冷卻塔被廣泛應用于空調冷卻系統(tǒng)以及鋁型材加工、汽輪機、制革、發(fā)電、注塑、發(fā)泡、空氣壓縮機等工業(yè)用水冷卻領域。

　　作為工業(yè)控制領域的領軍企業(yè)，新時達掌握變頻驅動核心技術，并積累了豐富的行業(yè)應用經(jīng)驗，為冷卻塔制定了AS170Plus變頻器+永磁直驅電機的驅動層解決方案，具有噪音低、轉矩大、控制性能好、防護等級高、維護方便等特點，幫助客戶生產(chǎn)出更高附加值和有競爭力的產(chǎn)品，也用實際行動助力“雙碳”目標的達成。

　　1冷卻塔工作原理介紹

　　冷卻塔是一種將水冷卻的裝置，一般由集水池、通風塔、配水管道、風扇以及除水器組成。水泵將熱水壓至配水管道內(nèi)，借助管道上的噴頭將熱水均勻地噴灑在填料上，并形成水膜，同時與通風塔底部流入的干燥空氣進行熱交換向空氣中蒸發(fā)帶走熱量，而冷卻水則滴入底部的集水池內(nèi)，繼續(xù)進行循環(huán)利用。

　　水向空氣中的蒸發(fā)并不是無休止的，隨著空氣濕度的增加，水氣接觸面上的空氣達到飽和時，水分子就蒸發(fā)不出去，這個時候就需要風扇發(fā)揮作用，把濕熱空氣送往高空以防回流，并不斷從冷卻塔底部吸入干燥空氣，使冷卻塔內(nèi)部有氣流流通，風扇在整個過程中的作用就是增大送風量，加快空氣流動以利于熱交換。

　　圖1冷卻塔工作原理圖

　　2冷卻塔風扇的特點

　　在實際應用中，冷卻塔風扇驅動控制系統(tǒng)具有以下特點：

　　?轉動慣量大;

　　?啟動前速度可能存在初始速度;

　　?常用以溫度為控制對象的PID控制;

　　?長期在比較潮濕的環(huán)境下工作;

　　?噪音大，容易引起共振;

　　?可采取直驅和變速箱、皮帶等多種拖動方式。

　　3冷卻塔風機控制方案

　　目前，在冷卻塔風機控制方面，大致上有以下三種解決方案，三種方案的性能比較如下(見圖2)：

　　方案一：變頻器+異步電機+變速箱/皮帶+風扇

　　方案二：變頻器+永磁同步電機+變速箱/皮帶+風扇方案三：變頻器+永磁直驅電機+風扇

　　系統(tǒng)節(jié)能性噪音前期成本

　　方案一差大低

　　方案二好大高

　　方案三好小高

　　圖2三種冷卻塔風機控制方案之比較

　　(1)方案一

　　優(yōu)點：前期投入成本低、調試簡單。

　　缺點：耗電量高，控制性能較差，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，維護成本高、噪音大。

　　(2)方案二

　　優(yōu)點：與方案一相比，方案二大致具有以下應用優(yōu)點：

　　①節(jié)能;

　　②轉矩大，效率高，過載能力強;

　?、劭刂菩阅芎?，控制精度高，響應速度快;

　?、茈姍C體積更小，重量輕易于安裝維護;

　?、莘雷o等級高，使用壽命長的特點。

　　缺點：前期成本高，由于通過變速箱驅動風扇，所以系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，維護成本高、噪音大。

　　(3)方案三

　　優(yōu)點：與方案二相比，方案三中的電機直接驅動風扇，去掉了中間的拖動結構，結構穩(wěn)定，安裝方便，控制性能好，精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，減少磨損，后期幾乎無需維護。

　　缺點：前期成本高。

　　4冷卻塔節(jié)能性

　　風機控制系統(tǒng)中，節(jié)能性成為很多客戶主要關心的問題，圖3為異步電機和永磁同步電機效率對比。

　　圖3異步電機與永磁同步電機效率對比

　　在50%速度時，永磁電機效率達到90%，而異步電機效率只有76%左右，永磁電機效率比異步電機高出14%左右;100%左右的速度時，永磁電機效率能達到96%以上，而異步電機效率幾乎達到最大值，約為94%;永磁同步的效率比異步電機的效率高2%~14%左右，以55kw例，假設平均每天運行20小時，一年運行330天，電費為0.7元/度，則：

　　節(jié)省電能：55kw×(2%~14%)=1.1kw~7.7kw

　　省下費用：(1.1kw~7.7kw)×20h×330天×0.7元/度=(5082~35,574)元

　　永磁同步電機與異步電機相比具有良好的節(jié)能效果，并且能節(jié)省一筆可觀的電費。新時達變頻器除了能滿足異步電機、永磁同步、永磁直驅的控制方面都有相應的解決辦法，尤其是“新時達變頻器+永磁直驅”的方案不僅保留了永磁同步電機良好的節(jié)能效果，還提高了系統(tǒng)的控制精度，降低噪音，減少維護成本等。

　　5新時達變頻器特點

　　在該冷卻塔風機控制解決方案中，采用了新時達AS170Plus變頻器，其特點包括：

　　?支持多種安裝方式：

　　根據(jù)不同方案，不同工況，可選柜機、一體機(變頻器+電機);

　　?可匹配多種電機類型：

　　如異步電機、永磁同步電機、永磁直驅電機、磁阻電機等;

　　?高防護等級：

　　AS170Plus防護等級為IP55，可與永磁直驅電機組成一體機;

　　?智能性功能設計：

　　(1)解決冷卻塔風機在寒冷、潮濕等惡劣環(huán)境下工作的應用“痛點”;

　　(2)解決了共振、通訊故障停機等問題;

　　(3)使冷卻塔風機系統(tǒng)具有良好的自我診斷和自我保護能力。

　　6冷卻塔應用案例介紹

　　案例1：變頻器+異步電機(圖4)

　　圖4

　　系統(tǒng)主要特點：

　　?通過設置變頻器內(nèi)置PID功能，以溫度為控制對象完成閉環(huán)控制;

　　?通過頻率檢出上限和下限控制電機變頻、工頻之間的切換;

　　?設置加減速圓角，使風機啟動和停止更加平穩(wěn);

　　?采用飛車啟動，風扇被外界風力作用反轉或者有一個初始速度時，飛車啟動能夠使風扇能夠平滑無沖擊啟動。

　　案例2：變頻器(柜機)+永磁直驅(圖5)

　　該應用使用的變頻器為AS500，安裝于控制柜內(nèi)。系統(tǒng)主要特點有：

　　采用永磁直驅的方式，與使用變速箱/皮帶等拖動方式相比，具有高效節(jié)能、控制精度高、控制性能好、啟動

　　圖5

　　轉矩大等優(yōu)點，與AS500變頻器配合使用，能給客戶帶來

　　更加智能的使用體驗，提高便利性，降低維護成本。

　　案例3：變頻器(一體機)+永磁直驅(圖6)

　　圖6

　　如圖6所示，變頻器具有較高的防護等級，直接安裝于電機上，結構簡單，安裝方便，效率高，轉矩大、控制性能好、噪音低，幾乎無需維護。