冷却塔变频控制
冷却塔风机变频接线图
1 引言在中央空调水冷式机组中，使用循环冷却水是最常用的方法之一。
为了使机组中加热了的水再降温冷却，重新循环使用，常使用冷却塔。
风机为机械通风冷却塔的关键部件，通常都采用户外立式冷却塔专用电机，具有效率高，耗电省，防水性能好等特点。
水在冷却塔滴下时，冷却风机使之与空气较充分的接触，将热量传递给周围空气，将水温降下来。
由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条件，然而在实际设备运行中，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于在较低热负载的情况下运行，所以机组的耗电常常是不必要的和浪费的。
因此，使用变频调速控制冷却风机的转速，在夜间或在气温较低的季节气候条件下，通过调节冷却风机的转速和冷却风机的开启台数，节能效果就非常显著。
冷却水系统能耗是空调系统总能耗的重要组成部分之一。
采用截止阀对冷却水流量进行调节将导致能量无谓的浪费，在部分负荷时固定冷却水流量以及不对冷却塔风机电机进行控制也将浪费大量电能。
如采用微机控制技术和变频调速技术对冷却水系统进行控制节能效果约为30%，具有显著的节能效益。
特别对于宾馆、饭店、商场等工作期较长的集中空调系统以及南方地区空调运行期长的其他建筑物空调系统，采用空调冷却水系统的节能运行系统的投资回收期一般在1～2年，具有非常显著的经济效益。
2 典型的冷却塔风机控制方式在典型的冷却塔风机控制系统中，变频器可以利用内置PID功能，可以组成以温度为控制对象的闭环控制。
图1所示为典型的冷却塔变频控制原理，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可以通过变频器的速度调整来进行。
被控量(出水温度)与设定值的差值经过变频器内置的PID控制器后，送出速度命令并控制变频器频率的输出，最终调节冷却塔风机的转速。
图1 冷却塔风机变频控制原理图在这里，温度信号给定量通过变频器操作面板的参数进行设定，温度反馈量通过出水管路中的温度检测以4－20mA的电流形式从R口输入(以安川变频器为例)，然后通过设置合理的PI参数(比例增益Kp=80%;积分时间Ki＝30S;采样周期T＝5s;偏差极限10%)就可以获得满意的闭环控制效果。
冰机冷却水泵及冷却塔变频改造方案图文
0.5 1项 0.5
6
冷却塔plc自控费用
0.5 1项 0.5
7
电缆线材及辅材费用
0.5 1项 0.5
8
人工及安装费
0.5 1项 0.5
9
其他
含税 为以上各项目总价之和：12.5万元 总价
注：可看出项目投资运营后约3个月即可收回投资并开始产生收益。
Company Name Dept. Name
改造方案组织设计：
的64%，跟冰机电流负荷60%基本一致。此时冷凝器温差2.9℃，并未达到冰 机额定的设计温差5℃，可以得到大冰机冷却水泵流量严重过量，如果温差拉 到5℃，即可通过降低冷却水泵流量做到，这既是本次节能根本出发点。
Company Name Dept. Name
5、通过之前的实际工况分析，节能空间在于降低3#冷却水泵的流量，额 定流量为1500m³，根据能量守恒定律，通过降低电源频率将流量由 1500吨降至870吨即可满足要求。 由于离心式水泵流量与转速的一次方关系，而功率与转速的立方 关系。转速与电源频率的正比关系： 可以得出：流量下降比1500/870，则电源频率下降至约30Hz。而 电功率因频率下降降至31.2kw，可节约128.8kw。 另外由于二次泵变频转速调节中流量与扬程存在的二次方关系： H1/H2=(n1/n2) ²，扬程则会由原来的25m下降至8.41m，不足一公斤 的压头，加上回水的高位势能约0.5公斤，实际出水压头约为13.5m， 还是可能会造成冷却水无法泵送至屋面冷却塔，故为保障系统稳定运 行，必须设置最低压头及最低频率，经过厂家咨询将最低出水压头确 定为15m，则理论扬程应由25m降至10m即可。则反推流量将降低至 949m³/h，此时理论制冷量约为：4450kw，约为63%冰机额定负荷，另 频率降至31.6Hz（最低安全频率），而功率降至40.51kw，可节约能 耗为160-40.51≈120kw。
变频器在冷却塔中的节能应用
二、冷 却塔 风机 使 用变 频节 能 的 实施 方 案和应用效果
１ 冷却塔风机变频控制实施方案 ．
（ ）方案一 ：固定变频控制方 式。 １
Ｌ１ Ｌ２
Ｆ １ Ｒ 、Ｆ ３ Ｒ Ｒ 、Ｆ ２ Ｒ 、Ｆ ４以及手动运行控制 回路等构成工
频 （０ ｚ ５ Ｈ ）运行 回路 。
Ｌ ３
１ ）该控制 系统 由变频 回路 和工频 回路两 部分组成 ： 变频 回路 ：由一 台变频 器 ，空气 开关 Ｑ ，交流接 触器 １ ＫＭ１ 、ＫＭ３ 、ＫＭ ５和 自动 运行控 制 回路 及信 号报 警 回 路组成 变频 循环运 行 回路。工频 回路 ：空气 开关 Ｑ ２ Ｆ、
Ｑ ３ Ｆ ，交流接触 器 ＫＭ２ Ｍ４ Ｆ 、Ｑ ４ 、Ｋ 、ＫＭ６和热继 电器 Ｆ 、Ｆ ２ Ｒ Ｒ１ Ｒ 、Ｆ ３以 及 手 动 运 行 控 制 回 路 等 构 成 工 频
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维普资讯
节 能技 术应 用
变 频 器 在 冷 却 塔 中 的 节 能 应 用
北京 中达菱科 电气科 技有限公司技 术部 （ 北京 １０ ７ ） 洪开荣 ００ １
【 摘 要 】 以冷却塔风机为例分析 了变频技术带来的节能效果 以及经济效益。 【 关键词 】 变频节能 冷却塔风机 固定变频 循环变频
Ｊ
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调试-冷却塔-02-冷却塔变频风机使用说明
重庆地铁冷却塔风机变频智能控制说明概述冷却塔是持续运行的设备,其冷却风扇在不同的冷却负载下定速运行固定电耗造成电力的浪费.若在冷却塔风扇使用变频马达并利用冷却水的出囗温度来控制风扇马达的的启仃及相应高低转速,不但主机能在适度的冷却水进口温度下做高效率的运行,且可以有效降低冷却风扇的电耗实现低碳运行,还能取得降低风扇运行噪音的效果.一、智能控制系统运行的先提条件控制系统运行前，要进行前期的准备工作，具体概括如下：1、控制设备到达现场后，先安装固定好，保证设备的稳定性。
2、附设电缆桥架，铺设电缆，按照要求，把控制柜到电机及手操箱的控制电缆及动力电缆铺设完毕。
3、安装温度传感器，并铺设好温度传感器到控制柜的控制电缆。
4、安装要求，接线，并测试保证线路的完好性。
5、保证整个水路已经调试完毕。
冷水已经在循环。
二、智能控制系统调试过程的准备条件控制系统调试过程中，要注意以下事项。
1、加电前，先用万用表测试整套电路，确保所有电路的完好性。
2、电机加电后，采用手动点动的控制方式，先测试电机是否正转。
如果反转，请关闭所有电源，换项。
然后，在采用手动点动的控制方式，确保所有电机正向旋转。
3、万用表测试温度传感器信号是否正确，根据说明书，设置好温度传感器的参数，确保温度值与实际相符。
4、按照工艺流程，调试程序。
5、调试手操箱，确保手操箱的功能完好。
三、智能控制系统调试后的维护控制系统调试后，在日常的使用中要注意以下事项。
1、保证系统运行前，水路循环已经打开，温度信号完好，不空运行风机系统。
2、做好避雷工作，防止雷击现象发生。
3、定期点检系统，确保系统的稳定运行。
4、严格按照操作规程来操作系统。
5、定期检查手操箱的防水性能。
四、智能控制系统及群控系统的启动流程系统启动和停止顺序：启动顺序为：①对应冷却水、冷冻水管路上的阀门开启；②冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵的启动延迟2~3min启动；③制冷主机延迟3~4min执行。
三种水泵的变频控制
冷冻水泵变频：1、根据设定压差控制水泵变频，当测量压差小于设定压差时，根据PID算法，水泵频率渐渐增大，直到50HZ为止。
当测量压差大于设定压差时，根据PID算法，水泵频率渐渐降低，直到30HZ 为止，当水泵频率为30HZ，测量压差仍大于设定压差时，调节旁通阀的开启度，使压差满足要求。
冷却水泵变频控制：2、根据设定的回水温度与测量温度比较，当测量的回水温度小于设定温度，且主机处于启动状态时，水泵以低频30HZ运行，当高于设定温度，根据PID算法渐渐增大水泵的运行频率，当水泵运行频率达到50HZ或温度高于设定温度加带宽时，启动冷却塔地埋水泵变频控制3、根据主机地埋侧进出水温度，让水泵进行变频运行，让主机的COP处于最佳状态，当温度升高时，则增大水泵的运行频率，反之则减小水泵的运行频率。
调节水泵转速的节电原理采用交流变频技术控制水泵的运行，是目前中央空调系统节能改造的有效途经之一，下图绘出了阀门控制调节和变频调速控制两种状态的水泵功率消耗——流量关系曲线。
下图显示了变频器控制和阀门控制水泵所消耗的不同功率，从下图中我们可以清楚的看出在水泵流量为额定的60％时，变频器控制与阀门控制相比，功率下降了60％；所以水泵仅仅依靠阀门控制是远远不够的，进行变频器控制的节能改造是十分必要的。
对于水泵来说，流量Q与转速N成正比，扬程H与转速N的二次方成正比，而轴功率与P与转速N的三次方成正比，下表列出了它们之间的关系变化：水泵转速N% 运行频率F(Hz) 水泵扬程H% 轴功率P％节电率％100 50 100 100 090 45 81 72.9 27.180 40 64 51.2 48.870 35 49 34.3 65.760 30 36 21.6 78.4 从上表中可见用变频调速的方法来减少水泵流量进行节能改造的经济效益是十分显著的，当所需流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降；当水泵转速下降到额定转速的10%即F=45Hz时，其电动机轴功率下降了27.1%，水泵节电率为27.1％；当水泵转速下降到额定转速的20%即F=40Hz时，其电动机轴功率下降了48.8%，水泵节电率为48.8％；当水泵转速下降到额定转速的30%即F=35Hz时，其电动机轴功率下降了65.7%，水泵节电率为65.7％；当水泵转速下降到额定转速的60%即F=30Hz时，其电动机轴功率下降了78.4%，水泵节电率为78.4% ；冷冻和冷却水泵节电率的计算：计算公式：冷冻和冷却水泵节电率=[1－（变频器运行频率÷50Hz）3]×100%例如：水泵转速降低30％，即变频器运行频率＝35Hz水泵节电率＝[1－（35Hz÷50Hz）3]×100%＝65.7％水泵转速降低20％，即变频器运行频率＝40Hz水泵节电率＝[1－（40Hz÷50Hz）3]×100%＝48.8％。
冷却塔风机变频控制系统
冷却塔风机变频控制系统一、冷却塔运行概况我们公司研制的冷却塔风机变频系统共有三件编号，分别为1#、2#、3#循环水冷却塔。
各生产装置返回的循环水用泵输送到这些塔内，通过塔内的填料增加热水与空气接触面积和时间，促进热水与空气进行热交换，使循环水冷却。
从而获得各生产装置所需循环水温度≤32℃的冷水。
当环境温度升高时，启动冷却塔内的轴流风机实行强制通风，加快冷却塔填料上循环水气相与液相的热交换。
每件冷却塔内装设1台轴流风机，其直径8500mm，由电压为380V，额定功率为160KW的4极异步电机驱动。
电机和风机之间采有能够减速比的减速机，塔内不装设节流阀。
回此轴流风机的转速与风量是不可调的，3件塔的总处理能力达8000m3/h,远大于各生产装置最大需求量部和6600m3/h,2000年度各塔的运行参数详见表1与表2。
冷却塔风机采用变频调速节能方案风机节能可行性分析表1 各塔运行参数统计表由表1所示的数据知：2000年度冷却塔风机运行期间，冷却塔进水温度的最高温度平均值分布在27.6-28.8℃内，其较各生产装置所需冷却水温度32℃低3.2-4.4℃，并可知在同时满足冷却塔进水温度低于最高热水温度平均值及冷却塔出水温度低于最高冷却水温度平均值这一条件下，单台风机全年的运行时间为2705h。
若采用变频控制器调节风机转速，改变风机风量，可使冷却塔出水温度提高2-3℃的情况下，仍能满足冷却塔出水温度≤32℃的工艺要求，这显然可节省电能。
根据厂家提供曲线图，以及表2的有关数据，通过工艺计算的风机的不同月份节能潜力及收益值如表3表2：2000年不同月份风机运行台数与冷却塔出水温度关系统计表表3：2000年不同月份风机节能潜力及收益计算值注：收益率=可运行时间*风机节能潜力0.56元/kw*h*100%表中P=120.5kw，总收益值8.883万元。
由表3可知各冷却塔风机节能力40%-54%风机变频调速实施方案风机节能的最佳方案是控制风机转速，可通过改变电机控制系统来调节电机运行转速，从而达到控制风机转的目的。
冷却塔的详细说明
冷却塔(The cooling tower)是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔.冷却塔是集空气动力学、热力学、流体学、化学、生物化学、材料学、静、动态结构力学，加工技术等多种学科为一体的综合产物。
水质为多变量的函数,冷却更是多因素,多变量与多效应综合的过程。
基本信息•中文名称冷却塔•外文名称Cooling tower•别名凉水塔•作用为凝汽器提供凉水源基本简介冷却塔[1]按水与空气相对流动状况不同,不同类型冷却塔优、劣，是冷却塔业界在学术上长期争论不休的问题，这种争论有力地促进了冷却塔的技术的发展，在争论中各自扬长避短，使冷却塔技术不断完善，向节能降耗，提高效率，降低投资等目标不断技术进步。
冷却塔热力性能好坏、噪声高低、耗电大小、漂水多少是衡量冷却塔品质优劣的关键,是用户及设计师在选用冷却塔时反复考察比较中最观注的焦点。
冷却塔是集空气动力学、热力学、流体学、化学、生物化学、材料学、静、动态结构力学，加工技术等多种学科为一体的综合产物。
水质为多变量的函数,冷却更是多因素，多变量与多效应综合的过程.冷却塔是利用空气同水的接触（直接或间接）来冷却水的设备。
是以水为循环冷却剂，从一系统中吸收热量并排放至大气中，从而降低塔内循环水的温度，制造冷却水可循环使用的设备。
随着冷却塔行业不断发展，越来越多的行业和企业运用到了冷却塔,也有很多企业进入到了冷却塔行业并发展。
设计参数1。
标准型：进塔水温37℃，出塔水温32℃2.中温型：进塔水温43℃,出塔水温33℃3。
高温型：进塔水温60℃，出塔水温35℃4。
超高温型：进塔水温90℃，出塔水温35℃5。
大型塔:进塔水温42℃，出塔水温32℃主要应用冷却塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域,应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业.具体划分，如下:A、空气室温调节类：空调设备、冷库、冷藏室、冷冻、冷暖空调等；B、制造业及加工类：食品业、药业、金属铸造、塑胶业、橡胶业、纺织业、钢铁厂、化学品业、石化制品类等；C、机械运转降温类：发电机、汽轮机、空压机、油压机、引擎等；D、其他类行业……冷却塔的作用是将携带废热的冷却水在塔体内部与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。
冷却塔风机变频控制与节能改造
ＱＦ１
ＰＡ１
ＴＡ１
交流电抗器
ＰＥ
ＲＳ Ｔ
ＱＦ２ ＴＡ２ ＫＭ
ＰＡ２ ＰＥ
ＱＦ３
ＱＦ４
ＤＣ ２４ Ｖ
ＮＬ 控制电源
重，导致电动机和机械设备检修次数较多。
ＰＬＣ
ＡＴＶ６１
Ａｌ１
Ｒ１Ａ
（４）如果要调节风量，只能通过调整电动机台数 Ａｌ
频率设定 ＣＯＭ
运行
Ｒ１Ｃ
Ｒ２Ａ
来进行粗调，导致大部分电能的浪费。 （５）冷却塔风机的电动机保护只能有短路和过负荷
设备管理与改造◆Shebeiguanli yu Gaizao
冷却塔风机变频控制与节能改造
邵建强
（光大环保能源（宜兴）有限公司，江苏 无锡 ２１４２００） 摘 要：在研究冷却塔风机存在问题的基础上对其进行了变频节能改造，介绍了改造方案，并分析了改造的经济性和优点，同时阐述 了改造过程中存在的问题及处理方法。 关键词：冷却塔风机；变频改造；节能
Ｒ Ｓ
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费的。
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（２）却塔风机运行时不能调节转数，只能以恒定
ＱＦ０ Ｌ１ Ｌ２ Ｌ３
转数运行，不能满足对风量进行精调的要求。
（３）冷却塔风机的电动机容量为 ７５ ｋＷ，额定电流
为 １４１ Ａ，全压起动电流接近 １ ０００ Ａ，不仅造成低压
电气系统波动，而且对机械和电气设备的冲击损伤严
模块，并最终转换为相应的数值（ＢＣＤ 码），通过编好的 ＰＬＣ 程 序，将相应的量和在人机界面上设定的温度值进行比较，得到 一比较参数。ＰＬＣ 输出此模拟信号作为变频器频率给定值（变 频器选用施耐德的 ＡＴＶ６１ 产品，具有过热和过流保护、电源欠 压和过压保护、缺相保护等功能），由变频器控制一台电机的转 速，并根据出水温度的高低，由 ＰＬＣ 控制工频风机的启动，使冷 却塔的回水温度控制在设定的温度上。
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【论文题目】 冷却塔风机变频控制
本设计的内容是PLC 控制的冷却塔风机变频控制系统，主要用到了PLC 、触摸屏和变频器。
冷却塔风机变频控制系统配备有一台变频器，对一台风机进行变频控制，其余两台风机工频运行；根据出水温度的变化来控制工频运行风机的起动和停止，实现对水温的初步调节，并对一台风机进行变频控制，对水温进行微调，从而使冷却塔内的水温控制在一个稳定的状态。
关键词：可编程控制器（PLC ）、变频器、触摸屏
随着变频技术的不断发展和人类节能意识的提高，各种变频装置的应用已在全球各行业产生了显著的经济效益。
【设计方案】
通过安装在出水总管上的温度传感器，把出水温度信号变成4-20mA 的标准信号送入PLC 的模拟输入模块，并最终转换为相应的数值（BCD 码），通过编好的PLC 程序，得出的此数值和在触摸屏设定的温度值进行比较，得到一比较参数，送给变频器，由变频器控制一台电机的转速，并根据出水温度的高低，由PLC 控制工频启动的风机的数量，使冷却塔的回水温度控制在设定的温度上。
模拟模块
冷 却 塔 冷 却 塔
出水总管
温
度
传
感
器
触 摸 屏 图1-1 冷却塔风机变频控制系统原理图
图1-1为冷却塔风机变频控制系统，其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无机调速；温度传感器的作用是检测出水管的水温；人机界面主要是通过和PLC 通讯，实时显示水温、电机频率，并可设定相关的给定值。
如图所示，共有三台风机，其中
M3是变频控制的，M1和M2是工频控制的。
当系统供电开始时，三台风机处于待机状态，根据出水温度的变化，自动运行系统。
当出水温度达到设定的开机温度时，变频风机M3开始变频运转；如温度继续上升，水温超出工频启动的设定值，且M3变频风机上升到全频运行，开启M1风机工频运转；如温度继续上升，开启M2风机工频运转。
如M3运转频率达到50.0HZ，M2、M3也工频运转，且温度达到报警上限值，则系统会产生一个报警。
当温度下降到工频启动的设定值时，M2风机停止运转；如温度继续下降，M1风机停止运转；当温度下降到一定的下限值和M3的运转频率低于一定的值时，M3风机停止运转。
【系统控制要求】
1 三台风机的基本工作方式
方式一：3#风机变频运行
方式二：3#风机变频运行1#风机工频运行
方式三：3#风机变频运行1#风机工频运行2#风机工频运行
2 三台风机启动时有延时，减小电流过大时对其它用电设备的冲击；
3 有完善的报警功能；
4 对风机的操作有手动和自动两种控制功能。
5 传感器选用PT100，将4-20mA的信号送入模拟输入模块；
6 变频器选用施耐德的ATV28，该产品具有过热和过流保护、电源欠压和过压保护、缺相保护等功能；通过PLC模拟量输出端子来控制变频器的频率，从而达到风机速度跟随温度给定，保证冷却塔水温的恒定。
变频器主要参数设定
代码说明设定
ACC Acceleration---s 5s
DEC Deceleration---s 5s
TCC TermStripCon 2W
TCT Type 2 Wire LEL
CrL AI2 min Ref 4mA
CrH AI2 max Ref 20mA
7 PLC及模块采用施耐德Neza系列产品的TSX08CD12R8D和TSX08EA4A2，前者为CPU本体，带有12点输入，8点继电器输出，有实时时钟，24VDC电源；后者为扩展模块，模拟量4路入，2路出，12位精度。