CN108151579A - 一种冷却塔变频节能装置及其控制方法 - Google Patents

一种冷却塔变频节能装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种冷却塔变频节能装置及其控制方法，包括控制器、变频器，温度传感器、冷却塔风机和冷却水出口，所述冷却塔风机和冷却水出口设置于所述冷却塔，所述控制器分别电连接于所述变频器和温度传感器，所述变频器控制所述冷却塔风机的转速，所述温度传感器用于测量所述冷却水出口内的冷却水温度并将温度信号发送给所述控制器，所述控制器内能够设定温度对比值。由此，通过对冷却塔风机转速的变频控制，根据需要设定温度对比值的范围，也就是企业设备所需冷却水温度的范围，根据冷却水实际温度来调节冷却塔风机的转速，以达到节省电能的效果，进一步节省了生产成本并可以减少设备磨损及维护保养成本。

Description

一种冷却塔变频节能装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及冷却塔变频节能控制系统，尤其涉及一种用于冷却水塔并依据冷却水的温度进行变频控制的冷却塔变频节能控制系统。
背景技术
机力冷却塔是利用于循环水与空气流动接触后进行热交换。为了保证循环水的冷却效率，所有机力冷却塔上安装了一套电机传动装置始终带动风机运行。保证除去循环水所产生的热量，被冷却后的循环水再经水泵提升至所需的冷却系统以保证系统的正常运行。
国内外所有的机力冷却塔，广大企业使用时只顾循环水达到降温后再循环使用，不顾企业设备所需合理的循环水温度能更好地保证生产需要。自冷却塔的问世以来，能使水资源的重复利用，节约了水资源但如何使企业设备所需的循环水能达到更理想的温度温差。因冷却塔是在一年四季，一天二十四小时的气温变化下工作的。所以冷却塔的输出的温度上下不断变化，但实际设备所需温度如基本平衡上下温差小，对企业的产出率，节能是个极大的利益所在。
冷却塔风机中的耗能与运作效率是冷却水冷却效果参考的因素之一，现有的冷却塔一般都是采用全压起动运转的方式，因此当上述冷却水的温度已较低时仍以固定的转速进行运转，致使浪费电力。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种冷却塔变频节能装置及其控制方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本发明的一个方面，提供一种冷却塔变频节能装置，包括控制器、变频器，温度传感器、冷却塔风机和冷却水出口，冷却塔风机和冷却水出口设置于冷却塔，控制器分别电连接于变频器和温度传感器，变频器控制冷却塔风机的转速，温度传感器用于测量冷却水出口内的冷却水温度并将温度信号发送给控制器，控制器内能够设定温度对比值。
本发明通过对冷却塔风机转速的变频控制，根据需要设定温度对比值的范围，也就是企业设备所需冷却水温度的范围，根据冷却水实际温度来调节冷却塔风机的转速，以达到节省电能的效果，进一步节省了生产成本并可以减少设备磨损及维护保养成本。
在一些实施方式中：还包括转换开关，转换开关包括手动档位、自动档位和停止档位，手动档位能够使冷却塔风机不受变频器控制，自动档位能够使冷却塔风机受变频器控制，停止档位能够使冷却塔风机停止。由此，可以根据需要进行手动、自动或停止的切换，如果控制器、变频器或温度传感器有损坏时，可以切换到手动运行，可以避免维修时导致风机停止运行的情况。
另外还提供一种冷却塔变频节能装置的控制方法，包括以下步骤，
S1，在控制器内设定温度对比值的范围为T1-T2；
S2，设定变频器的运行频率的范围为f1-f2；其中，变频器具有实际运行频率f3，当变频器的实际运行频率从f1逐渐提升至f2时，冷却塔风机的转速从停止运转逐渐变化到全速运转；
S3，温度传感器测得冷却水出口的温度为T3，并将该温度信号发送给控制器；
S4，当控制器接收到该温度信号时，控制器将该温度信号与温度对比值进行对比，当T3小于等于T1时，控制器控制f3等于f1，此时冷却塔风机停止运转；当T3大于T1且小于T2时，控制器控制f3经关系式计算而出，该关系式为f3＝[(T3-T1)/(T2-T1)]*(f2-f1)+f1；当T3大于T2时，控制器控制f3等于f2，此时，冷却塔风机全速运转。
由此通过上述变频控制方法，可以稳定调节冷却水的温度T3位于设定的温度对比值的范围内，符合实际需要的冷却水温度。防止在调节冷却水温度时而大幅度调节风机的转速，而造成对风机的损坏，减少风机的使用寿命。
在一些实施方式中：f1为0-40Hz，f2等于50Hz。由此，符合国内的电流频率标准。
附图说明
图1是本发明一种冷却塔变频节能装置及其控制方法的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种冷却塔变频节能装置及其控制方法，包括控制器1、变频器2，温度传感器3、冷却塔风机4和冷却水出口5，冷却塔风机4和冷却水出口5设置于冷却塔，控制器1和变频器2均可以安装在电柜内，控制器1可以是单片机，控制器1分别电连接于变频器2和温度传感器3，变频器2控制冷却塔风机4的转速，控制器1可以通过控制变频器2来控制冷却塔风机4的转速，温度传感器3用于测量冷却水出口5内的冷却水温度并将温度信号发送给控制器1，控制器1内能够设定温度对比值。在使用时，控制器1接收到温度信号后，将该温度信号与温度对比值进行比较来进行变频器2的控制，进而控制冷却塔风机4的转速，以达到节省电能的效果，进一步节省了生产成本并可以减少设备磨损及维护保养成本。
此外，还可以包括转换开关6，转换开关6包括手动档位、自动档位和停止档位，手动档位能够使冷却塔风机4不受变频器2控制，也就是说将冷却塔风机4直接与电源连接。自动档位能够使冷却塔风机4受变频器2控制，也就是说将控制器1和变频器2电连接到冷却塔风机4上，进行变频控制。停止档位能够使冷却塔风机4停止。
另外还提供一种冷却塔变频节能装置的控制方法，包括以下步骤，
S1，在控制器1内设定温度对比值的范围为T1-T2；该温度对比值的范围根据企业设备所需冷却水的温度进行设定。
S2，设定变频器2的运行频率的变化范围为f1-f2；其中，变频器2具有实际运行频率f3，当变频器2的实际运行频率从f1逐渐提升至f2时，冷却塔风机4的转速从停止运转逐渐变化到全速运转；
在本实施例中，f1为0-40Hz,在本实施例中f1等于0HZ，f2等于50Hz。由此，符合国内的电流频率标准。
S3，温度传感器3测得冷却水出口5的温度为T3，并将该温度信号发送给控制器1；
S4，当控制器1接收到该温度信号时，控制器1将该温度信号与温度对比值进行对比，当T3小于等于T1时，控制器1控制f3等于f1，此时冷却塔风机4停止运转；当T3大于T1且小于T2时，控制器1控制f3经关系式计算而出，该关系式为f3＝[(T3-T1)/(T2-T1)]*(f2-f1)+f1；当T3大于T2时，控制器1控制f3等于f2，此时，冷却塔风机4全速运转。
通过该关系式可以稳定调节冷却水的温度T3位于设定的温度对比值的范围内，调节到符合实际需要的冷却水温度。能够防止在调节冷却水温度时而大幅度调节风机的转速，而造成对风机的损坏，减少风机的使用寿命。
由此，通过对冷却塔风机转速的变频控制，根据需要设定温度对比值的范围，也就是企业设备所需冷却水温度的范围，根据冷却水实际温度来调节冷却塔风机的转速，以达到节省电能的效果，进一步节省了生产成本并可以减少设备磨损及维护保养成本。
具体实施案例：本发明应用在一台400T/h冷却塔上，其电机为22kw，风机φ5米工况设计为干球31.5℃，湿球28℃，进水温度42℃，出水温度32℃，温差10℃。
投入运行节能数据分析：
一、2017年2月6号下午安装完投入运行为了总结冷却塔在使用前后实际参数，在2月6日下午4点首先投入电机原始状态手动运行，即未使用本发明的变频节能装置，始终全速运转至2月8号上午11点共运行43小时，电表度电度为46.3度(减底数0.3度×20倍互感倍率，等于46×20÷43＝21.4度/小时。
二、2017年2月8日11点开始由手动改为自动控制运行，即采用本发明的变频节能装置，温度对比值设定为18℃至25℃之间后至2月10号下午1点共运行时间为50小时，电度表为57度，核减原手动电度表运行46.3度即是(57-46.3)×20倍＝214度÷50小时＝4.28度/小时。
三、2017年2月10日13点开始自动控制运行，即采用本发明的变频节能装置，外界气温3-15℃，温度对比值设定为18℃至25℃之间后至2月15号下午2点共运行时间为121小时，电度表为91.5度，核减原手动电度表运行57度即是(91.5-57)×20倍＝690度÷121小时＝5.7度/小时。
由上述案例可以得知，本发明能够根据冷却水实际温度来调节冷却塔风机的转速，以达到节省电能的效果，进一步节省了生产成本并可以减少设备磨损及维护保养成本。
以上所述仅是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种冷却塔变频节能装置，其特征在于：包括控制器(1)、变频器(2)，温度传感器(3)、冷却塔风机(4)和冷却水出口(5)，所述冷却塔风机(4)和冷却水出口(5)设置于所述冷却塔，所述控制器(1)分别电连接于所述变频器(2)和温度传感器(3)，所述变频器(2)控制所述冷却塔风机(4)的转速，所述温度传感器(3)用于测量所述冷却水出口(5)内的冷却水温度并将温度信号发送给所述控制器(1)，所述控制器(1)内能够设定温度对比值。
2.如权利要求1所述的一种冷却塔变频节能装置及其控制方法，其特征在于：还包括转换开关(6)，所述转换开关(6)包括手动档位、自动档位和停止档位，所述手动档位能够使所述冷却塔风机(4)不受所述变频器(2)控制，所述自动档位能够使所述冷却塔风机(4)受所述变频器(2)控制，所述停止档位能够使所述冷却塔风机(4)停止。
3.一种用于权利要求1或2的冷却塔变频节能装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，在所述控制器(1)内设定温度对比值的范围为T1-T2；
S2，设定所述变频器(2)的运行频率的变化范围为f1-f2；其中，所述变频器(2)具有实际运行频率f3，当所述变频器(2)的实际运行频率从f1逐渐提升至f2时，所述冷却塔风机(4)的转速从停止运转逐渐变化到全速运转；
S3，所述温度传感器(3)测得所述冷却水出口(5)的温度为T3，并将该温度信号发送给所述控制器(1)；
S4，当所述控制器(1)接收到该温度信号时，所述控制器(1)将该温度信号与所述温度对比值进行对比，当T3小于等于T1时，所述控制器(1)控制f3等于f1，此时所述冷却塔风机(4)停止运转；当T3大于T1且小于T2时，所述控制器(1)控制f3经关系式计算而出，该关系式为f3＝[(T3-T1)/(T2-T1)]*(f2-f1)+f1；当T3大于T2时，所述控制器(1)控制f3等于f2，此时，所述冷却塔风机(4)全速运转。
4.如权利要求3所述的一种冷却塔变频节能装置的控制方法，其特征在于：所述f1为0-40Hz，所述f2等于50Hz。
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