CN205079668U - 基于效率控制的冷却塔节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于效率控制的冷却塔节能控制系统；包括主控制器、多个冷却塔、冷却水供水管道、冷却水回水管道、冷却塔进口温度传感器、冷却塔出口温度传感器、室外湿球温度传感器、多个冷却塔进口电动开关蝶阀、多个冷却塔出口电动开关蝶阀及多台冷却塔风机变频器；冷却塔进口温度传感器、冷却塔出口温度传感器、室外湿球温度传感器、多个冷却塔进口电动开关蝶阀、多个冷却塔出口电动开关蝶阀及多台冷却塔风机变频器分别与主控制器连接；本实用新型实现室外天气与散热量结合控制，以使计算出冷却水出水温度设定值，继而调节冷却塔风机运行的台数及冷却塔风机变频器的运行频率，使得最大限度的降低风机能耗，从而，本实用新型使用效果好。

Description

基于效率控制的冷却塔节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及节能改造技术领域，具体地讲，涉及一种基于效率控制的冷却塔节能控制系统。

背景技术

冷却塔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，以使保证系统的正常运行。

冷却塔广泛用于中央空调制冷、冷库、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、发电机、汽轮机、空压机、油压机类等冷却设备中。

其通常设有两个或更多，配置选型是根据最大负荷进行配置，所以绝大部分时间，冷却塔的运行是有富余的，通常的控制是分段设定冷却水出水温度设定值，根据不同的设定值对应开启不同的冷却塔风机台数。

然而，传统的冷却塔的进出水管一般均没有安装电动开关蝶阀，如此一来，即使得会导致冷却塔风机关闭时冷却水旁通。并且，目前很多节能公司的改造方法是，只对冷却塔进行变频调节，调节方法为人为固定设定冷却塔出水温度进行控制，这种方式则忽略了室外天气对冷却塔散热的影响。还有些节能公司是利用室外湿球温度加上一个固定温度作为冷却塔出水温度的设定值，这种方式考虑了室外气候对冷却塔散热的影响却忽略了散热量大小给冷却塔散热能力带来的影响。

藉此，为兼顾室外天气以及散热量两方面综合因素，设计出一种改良型的基于效率控制的冷却塔节能控制系统，以使能够以冷却塔效率作为控制目标，最大限度的降低冷却水出水温度，又能最大限度的降低冷却塔风机的运行能耗，则是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术之不足而提供的一种基于效率控制的冷却塔节能控制系统。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种基于效率控制的冷却塔节能控制系统，包括主控制器、多个冷却塔、分别与多个所述冷却塔的进水口相连接的冷却水供水管道及分别与多个所述冷却塔的出水口相连接的冷却水回水管道，其改进在于：还包括冷却塔进口温度传感器、冷却塔出口温度传感器、室外湿球温度传感器、多个冷却塔进口电动开关蝶阀、多个冷却塔出口电动开关蝶阀及多台冷却塔风机变频器；

其中，所述冷却塔进口温度传感器设置于所述冷却水供水管道上；所述冷却塔出口温度传感器设置于所述冷却水回水管道上；所述室外湿球温度传感器设置于所述冷却塔的旁侧；

多个所述冷却塔进口电动开关蝶阀分别设置于相应的冷却塔的进水口与对应位置的所述冷却水供水管道的出水端之间；多个所述冷却塔出口电动开关蝶阀分别设置于相应的冷却塔的出水口与对应位置的所述冷却水回水管道的入水端之间；多台所述冷却塔风机变频器分别与相应的冷却塔内的风机相连；且所述冷却塔进口温度传感器、冷却塔出口温度传感器、室外湿球温度传感器、多个冷却塔进口电动开关蝶阀、多个冷却塔出口电动开关蝶阀及多台所述冷却塔风机变频器分别与所述主控制器信号连接。

下面对以上技术方案作进一步阐述：

优选地，每个所述冷却塔的进水口分别至少连接有两进水管，多个所述进水管分别与所述冷却水供水管道相连通，且每个所述进水管上分别设有一所述冷却塔进口电动开关蝶阀。

优选地，每个所述冷却塔的出水口分别至少连接有两分流管，多个所述分流管分别与所述冷却水回水管道相连通，且每个所述分流管上分别设有一所述冷却塔出口电动开关蝶阀。

优选地，每台所述冷却塔风机变频器的下限频率均为25HZ，上限频率均为50HZ。

优选地，所述冷却塔设有三个。

本实用新型的有益效果是：

其一、本实用新型既能自动跟踪室外天气影响参数室外湿球温度T_w的变化，又能把散热量影响因素冷却塔进口温度T_s考虑进去，来实现室外天气与散热量的结合控制，以使在经过所述主控制器调试后，自动计算出冷却塔最大运行效率，并依据最大运行效率计算优化效率，从而，依据优化效率计算出实时冷却水出水温度设定值，继而，再通过冷却水出水温度设定值与冷却水出水温度传感器测量值进行比较，即可调节冷却塔风机运行的台数及所对应的冷却塔风机变频器的运行频率，使得最大限度的降低冷却塔出口温度及降低冷却塔的风机运行能耗，从而，本实用新型实用性强，使用效果好。

其二、本实用新型整体框架简单明了，可操作性强，作业效率高，节能环保，使得本实用新型必然具有很好的市场推广价值，本实用新型会非常的受欢迎，能得到有效普及。

附图说明

图1是本实用新型基于效率控制的冷却塔节能控制系统的整体平面结构示意图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号：

主控制器10；

冷却塔20；

冷却水供水管道30；

冷却水回水管道40；

冷却塔进口温度传感器50；

冷却塔出口温度传感器60；

室外湿球温度传感器70；

冷却塔进口电动开关蝶阀80；

冷却塔出口电动开关蝶阀90；

冷却塔风机变频器100；

进水管110；

分流管120。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例详细说明本实用新型的技术方案，以便更清楚、直观地理解本实用新型的发明实质。

图1是本实用新型基于效率控制的冷却塔节能控制系统的整体平面结构示意图；

结合图1所示；

本实用新型所提供的一种基于效率控制的冷却塔节能控制系统，包括主控制器10、多个冷却塔20、分别与多个所述冷却塔20的进水口相连接的冷却水供水管道30及分别与多个所述冷却塔20的出水口相连接的冷却水回水管道40；

本实用新型的改进在于：还包括冷却塔进口温度传感器50、冷却塔出口温度传感器60、室外湿球温度传感器70、多个冷却塔进口电动开关蝶阀80、多个冷却塔出口电动开关蝶阀90及多台冷却塔风机变频器100；

其中，所述冷却塔进口温度传感器50设置于所述冷却水供水管道30上，用以实时测量冷却塔20进口温度；所述冷却塔出口温度传感器60设置于所述冷却水回水管道40上，用以实时测量冷却塔20出口温度；所述室外湿球温度传感器70设置于所述冷却塔20的旁侧，用以实时测量冷却塔20外部的环境温度；

多个所述冷却塔进口电动开关蝶阀80分别设置于相应的冷却塔20的进水口与对应位置的所述冷却水供水管道30的出水端之间，用以控制冷却水从冷却水供水管道30进入冷却塔20；多个所述冷却塔出口电动开关蝶阀90分别设置于相应的冷却塔20的出水口与对应位置的所述冷却水回水管道40的入水端之间，用以控制冷却水从冷却塔20流出至冷却水回水管道40；多台所述冷却塔风机变频器100分别与相应的冷却塔20内的风机相连，用以调节相应风机的转速；且所述冷却塔进口温度传感器50、冷却塔出口温度传感器60、室外湿球温度传感器70、多个冷却塔进口电动开关蝶阀80、多个冷却塔出口电动开关蝶阀90及多台所述冷却塔风机变频器100分别与所述主控制器10信号连接。

如此，通过所述主控制器10的控制，即可实现所述冷却塔进口温度传感器50、冷却塔出口温度传感器60及所述室外湿球温度传感器70的实时工作，也使得多个冷却塔进口电动开关蝶阀80及多个冷却塔出口电动开关蝶阀90可根据需求而自动打开及关闭，并可实现多台所述冷却塔风机变频器100能分别实时调节相应风机的转速，以使本实用新型进入最佳工作状态，达到提高工作效率等目的。

进一步的，具体实施时，作为优选方案，本实用新型实施例中，每个所述冷却塔20的进水口分别至少连接有两进水管110，多个所述进水管110分别与所述冷却水供水管道30相连通，且每个所述进水管110上分别设有一所述冷却塔进口电动开关蝶阀80。

如此，即可使得更多的冷却水在单位时间内进入相应的冷却塔20。

并且，优选方案中，每个所述冷却塔20的出水口分别至少连接有两分流管120，多个所述分流管120分别与所述冷却水回水管道40相连通，且每个所述分流管120上分别设有一所述冷却塔出口电动开关蝶阀90。

如此，即可使得更多的冷却水在单位时间内从相应的冷却塔20流出至冷却水回水管道40，以使达到迅速冷却的目的。

再进一步的，具体实施时，本实用新型的每台所述冷却塔风机变频器100的下限频率均为25HZ，上限频率均为50HZ。

且在较佳方案中，本实用新型的所述冷却塔20设有三个。

需要补充的是，实际操作时，所述冷却塔20的个数可根据实际的需求而定，当然，其也可设置为两个、四个及五个，其他实施例等，在此，不做一一举例说明。

以下将结合上述所述，简要说明本实用新型实现自动化控制的方式及具体确定冷却塔20出口温度设定值的操作流程。

首先，通过所述主控制器10的控制，以使所有的冷却塔20内的风机全部通电开启，并使得相应的冷却塔风机变频器100的运行频率为50HZ，使得多个所述冷却塔进口电动开关蝶阀80及多个所述冷却塔出口电动开关蝶阀90全部打开，以使本实用新型持续运行4小时，通过所述主控制器10记录该4小时内，每台所述冷却塔20的进口温度平均值T_s-avg，每台所述冷却塔20的出口温度平均值T_r-avg，以及室外湿球温度平均值T_w-avg。

其次，根据上述记录的数据，计算出每台所述冷却塔20的最大效率 ${\mathrm{\η}}_{max}=\frac{T_{s-avg}-T_{r-avg}}{T_{s-avg}-T_{w-avg}}.$

再次，根据上述计算出来的每台所述冷却塔20的最大效率来计算每台所述冷却塔20的优化运行效率η＝η_max×80％。

继而，根据上述计算出来的每台所述冷却塔20的优化运行效率，以及实时测量的冷却塔20进口温度值T_s，室外湿球温度值T_w，即可得出每台所述冷却塔20的出口温度设定值 $T_{r-set}=\frac{T_r-T_w\mathrm{\η}}{1-\mathrm{\η}}.$

此处，可以明确，上述计算流程及结果等均是在所述主控制器10的自动控制下完成的，在所述主控制器10计算完所述T_r-set后，再与实时测试的每台所述冷却塔20出口温度值T_r进行PID运算，进而，再将每台所述冷却塔20内的风机所对应的输出频率控制信号输送到相应的冷却塔风机变频器100，以使相应的冷却塔风机变频器100根据所对应的输出频率来控制相应风机的运行。

在此过程中，当相应的冷却塔风机变频器100的频率降低到下限频率25HZ时，每台所述冷却塔20出口温度值T_r仍然低于相应冷却塔20的出口温度设定值T_r-set，且持续10分钟时，则关闭一台冷却塔20的风机及其所对应的冷却塔风机变频器100，同时关闭所对应的冷却塔进口电动开关蝶阀80及冷却塔出口电动开关蝶阀90；

如果每台所述冷却塔20出口温度值T_r一直低于相应冷却塔20的出口温度设定值T_r-set，直至最后一台冷却塔20的风机及冷却塔风机变频器100关闭时，则所有的冷却塔进口电动开关蝶阀80及所有的冷却塔出口电动开关蝶阀90均全部打开。

通过上述步骤过程，可以得出，本实用新型能够通过所述主控制器10计算得出每台冷却塔20的出口温度设定值T_r-set，换言之，本实用新型既能自动跟踪室外天气影响参数室外湿球温度T_w的变化，又能把散热量影响因素冷却塔20进口温度T_s考虑进去，来实现室外天气与散热量的结合控制，以使在经过所述主控制器10调试后，自动计算出冷却塔20最大运行效率，并依据最大运行效率计算优化效率，从而，依据优化效率计算出实时冷却水出水温度设定值，继而，再通过冷却水出水温度设定值与冷却水出水温度传感器测量值进行比较，即可调节冷却塔20的风机运行的台数及所对应的冷却塔风机变频器100的运行频率，使得最大限度的降低冷却塔20出口温度及降低冷却塔20的风机运行能耗，从而，本实用新型实用性强，使用效果好。

相应的，本实用新型整体框架简单明了，可操作性强，作业效率高，节能环保，使得本实用新型必然具有很好的市场推广价值，本实用新型会非常的受欢迎，能得到有效普及。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于效率控制的冷却塔节能控制系统，包括主控制器、多个冷却塔、分别与多个所述冷却塔的进水口相连接的冷却水供水管道及分别与多个所述冷却塔的出水口相连接的冷却水回水管道，其特征在于：还包括冷却塔进口温度传感器、冷却塔出口温度传感器、室外湿球温度传感器、多个冷却塔进口电动开关蝶阀、多个冷却塔出口电动开关蝶阀及多台冷却塔风机变频器；

其中，所述冷却塔进口温度传感器设置于所述冷却水供水管道上；所述冷却塔出口温度传感器设置于所述冷却水回水管道上；所述室外湿球温度传感器设置于所述冷却塔的旁侧；

多个所述冷却塔进口电动开关蝶阀分别设置于相应的冷却塔的进水口与对应位置的所述冷却水供水管道的出水端之间；多个所述冷却塔出口电动开关蝶阀分别设置于相应的冷却塔的出水口与对应位置的所述冷却水回水管道的入水端之间；多台所述冷却塔风机变频器分别与相应的冷却塔内的风机相连；且所述冷却塔进口温度传感器、冷却塔出口温度传感器、室外湿球温度传感器、多个冷却塔进口电动开关蝶阀、多个冷却塔出口电动开关蝶阀及多台所述冷却塔风机变频器分别与所述主控制器信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于效率控制的冷却塔节能控制系统，其特征在于：每个所述冷却塔的进水口分别至少连接有两进水管，多个所述进水管分别与所述冷却水供水管道相连通，且每个所述进水管上分别设有一所述冷却塔进口电动开关蝶阀。

3.根据权利要求1所述的基于效率控制的冷却塔节能控制系统，其特征在于：每个所述冷却塔的出水口分别至少连接有两分流管，多个所述分流管分别与所述冷却水回水管道相连通，且每个所述分流管上分别设有一所述冷却塔出口电动开关蝶阀。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于效率控制的冷却塔节能控制系统，其特征在于：每台所述冷却塔风机变频器的下限频率均为25HZ，上限频率均为50HZ。

5.根据权利要求4所述的基于效率控制的冷却塔节能控制系统，其特征在于：所述冷却塔设有三个。