r/min以内
4.3、节电：136kW×6台×24⼩时×330天=6,462,720度。节电效果明显。
五、节能经济计算
改造循环⽔系统6台冷却塔，冷却塔设计流量为4000m3/h，电机的实际输出总功率为816kW。
5.1、每天⼯作24⼩时，⼀年⼯作330天，
5.2、可节电：816kW×24⼩时×330天=6,462,720度
5.3、按⼯业电费0.71元/度；可节省费⽤：6,462,720×0.71=4,588,531.2元
电机和减速箱⽇常管理和维修保养成本费；根据普查计算出最低的⽇常管理和维修保养成本：12元/ m3/年（即：12
穿孔塞焊元/m3/年×4000m3/h×6台=288,000元/年）
5.4、结论：
经技改后，循环⽔系统6台冷却塔即可节约电费4,588,531.2元/年，再加上节约的电机和减速器维修和保养费⽤288,000元/年，⼀年共计节约4,876,531.2元。如按冷却塔10年寿命计，节约的总费⽤更为可观。
六、改造⽅法
6.1、改造思路：安全⽣产第⼀，对系统采⽤最安全⽅式进⾏改造，确保系统安全⽣产。
6.2、对系统6台冷却塔进⾏改造，逐台改造，分步进⾏，先改造1#冷却塔，然后再改造2#、3#…冷却塔。采⽤从喉部进⽔做功，回⽔⽤尾⽔管、连通管分⽔的⽅式。具体是完全打开系统中⽔泵出⼝阀门和上塔阀门，使上塔⽔先对⽔轮机做功以后再通过尾⽔管、连通管回到原布⽔管中。在原有的进⽔管上安装蝶阀，调节阀门开度，从⽽调节上塔⽔量及风机转速以确保冷却塔运⾏的安全、稳定和最佳效果。音调电路
七、施⼯步骤
7.1、切断电源停机测量原风机位置⾄布⽔器上平台之间的距离。
7.2、拆除风机及轮毂
拆除前先测量原风叶⾓度及风叶与轮毂对接位置并做好记录。
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