出风口设有干湿球的冷却塔及其运行控制方法与流程

本发明属于冷却塔技术领域，具体涉及一种冷却塔优化运行控制的装置及其控制方法。

背景技术：

冷却塔作为工业生产和民用生活中重要的散热设备，应用十分广泛，随着制冷技术的进步和发展，冷却塔的运行状态需要随时了解，甚至提前预知设备运行存在的潜在风险，需要及时维护。加之噪声、消雾节水的要求日益迫切，所以各状态参数的采集及进一步控制和调节冷却塔的运行，使之成为智能化、便捷化，运行效率高效化，异常状态需提前预知及主动处理等等方面均提出新的要求。

冷却塔运行工况的要素多种多样，其实归根结底集中反应于进风口和出风口空气的湿度和温度的状态及其变化，特别是如果能抓住出风口空气湿度和温度的状况变化并采取相应的对策，就是抓住了问题的关键，而这一点恰恰是现有技术所缺少或疏漏的地方。

目前传统的对冷却塔控制都是简单的对冷却塔进出水的水温采集，将信息反馈至控制器，当温度高于预设时，或者是人工观察到出口处有雾，即加大风机频率使得风速提高，冷却塔的空气量加大，从而降低水温，使得温度达到设定值。但是这些结构和措施与目前的科技进步不协调，跟不上发展的步伐。包括智能化控制及远程化控制、提前预判预知远远达不到发展的要求。

现有的冷却塔，如上所述，存在不能准确、及时地掌握整体的运行状况的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是，克服现有冷却塔运行控制所存在的不足，提出一种在出风口设有干湿球并结合控制器实行智能化管理的冷却塔装置及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种出风口设有干湿球的冷却塔，包括塔架、风筒、出口风机、集水槽、散水槽、挡水器、填料、换热模块、冷却水循环调节装置，其特征是，在风筒的出风口处设置有至少一个干湿球，出风口的干湿球的输出与控制器连接，控制器的输出与冷却塔的各运行调节机构连接。

优选方案，出口风机固定在设于风筒出风口呈辐射状的若干枝杆构成的支架中心位置，出风口干湿球安装在支架的一根枝杆中间部位。

优选方案，干湿球由绝对湿度传感器和用于测量空气温度的热敏电阻温度传感器组成。

优选方案，在挡水器与出口风机之间设置有可以变换通道的换热模块以及与之相配套的用于控制通道变换的调节机构；换热模块包括横向设置的冷气管组，冷气管组由一组相互平行且相互之间有均衡距离的冷气管连接构成，各冷气管的两端分别与设置在塔架上的风阀连接；各冷气管的两侧面由导热板构成；各冷气管的下侧边设置有下阀板；各冷气管的上侧边在靠近两端的部位设置有上阀板，在中间部位有占整个冷气管长度一定比例的部分留空；所述调节机构，包括全部下阀板都与一根可以统一控制全部下阀板的开启或关闭的下操作杆以串联的形式相连接，全部上阀板都与一根可以统一控制全部上阀板的开启或关闭的上操作杆以串联的形式相连接；所述变换通道，包括在关闭各冷气管两端的风阀的同时打开上阀板和下阀板，或者在打开各冷气管两端的风阀的同时关闭上阀板和下阀板；下操作杆和上操作杆各与一个电动操纵机构连接。

根据以上所述的各方案出风口设有干湿球的冷却塔，其控制方法为：

1)、根据出风口干湿球所传输的读数计算出风口空气相对湿度的值，并在干球温度—含湿量(t—h)坐标图中根据该监测数据标注出风口空气状态点b；

2)、在上述坐标图中，绘制空气饱和湿度曲线；

3)、分别确定以百分比表示的控制出风口空气相对湿度的高标值和低标值，高标值略低于饱和湿度值一个适当的数值；

4)、用直线段连接状态点a和状态点b，并判别该直线段与空气饱和湿度曲线的关系是相交、相切或分离，甚至是远离，以确定出口空气湿度是否处于过饱和、恰达到饱和或未饱和状态，从而判断空气湿度是否高于高标值或低于低标值，并采取下述相对应的调控措施；

(4-1)、如果出风口空气湿度高于高标值，则提高出口风机的转速；

(4-2)、如果出风口空气湿度是非饱和状态，而且偏离高标值较大，则可降低出口风机的转速以减少通风量；

5)、如果调节风机转速后，仍然存在出口空气湿度超过高标值，则提醒管理员检修设备，检修设备的程序按冷却塔围护壳体密封性、布水均匀性、淋水填料的状态是否异常的先后次序进行。

本发明的有益效果是：

1、本发明在出风口安装有干湿球，并与控制器连接，自动监测冷却塔出风口的空气湿度，同时计算出空气状态并优选出需增加或降低的冷却风量及冷却水流量大小，从而通过调节电机运行的频率或者增加冷却塔运行的台数达到雾气的消除，以及控制冷却水流量，是冷却塔消雾的一种优良途径，可靠保证避免发生雾气，发挥冷却塔的最佳冷却效果；

2、结合换热模块的变换通道，多种手段综合优选调控，效果最佳；

3、避免浪费，节电节水，利于降低噪声；

4、可远程操作，结合智能调控，减轻管理人员的劳动强度和工作量，可提前预知设备运行存在的潜在风险，及时预警，及时维护。

附图说明

图1是本发明一种实施例冷却塔结构示意图；

图2是另一种实施例冷却塔结构示意图；

图3是本发明实施例调节原理的干球温度—含湿量示意图；

图4是本发明冷却塔调节程序示意图。

图中：塔架1；风筒2；出口风机3；集水槽4；散水槽5；挡水器6；填料7；换热模块8；冷却水循环调节装置9；干湿球10；进风口11；枝杆12；冷气管组13；冷气管14；下阀板15；上阀板16；空气饱和湿度曲线17；外置热交换系统18；干球温度—含湿量坐标图；状态点a；状态点b；状态c；状态点d。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：一种出风口设有干湿球的冷却塔，包括塔架1、风筒2、出口风机3、集水槽4、散水槽5、挡水器6、填料7、换热模块8、冷却水循环调节装置9，在风筒2的出风口处设置一个干湿球10，出风口的干湿球10的输出与控制器连接，控制器的输出与冷却塔的各运行调节机构连接。冷却水循环调节装置9的水泵吸水送到系统，吸收系统的热量后，进入到冷却塔的散水槽5内。

出口风机3采用轴流风机，轴流风机固定在设于风筒2出风口呈辐射状的若干枝杆12构成的支架中心位置，出风口干湿球10安装在支架的一根枝杆12中间部位。

干湿球10由绝对湿度传感器和用于测量空气温度的热敏电阻温度传感器组成。由于热敏电阻对湿度具有负温度特性，当相对湿度提高时，传感器的电阻值就下降。采用测温和测湿传感器，便于将干湿球10测量值直接传输给控制器进行相关计算和判断。参见图1。

实施例2：一种出风口设有干湿球的冷却塔，在实施例1的基础上，还在挡水器6与出口风机3之间设置有可以变换通道的换热模块8以及与之相配套的用于控制通道变换的调节机构；换热模块8包括横向设置的冷气管组13，冷气管组13由一组相互平行且相互之间有均衡距离的冷气管14连接构成，各冷气管14的两端分别与设置在塔架1上的风阀连接；各冷气管14的两侧面由导热板构成；各冷气管的下侧边设置有下阀板15；各冷气管14的上侧边在靠近两端的部位设置有上阀板16，在中间部位有占整个冷气管长度一定比例的部分留空；所述调节机构，包括全部下阀板15都与一根可以统一控制全部下阀板15的开启或关闭的下操作杆以串联的形式相连接，全部上阀板16都与一根可以统一控制全部上阀板16的开启或关闭的上操作杆以串联的形式相连接；所述变换通道，包括在关闭各冷气管14两端的风阀的同时打开上阀板16和下阀板15，或者在打开各冷气管14两端的风阀的同时关闭上阀板16和下阀板15；下操作杆和上操作杆各与一个电动操纵机构连接，电动操纵机构包括分别带动下操作杆和上操作杆的两部步进电机，通过控制步进电机可以达到将上阀板16和下阀板15的开启幅度为无极调节，使通风量更趋精准，效果更好，且避免浪费；冷却塔设有外置热交换系统18，用于对循环冷却水进一步降温，参见图2。

实施例3：根据实施例1所述的出风口设有干湿球的冷却塔，其控制方法为：

1)、根据出风口干湿球10所传输的读数计算出风口空气相对湿度的值，并在干球温度—含湿量坐标图中根据该监测数据标注出风口空气状态点b；

2)、在上述坐标图中，绘制空气饱和湿度曲线17，该曲线的左上方为过饱和区域，右下方为为饱和区域；

3)、分别确定以百分比表示的控制出风口空气相对湿度的高标值和低标值，高标值略低于饱和湿度值一个适当的数值；

4)、用直线段连接状态点a和状态点b，并判别该直线段与空气饱和湿度曲线的关系是相交、相切或分离，甚至是远离，以确定出口空气湿度是否处于过饱和、恰达到饱和，或未饱和状态，从而判断空气湿度是否高于高标值或低于低标值，并采取下述相对应的调控措施；

(4-1)、如果出风口空气湿度高于高标值，则提高出口风机3的转速以调节提高通风量。

(4-2)、如果出风口空气湿度是非饱和状态，而且偏离高标值较大，则可降低出口风机3的转速以减少通风量；

5)、如果调节出口风机3转速后，仍然存在出风口空气湿度超过高标值，则提醒管理员检修设备，检修设备的程序按冷却塔围护壳体密封性、布水均匀性、淋水填料的状态是否异常的先后次序进行。如图4所示的程序。

具体控制过程进一步描述如下。

出风口干湿球所采集的数据传输给控制器，控制器将数据进行分析运算，并在干球温度—含湿量坐标图中根据该监测数据标注，冷却塔进风口的空气湿度状态点为a点，冷却塔出风口的空气湿度状态点为b点，在坐标图中描出饱和曲线17，如图3所示，

冷却塔处在正常运行状态时，出风口的空气湿度状态点应为接近饱和曲线的状态点c，与饱和曲线保留一定距离，即干球温度和湿球温度接近于一致。如果出风口的干球与湿球相离甚远时，处理器会提前提醒维护人员检查以下项目：冷却塔壳体围护密封性有无异常、冷却塔的布水均匀性是否正常、冷却塔淋水填料是否被堵塞或损毁，再者检查风机的转速有否存在过高和空气有否短路问题。

由于换热器的作用，有一路进口空气被加热，如图3所示处于状态点d，此后两路进口空气混合，促使空气达到合乎要求的状态c。

由于实时监测了冷却塔的进出口干湿球温度，经过处理器计算就可以判别冷却塔出风口是否会有雾产生，而不用人工专门在冷却塔周围实地用肉眼观察，有了进出口空气两个状态，两个状态点连接如果经过过饱和区一定有雾产生。控制器就可以远程给出结果，并给运行人员提出一定的优化调整措施的建议。

上述这些信息在控制器的模块中会给相关人员发出提示，还可以将信息实时传输到云端，远程也可以指导运行维护人员进行主动检查，使冷却塔始终处于良好的运行状态，这样可以节能节水，并避免设备产生更大问题。

如果出风口有雾产生，就要采取必要的措施，例如加大出口风机的转速，使冷却塔出风口空气温度降低，如图3中的状态c，因为降低了出口的温度，ac不再穿越过饱和区，相应就没有雾的产生。其中c点的状态可以计算，也即哪种状态可以避免雾的产生，再根据该状态，可计算出增加的风量大小，从而通过调节电机运行的频率即调节风速或者增加冷却塔运行的台数达到雾气的消除，这是消雾的一种有效途径。

实施例4：根据实施例2所述的出风口设有干湿球的冷却塔，其控制方法基本步骤与实施例3相同，但在调节通风量时结合调节换热模块8中可以变换通道的下阀板15和上阀板16的开启角度，并将调节出口风机3的转速作为通风量的粗调，而将调节上阀板16和下阀板15的开启角度作为精调，使通风量更趋精准，效果更好，且避免浪费。

本发明出风口设有干湿球的冷却塔控制装置相比于现有技术具有明显的优势。另外，本申请中的进出风湿球采集适用面可以很广，不仅局限于消雾冷却塔。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。