鞠晓亮

(西部矿业集团有限公司， 青海 西宁 810001)

冷却塔是工业生产中对设备或产品进行降温的关键设备。目前大部分冷却塔运行时是由电动机带动风机运转，电机每年耗电非常高，如何降低冷却塔运行能耗是企业十分关注的问题。

1 水动风机冷却塔工作原理

早期工业生产中所使用的循环水冷却系统，设计时考虑因素较多，设备选型存在较大的冗余。冷却系统正常运行时，冷却循环水系统管路中会出现过多的水能，这些水能被用来驱动水轮机旋转，进而带动风机运行(见图1)。及时调节冷却系统管路中的水流量，可改善水动风机的运行状况。

图1 水动风机工作原理示意图

冷却塔的气水比，是指每小时通入的气体量与每小时水量的比值，冷却塔的热能交换能力主要由气水比决定，气压一定时，喷水量随喷水压力的增加而增大，气流量随喷水压力的增加而减小，喷水量及气流量与水压力呈抛物线形变化。水轮机则是利用水压力、叶轮转速、风量的正比例关系来代替风机电机，使冷却塔实现冷却功能。

由于冷却系统中泵、电机在选型时都留有余量，功率W与进塔水头H、水流量Q关系为W=H×Q，水动风机正是利用水头余量产生的动能驱动风机，实现节电。

2 水动风机系统特性分析

2.1 水动风机系统能量分析

水动风机主要工作部件是叶轮，叶轮接受流体的能量实现旋转，即：

P=ωM

(1)

其中：P——叶轮旋转的功，N·m；

ω——角速度，r/s；

M——动量矩，kg·m/s。

水动风机叶轮初始动能为：

P1=QH

(2)

其中：P1——叶轮的初始动能，J；……