TWM603950U

TWM603950U - 一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備

Info

Publication number: TWM603950U
Application number: TW108217343U
Authority: TW
Inventors: 鍾豐謙
Original assignee: 錦德熱傳科技有限公司
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-11-11
Also published as: CN211178116U

Abstract

本新型公開了一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備，涉及冷卻塔外掛設備技術領域，在冷卻塔的進水管和出水管處分別設置進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置，冷卻塔主體設置溫濕度檢測器以檢測得到實際熱交換需求量，並將實際熱交換需求量與冷卻塔熱交換供給量進行資料分析對比，再根據對比結果在合理範圍內適當調節冷卻塔的變頻風扇實際工作功率，以使得變頻風扇的實際工作功率與流入冷卻塔內的冷卻循環水換熱值相匹配，從而達到降低冷卻塔、冷卻循環系統用水損耗和電能損耗的目的，進而達到保障製冷或者制程設備正常運行的目的。

Description

一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備

本新型涉及冷卻塔外掛設備技術領域，尤其是涉及一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備。

冷卻塔通過循環冷卻水與外部環境實現熱交換，從而達到排出廢熱、循環冷卻的目的。冷卻塔中的冷卻水通過與外接環境空氣直接接觸，並通過潛熱(水分蒸發)和顯熱(熱量交換)兩種方式使得冷卻介質得到降溫。

現有授權公告號為CN207730044U的中國專利，其公開了一種單相220V冷卻塔，包括有冷卻塔體，冷卻塔體的頂端固定設置有風機，冷卻塔體的中間段設置有冷卻裝置，熱量交換管連接設置在冷卻裝置上，且冷卻塔體的下方設置有水泵。冷卻塔體內位於冷卻裝置的上方設置有噴淋管，進水管的一端連接於水泵上，進水管的另一端連接于噴淋管上；且冷卻塔體內位於冷卻裝置的下方設置有過濾柵。上述單相220V冷卻塔，通過風冷和水冷相配合的方式，對電力廢熱進行快速冷卻，從而達到提高冷卻速率的目的。

在實際使用過程中，輸送至冷卻塔內的廢熱量值是隨實際工況而變化的，但是，一般冷卻塔的風機工作功率是固定的；當需要冷卻的廢熱量值低於冷卻塔的冷卻功率時，會造成大量的水資源浪費和電量浪費，並使得冷卻循環水水質因濃縮倍數上升而劣化，影響製冷或制程設備的正常運行，現有技術存在可改進之處。

針對上述技術問題，本新型的目的在於提供一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備，通過檢測得到進水管的進水溫度值和出水管的出水溫度分析實際熱交換需求量，並根據實際熱交換需求量調節變頻風扇的工作功率的方法，達到降低水資源、電量浪費以及保持冷卻塔內循環水水質的目的，進而達到保障製冷或制程設備正常運行的目的。

為實現上述目的，本新型提供了如下技術方案：一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備，其特徵在於：包括有安裝於冷卻塔本體頂部的變頻風扇，以及分別連通於冷卻塔本體進水管和出水管上的進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置，所述進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置分別用於檢測進水管和出水管的進水溫度值和出水溫度值；冷卻塔本體外設置有用於檢測外氣溫濕度的外氣溫濕度檢測器，所述變頻風扇的實際工作功率由進水溫度檢測裝置、出水溫度檢測裝置以及外氣溫濕度檢測器聯動控制；冷卻塔連接有用於吸附清除冷卻塔本體內冷卻循環水水垢的除垢裝置，且所述除垢裝置的實際工作功率由進水溫度檢測裝置、出水溫度檢測裝置以及外氣溫濕度檢測器聯動控制。

通過採用上述技術方案，進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置相配合檢測進水管和出水管的溫度值並計算得到溫差值，使用者即可根據所檢測到的溫差值在合理範圍內適當調節變頻風扇的工作功率。因為在正常情況下，冷卻塔主體出水管的出水溫度最低值不應低於外氣濕球溫度(一般最低值設計在濕球溫度值上浮0-3℃)，雖然冷卻水溫度降低有助於系統散熱效率增加，但冷卻水溫度也不是可以無限制地降低，最低設定溫度應諮詢製冷機組製造廠的意見(約為19℃)，因為過低的冷卻水溫度將使製冷或者制程系統運行溫度過低，而導致機件故障或者制程異常；因此冷卻塔運行過程中，冷卻水設定溫度應隨外氣濕球溫度重置，其目的在使冷卻水塔的散熱能力完全發揮，同時避免接近溫度過低而消耗太多的電能；由外氣溫濕度檢測器所檢測到的外氣溫濕度值推算冷卻塔主體內部的溫濕度值，(因為冷卻塔內的溫濕度值才是真正的最低界限值，但是冷卻塔內的溫濕度值需要通過幹濕球溫度計來顯示，成本較高，因此採用外氣溫濕度值上浮推算的方式得到最低下限值)以在適當範圍內適當調控冷卻循環水的熱交換效率。當實際溫差值小於理論上的溫差值時，即代表變頻風扇的實際工作功率大於所需要的工作功率，使用者此時應該降低變頻風扇的工作功率，以適應冷卻塔本體工作實際所需要的製冷功率，從而達到降低水資源(變頻風扇在高於實際需要功率的條件下運行時，會造成冷卻塔本體水分蒸發量的大幅增加)和電量浪費(變頻風扇在高於實際需要功率的條件下運行時，會造成大量的電能損耗)的目的。除垢裝置用於吸附清除冷卻塔主體內的水垢，以保證冷卻塔的正常運行，且除垢裝置的工作功率隨溫差值及冷卻水水質電導率的變化而變化，從而達到抑制冷卻水濃縮倍數上升(冷卻循環水水質因濃縮倍數上升而劣化，造成系統結垢熱交換率下降，管路腐蝕，微生物及青苔增生，即保持冷卻塔內冷卻循環水水質)的目的。影響冷卻塔換熱效率的因素除了內在因素(冷卻塔大小，形式，散熱材質等)，還有外在因素(冷卻水進出水溫度，外氣溫濕度，空氣流動率以及冷卻水水質)，內在因素出廠時已經固定且不易更改，且外在因素中的冷卻水進出水溫度及外氣溫濕度也因實際換熱需求量及當地環境不易更改，而空氣流動率可利用變頻風扇進行控制，冷卻水水質可利用高頻電磁活化水處理進行控制，即綜合利用兩種方式實現保障製冷或制程設備正常運行的目的。

本新型進一步設置為：所述除垢裝置包括有水垢收集器以及控制水垢收集器的控制器，所述水垢收集器包括有正電極和負電極，且正電極和負電極相配合形成低壓、高頻電解。

通過採用上述技術方案，利用正電極與負電極相配合形成的低壓、高頻電解狀態，使得冷卻塔本體內的冷卻循環水中的可溶性離子大量迅速吸附於水垢收集器處，以獲得更好的除垢效果。

本新型進一步設置為：所述進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置均與控制器信號連接，且所述控制器採集溫度資訊並根據溫度資訊調控水垢收集器的工作功率。

通過採用上述技術方案，由控制器採集、處理溫度資訊並獲得溫差值，同時根據該溫差值調節水垢收集器的實際工作功率，以實現自動化的水垢收集器即時功率調控，具有良好的水垢收集器溫度-功率調控準確及時性。

本新型進一步設置為：所述控制器採集進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置所檢測到的溫度資訊並根據溫度資訊調控變頻風扇的工作功率。

通過採用上述技術方案，同樣由控制器採集、處理溫度資訊並獲得溫差值，同時根據該溫差值調節變頻風扇的實際工作功率，以實現自動化的變頻風扇即時溫度調控，具有良好的變頻風扇溫度-功率調控準確及時性。

本新型進一步設置為：冷卻塔的水箱連通有排水管，且所述排水管上設置有與控制器信號連接的控制閥。

通過採用上述技術方案，當水垢收集器完成水垢收集動作後，或者水垢收集器上吸附的水垢量達到極限量值時，控制器控制開啟控制閥，以排出剝離後的水垢以及懸浮物。

本新型進一步設置為：所述進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置均包括有固定安裝式結構和可拆卸安裝式結構。

通過採用上述技術方案，承運商或者使用者可以根據自身實際需求選擇使用固定安裝式結構或者可拆卸安裝式結構，具有較好的應用靈活性。

綜上所述，本新型具有以下有益效果：其一：根據進水溫度檢測裝置和出水溫度檢測裝置所檢測到的進水管的進水溫度值以及出水管的出水溫度值，在合理範圍內調節變頻風扇的實際工作功率，使得變頻風扇的實際工作功率與流入冷卻塔內的冷卻循環水水量相匹配，從而達到降低冷卻塔、冷卻循環系統水資源和電能損耗的目的，並根據溫度資料以及冷卻循環水水質調節水垢收集器的實際功率，進而達到保障連入冷卻塔或者冷卻循環系統內的製冷或者制程設備正常運行的目的；其二：通過控制器採集分析處理進水溫度值、出水溫度值以及外氣濕球溫度值，並根據最低溫度要求在合理範圍內適當調控冷卻塔的變頻風扇實際工作功率，以維持製冷或制程系統運行溫度，保障機件或制程的正常運行；其三：水垢收集器在吸附清除水箱內鈣鎂離子以及微生物，以維持冷卻循環水的正常熱交換效率，同時其實際工作功率同樣由進水溫度值與出水溫度值的溫差來決定，即在滿足冷卻塔自身吸附清除水垢、微生物需要的基礎上，進一步降低冷卻塔的負載能耗。

1:冷卻塔

11:機架

2:冷卻塔本體

21:進水管

22:出水管

23:排水管

231:控制閥

3:變頻風扇

4:除垢裝置

41:控制器

42:水垢收集器

421:正電極

422:負電極

43:外罩

44:資訊異常報警面板

5:進水溫度檢測裝置

6:出水溫度檢測裝置

7:循環管路

71:進水總管

72:回水總管

8:外氣溫濕度檢測器

圖1是一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備的正面示意圖；圖2是冷卻塔的總體結構示意圖；圖3是主要用於展示水垢收集器安裝位置的冷卻塔本體內部局部示意圖；圖4是水垢收集器的結構示意圖；圖5是冷卻循環水管理設備的控制系統示意圖；圖6是冷卻循環系統的系統示意圖。

以下結合附圖對本新型作進一步詳細說明。

實施例一：結合圖1和圖2所示，一種基於冷卻塔的冷卻循環水管理設備，基於冷卻塔1進行改進安裝，冷卻塔包括有冷卻塔1，冷卻塔1包括有機架11以及安裝固定於機架11上的冷卻塔本體2，冷卻塔本體2通常設置為方型結構，且冷卻塔本體2的頂部安裝有變頻風扇3。冷卻塔本體2內安裝有用於吸附清除水垢的除垢裝置4，除垢裝置4用於吸附清除冷卻塔本體2內的微生物、藻類和水垢，以保障製冷或者制程設備的正常運行。冷卻塔本體2連通有進水管21和出水管22，進水管21和出水管22分別與外部循環管路7系統相連通，則外部的廢熱經由循環水送至冷卻塔1中，在變頻風扇3以及冷卻塔1的換熱器共同作用下換熱得到冷水並重新供給用戶使用，從而達到循環供給冷水的目的。

一般情況下，冷卻塔1包括有方型冷卻塔和圓型冷卻塔兩種類型，兩者的基本原理相似，因此以方型冷卻塔為例說明冷卻塔的基本原理。在方型冷卻塔的冷卻塔本體2內部設置有換熱器，冷卻塔本體2內頂部設置有與進水管21和出水管22相連通的噴淋管路，冷卻塔本體2的內底部設置有水槽，則冷卻循環水經由噴淋管路向下噴淋於換熱器上，再向下淋入水槽內，並通過冷卻塔1內部本身的管路實現循環；同時，冷卻塔本體2的相對兩側設置為網板狀結構，並配合冷卻塔本體2頂部的變頻風扇3實現空氣快速流動帶走熱量的目的。

如圖1所示，冷卻塔本體2的進水管21和出水管22上分別安裝有用於檢測管道內水溫的進水溫度檢測裝置5和出水溫度檢測裝置6，進水溫度檢測裝置5和出水溫度檢測裝置6所檢測到的溫度值分為為T₁和 T₂，且進水溫度值T₁與出水溫度值T₂的溫差值為實際溫差△T。因為外部循環管路系統輸送至冷卻塔1內的流量是隨使用者實際使用情況而變化的，則當輸入流量比理論流量小時，進水管21和出水管22的實際溫差△T小於理論溫差△T(理論溫差△T即是指在標準流量下進水溫度與出水溫度的溫差值)，而當輸入流量比理論流量大時，進水管21和出水管22的實際溫差△T大於理論溫差△T。因此將風扇設置為變頻風扇3，且變頻風扇3的實際工作功率隨實際溫差△T的變化而變化，即當實際溫差△T小於理論溫差△T時，降低變頻風扇3的實際工作功率(以達到節能省水的目的)，而當實際溫差△T大於理論溫差△T時，升高變頻風扇3的實際工作功率(以滿足冷卻需求，獲得穩定冷源)，以使得冷卻塔1的變頻風扇3實際工作功率與實際溫差△T(實際輸入流量)相匹配，進而達到降低冷卻塔1水資源損耗和電能損耗的目的。

在冷卻塔本體2外設置有用於檢測外氣溫濕度的外氣溫濕度檢測器8，且變頻風扇3的實際工作功率由進水溫度檢測裝置5、出水溫度檢測裝置6以及外氣溫濕度檢測器8三者共同決定。在正常情況下，冷卻塔本體2出水管22的出水溫度最低值不應低於外氣濕球溫度(最低值設計在濕球溫度值上浮0-3℃)，且在冷卻塔1運行過程中，最低溫度值不宜低於19℃以下，因為過低的冷卻水溫度將使製冷或者制程系統運行溫度過低，而導致機件故障或者制程異常；因此冷卻塔運行過程中，冷卻水設定溫度應隨外氣濕球溫度重置，其目的在使冷卻水塔的散熱能力完全發揮，同時避免接近溫度過低而消耗太多的電能。由外氣溫濕度檢測器8所檢測到的外氣溫濕度值推算冷卻塔本體2內部的溫濕度值，(因為冷卻塔1內的溫濕度值才是真正的最低界限值，但是冷卻塔1內的溫濕度值需要通過幹濕球溫度計來顯示，成本較高，因此採用外氣溫濕度值上浮推算的方式得到最低下限值)以在適當範圍內根據實際溫差△T適當調控冷卻循環水的熱交換效率。

結合圖1和圖3所示，除垢裝置4包括有安裝於冷卻塔本體2內的水垢收集器42，且冷卻塔1外安裝有用於控制水垢收集器42工作的控制器41，控制器41內部的控制電路控制水垢收集器42的實際工作狀態。如圖4所示，水垢收集器42包括有正電極421和負電極422，將市電轉變為具有特殊波形的低壓高頻電流並輸送至正電極421和負電極422處，構成低壓高頻的電解，使循環水(大分子團水由10個以上水分子組成，小分子水由低於5個水分子組成，普通水電位在+100mv以上，電解還原水為帶有負電位-250mv以下的水)電解成具有強溶解性和滲透性的小分子還原水，小分子還原水具有溶解水垢的能力，能使溶解後帶正電的鈣鎂等離子在水垢收集器42的外罩43表面結晶析出，從而達到去除循環水中鈣鎂等離子的目的，使水體硬度降低，減少了換熱器表面發生結構的概率，即起到防垢、除垢的作用。

結合圖3和圖5所示，控制器41的正面設置有用於顯示溫度或者功率異常資訊的異常資訊報警面板44，且水垢收集器42的工作功率由控制器41內部的控制電路控制，且控制器41內部的控制電路需要根據進水管21管內水溫與出水管22管內水溫的實際溫差△T控制水垢收集器42的實際工作功率。當實際溫差△T小於理論溫差△T時，使用者需要通過控制器41調低水垢收集器42的實際工作功率；當實際溫差△T大於理論溫差△T 時，使用者需要通過控制器41調高水垢收集器42的實際工作功率，即在滿足水垢吸附清除目的的前提下，適當降低冷卻塔1負載的電能損耗。

如圖3所示，冷卻塔本體2連通有排水管23，且排水管23上設置有與除垢裝置4的控制器41相聯動的控制閥231；當水垢收集器42完成水垢收集動作後，或者所剝離的水垢以及懸浮物達到設定標準值時，控制器41內的控制電路開啟控制閥231，以排出剝離後的水垢以及懸浮物。

進水溫度檢測裝置5和出水溫度檢測裝置6共同連接上述控制器41，且控制器41在採集、監控溫度資訊的同時，還需要負責聯動調節除垢裝置4以及變頻風扇3的電機，即達到即時調控水垢收集器42和變頻風扇3工作功率的目的。進水溫度檢測裝置5和出水溫度檢測裝置6可採用與控制器41信號連接的數位信號式的溫度檢測器，且進水溫度檢測裝置5和出水溫度檢測裝置6均可選擇固定安裝式結構或者是選擇拆卸安裝式結構，以滿足不同的使用環境以及用戶或者承運商實際需求。

實施例二：如圖6所示，一種冷卻水循環系統，與實施例一的區別在於：基於多個冷卻塔1、冷卻循環水管理設備構建成為完整的冷卻循環系統。多個冷卻塔1共同連接循環管路7，循環管路7包括有循環連通用戶和冷卻塔1的進水總管71和回水總管72，且各冷卻塔1的出水管22均連通于進水總管71上，而各冷卻塔1的進水管21均連通于回水總管72上，以實現循環水的管路循環，即用戶產生的廢熱由循環水經由回水總管72分配至各個冷卻塔1內完成熱交換，冷卻後的循環水再經由進水總管71分配至各用戶作為冷源使用。採用冷卻塔1和循環管路7構建形成的冷卻循環系統具有自主控溫的功能，即在滿足用戶對冷卻水需求的基礎上，最大程度地降低整個冷卻循環系統的能耗和用水量損耗，同時保障製冷或制程設備的正常運行。

下面結合具體原理對本新型作進一步闡述：當進水溫度值T₁與出水溫度值T₂的實際溫差△T低於標準溫差△T(理論溫差△T)時，需要降低冷卻塔1的變頻風扇3實際工作功率，同時需要降低水垢收集器42的實際工作功率，適當降低冷卻塔1的負載能耗；而當進水溫度值T₁與出水溫度值T₂的實際溫差△T高於標準溫差△T(理論溫差△T)時，需要升高冷卻塔1的變頻風扇3實際工作功率，同時需要升高水垢收集器42的實際工作功率，以滿足大流量條件下的冷卻需求和水垢吸附需求。

本具體實施方式僅僅是對本新型的解釋，其並不是對本新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本新型做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本新型的請求項範圍內都受到專利法的保護。