[实用新型]基于动力合成器的冷却塔综合节能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却塔综合节能系统，特别涉及一种基于动力合成和智能控制的冷却塔综合节能系统。

背景技术

冷却塔是应用非常普遍的水资源循环利用设备，其主要功能是将含有废热的冷却水与空气在塔内进行热交换，使水温降至要求的温度，以便进行再次循环。目前，为冷却塔供水的水泵以及冷却塔的风机均由电动机驱动，普遍没有安装调速设备。因此冷却塔的工作状态单一，不具备随各项参数的变化而自动调节的能力，每年消耗大量的电能，同时带来严重的噪声污染。

为了降低冷却塔的能耗，一个可行的方法是为水泵电机和风机电机配备变频器，对水泵电机和风机电机进行调速控制以降低能耗。目前低压变频器已经有大量的成熟产品，但现有的控制方法均是将水泵电机和风机电机分别进行调速控制，彼此之间没有协调控制。虽然可以分别实现一定程度上的节能控制，但从整个系统的角度看，却并不是最优的结果，还有很大的节能空间。

对水泵电机进行变频调速控制的办法主要有恒压控制和恒温控制等单闭环控制，此外也有专利依据水泵的运行效率对水泵的调速范围进行约束。恒压控制的办法是采集水泵出水口的循环冷却水压力，利用水压作为控制量进行闭环控制。该控制方法的缺点是负荷的变化必须以循环冷却水流量或压力变化的方式反映出来，才能完成整个控制过程。但在实际应用中，负荷的变化一般直接反映在循环冷却水的温度变化上，若要进一步改变循环冷却水相应的流量或压力，则需要在负荷端进行额外的操作(例如：关闭或开启负荷端管路中的相关阀门)，但许多负荷端却并不具备自动进行相应操作的条件。因此对水泵进行恒压控制难以实现完全的自动化控制。在空调系统中应用了恒温闭环控制，利用水温作为控制量对水泵电机进行调速控制，进而调节水泵流量。该控制方法不必调整管路的阻力曲线，易于实现自动化控制。但由于水泵的扬程与流量的二次方成正比例变化，随着水泵流量的减小，水泵扬程将大幅降低。而大多数的冷却塔均对水泵的扬程有一定的要求，扬程过低将影响冷却塔运行的可靠性；而选用扬程较大的水泵，则在额定工况下仍将有较大的富余扬程被浪费。该因素制约了水泵的调节范围，影响了该方法在循环冷却水系统中的应用。发明专利CN100432881C公布了一种“用于调速器的水泵风机运行效率控制方法”，该专利根据水泵的特性曲线和额定转速，采用相似原理推算水泵的在高效率区域的转速范围，在控制端对水泵转速的最大值和最小值进行限制，使水泵可以工作在效率较高的状态。但该发明并未指出当水泵在高效率区域工作，而水泵在流量和扬程上并不能满足系统的需求时应进行怎样的调节；而如果水泵在高效率区域工作即已能满足系统要求，则进行最大转速的约束意义并不是很大。由水泵的特性可知，水泵的功率与转速的三次方成正比，在系统所允许的低转速状态下，即使水泵的效率有所下降，仍可取得较好的节能效果。因此，以水泵的运行效率对水泵的最低转速进行约束并未充分发掘水泵的节能潜力。此外，该方法忽略了水泵电机效率的变化，故推算精度较差，由于不能依据情况的变化扩展或收缩高效率区域，因而应用欠灵活。

在冷却塔行业中，广泛应用的对风机电机进行调速控制办法是采集冷却塔出水口的循环冷却水水温，利用冷却塔出水温度作为控制量，采用恒温闭环控制。该方法虽然可以使风机电机实现一定程度上的节能控制，但在冷却塔水温上升时，只能单纯地通过增加风机转速来提高冷效，缺少与系统其他部分的协调与控制，仍有很大的节能空间。