CN211178116U - 一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，涉及冷却塔外挂设备技术领域，在冷却塔的进水管和出水管处分别设置进水温度检测装置和出水温度检测装置，冷却塔主体设置温湿度检测器以检测得到实际热交换需求量，并将实际热交换需求量与冷却塔热交换供给量进行数据分析对比，再根据对比结果在合理范围内适当调节冷却塔的变频风扇实际工作功率，以使得变频风扇的实际工作功率与流入冷却塔内的冷却循环水换热值相匹配，从而达到降低冷却塔、冷却循环系统用水损耗和电能损耗的目的，进而达到保障制冷或者制程设备正常运行的目的。

Description

一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备

技术领域

本实用新型涉及冷却塔外挂设备技术领域，尤其是涉及一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备。

背景技术

冷却塔通过循环冷却水与外部环境实现热交换，从而达到排出废热、循环冷却的目的。冷却塔中的冷却水通过与外接环境空气直接接触，并通过潜热（水分蒸发）和显热（热量交换）两种方式使得冷却介质得到降温。

现有授权公告号为CN207730044U的中国专利，其公开了一种单相220V冷却塔，包括有冷却塔体，冷却塔体的顶端固定设置有风机，冷却塔体的中间段设置有冷却装置，热量交换管连接设置在冷却装置上，且冷却塔体的下方设置有水泵。冷却塔体内位于冷却装置的上方设置有喷淋管，进水管的一端连接于水泵上，进水管的另一端连接于喷淋管上；且冷却塔体内位于冷却装置的下方设置有过滤栅。上述单相220V冷却塔，通过风冷和水冷相配合的方式，对电力废热进行快速冷却，从而达到提高冷却速率的目的。

在实际使用过程中，输送至冷却塔内的废热量值是随实际工况而变化的，但是，一般冷却塔的风机工作功率是固定的；当需要冷却的废热量值低于冷却塔的冷却功率时，会造成大量的水资源浪费和电量浪费，并使得冷却循环水水质因浓缩倍数上升而劣化，影响制冷或制程设备的正常运行，现有技术存在可改进之处。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，通过检测得到进水管的进水温度值和出水管的出水温度分析实际热交换需求量，并根据实际热交换需求量调节变频风扇的工作功率的方法，达到降低水资源、电量浪费以及保持冷却塔内循环水水质的目的，进而达到保障制冷或制程设备正常运行的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：包括有安装于冷却塔本体顶部的变频风扇，以及分别连通于冷却塔本体进水管和出水管上的进水温度检测装置和出水温度检测装置，所述进水温度检测装置和出水温度检测装置分别用于检测进水管和出水管的进水温度值和出水温度值；冷却塔本体外设置有用于检测外气温湿度的外气温湿度检测器，所述变频风扇的实际工作功率由进水温度检测装置、出水温度检测装置以及外气温湿度检测器联动控制；冷却塔连接有用于吸附清除冷却塔本体内冷却循环水水垢的除垢装置，且所述除垢装置的实际工作功率由进水温度检测装置、出水温度检测装置以及外气温湿度检测器联动控制。

通过采用上述技术方案，进水温度检测装置和出水温度检测装置相配合检测进水管和出水管的温度值并计算得到温差值，使用者即可根据所检测到的温差值在合理范围内适当调节变频风扇的工作功率。因为在正常情况下，冷却塔主体出水管的出水温度最低值不应低于外气湿球温度（一般最低值设计在湿球温度值上浮0-3℃），虽然冷却水温度降低有助于系统散热效率增加，但冷却水温度也不是可以无限制地降低，最低设定温度应咨询制冷机组制造厂的意见(约为19℃)，因为过低的冷却水温度将使制冷或者制程系统运行温度过低，而导致机件故障或者制程异常；因此冷却塔运行过程中，冷却水设定温度应随外气湿球温度重置，其目的在使冷却水塔的散热能力完全发挥，同时避免接近温度过低而消耗太多的电能；由外气温湿度检测器所检测到的外气温湿度值推算冷却塔主体内部的温湿度值，（因为冷却塔内的温湿度值才是真正的最低界限值，但是冷却塔内的温湿度值需要通过干湿球温度计来显示，成本较高，因此采用外气温湿度值上浮推算的方式得到最低下限值）以在适当范围内适当调控冷却循环水的热交换效率。当实际温差值小于理论上的温差值时，即代表变频风扇的实际工作功率大于所需要的工作功率，使用者此时应该降低变频风扇的工作功率，以适应冷却塔本体工作实际所需要的制冷功率，从而达到降低水资源（变频风扇在高于实际需要功率的条件下运行时，会造成冷却塔本体水分蒸发量的大幅增加）和电量浪费（变频风扇在高于实际需要功率的条件下运行时，会造成大量的电能损耗）的目的。除垢装置用于吸附清除冷却塔主体内的水垢，以保证冷却塔的正常运行，且除垢装置的工作功率随温差值及冷却水水质电导率的变化而变化，从而达到抑制冷却水浓缩倍数上升（冷却循环水水质因浓缩倍数上升而劣化，造成系统结垢热交换率下降，管路腐蚀，微生物及青苔增生，即保持冷却塔内冷却循环水水质）的目的。影响冷却塔换热效率的因素除了内在因素（冷却塔大小，形式，散热材质等），还有外在因素（冷却水进出水温度，外气温湿度，空气流动率以及冷却水水质），内在因素出厂时已经固定且不易更改，且外在因素中的冷却水进出水温度及外气温湿度也因实际换热需求量及当地环境不易更改，而空气流动率可利用变频风扇进行控制，冷却水水质可利用高频电磁活化水处理进行控制，即综合利用两种方式实现保障制冷或制程设备正常运行的目的。

本实用新型进一步设置为：所述除垢装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电极和负电极，且正电极和负电极相配合形成低压、高频电解。

通过采用上述技术方案，利用正电极与负电极相配合形成的低压、高频电解状态，使得冷却塔本体内的冷却循环水中的可溶性离子大量迅速吸附于水垢收集器处，以获得更好的除垢效果。

本实用新型进一步设置为：所述进水温度检测装置和出水温度检测装置均与控制器信号连接，且所述控制器采集温度信息并根据温度信息调控水垢收集器的工作功率。

通过采用上述技术方案，由控制器采集、处理温度信息并获得温差值，同时根据该温差值调节水垢收集器的实际工作功率，以实现自动化的水垢收集器实时功率调控，具有良好的水垢收集器温度-功率调控准确及时性。

本实用新型进一步设置为：所述控制器采集进水温度检测装置和出水温度检测装置所检测到的温度信息并根据温度信息调控变频风扇的工作功率。

通过采用上述技术方案，同样由控制器采集、处理温度信息并获得温差值，同时根据该温差值调节变频风扇的实际工作功率，以实现自动化的变频风扇实时温度调控，具有良好的变频风扇温度-功率调控准确及时性。

本实用新型进一步设置为：冷却塔的水箱连通有排水管，且所述排水管上设置有与控制器信号连接的控制阀。

通过采用上述技术方案，当水垢收集器完成水垢收集动作后，或者水垢收集器上吸附的水垢量达到极限量值时，控制器控制开启控制阀，以排出剥离后的水垢以及悬浮物。

本实用新型进一步设置为：所述进水温度检测装置和出水温度检测装置均包括有固定安装式结构和可拆卸安装式结构。

通过采用上述技术方案，承运商或者用户可以根据自身实际需求选择使用固定安装式结构或者可拆卸安装式结构，具有较好的应用灵活性。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

其一：根据进水温度检测装置和出水温度检测装置所检测到的进水管的进水温度值以及出水管的出水温度值，在合理范围内调节变频风扇的实际工作功率，使得变频风扇的实际工作功率与流入冷却塔内的冷却循环水水量相匹配，从而达到降低冷却塔、冷却循环系统水资源和电能损耗的目的，并根据温度数据以及冷却循环水水质调节水垢收集器的实际功率，进而达到保障连入冷却塔或者冷却循环系统内的制冷或者制程设备正常运行的目的；

其二：通过控制器采集分析处理进水温度值、出水温度值以及外气湿球温度值，并根据最低温度要求在合理范围内适当调控冷却塔的变频风扇实际工作功率，以维持制冷或制程系统运行温度，保障机件或制程的正常运行；

其三：水垢收集器在吸附清除水箱内钙镁离子以及微生物，以维持冷却循环水的正常热交换效率，同时其实际工作功率同样由进水温度值与出水温度值的温差来决定，即在满足冷却塔自身吸附清除水垢、微生物需要的基础上，进一步降低冷却塔的负载能耗。

附图说明

图1是一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备的正面示意图；

图2是冷却塔的总体结构示意图；

图3是主要用于展示水垢收集器安装位置的冷却塔本体内部局部示意图；

图4是水垢收集器的结构示意图；

图5是冷却循环水管理设备的控制系统示意图；

图6是冷却循环系统的系统示意图。

附图标记：1、冷却塔；11、机架；2、冷却塔本体；21、进水管；22、出水管；23、排水管；231、控制阀；3、风扇；4、除垢装置；41、控制器；42、水垢收集器；421、正电极；422、负电极；43、外罩；44、信息异常报警面板；5、进水温度检测装置；6、出水温度检测装置；7、循环管路；71、进水总管；72、回水总管；8、外气温湿度检测器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

结合图1和图2所示，一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，基于冷却塔1进行改进安装，冷却塔包括有冷却塔1，冷却塔1包括有机架11以及安装固定于机架11上的冷却塔本体2，冷却塔本体2通常设置为方型结构，且冷却塔本体2的顶部安装有风扇3。冷却塔本体2内安装有用于吸附清除水垢的除垢装置4，除垢装置4用于吸附清除冷却塔本体2内的微生物、藻类和水垢，以保障制冷或者制程设备的正常运行。冷却塔本体2连通有进水管21和出水管22，进水管21和出水管22分别与外部循环管路7系统相连通，则外部的废热经由循环水送至冷却塔1中，在风扇3以及冷却塔1的换热器共同作用下换热得到冷水并重新供给用户使用，从而达到循环供给冷水的目的。

一般情况下，冷却塔1包括有方型冷却塔和圆型冷却塔两种类型，两者的基本原理相似，因此以方型冷却塔为例说明冷却塔的基本原理。在方型冷却塔的冷却塔本体2内部设置有换热器，冷却塔本体2内顶部设置有与进水管21和出水管22相连通的喷淋管路，冷却塔本体2的内底部设置有水槽，则冷却循环水经由喷淋管路向下喷淋于换热器上，再向下淋入水槽内，并通过冷却塔1内部本身的管路实现循环；同时，冷却塔本体2的相对两侧设置为网板状结构，并配合冷却塔本体2顶部的风扇3实现空气快速流动带走热量的目的。

如图1所示，冷却塔本体2的进水管21和出水管22上分别安装有用于检测管道内水温的进水温度检测装置5和出水温度检测装置6，进水温度检测装置5和出水温度检测装置6所检测到的温度值分为为T₁和T₂，且进水温度值T₁与出水温度值T₂的温差值为实际温差△T。因为外部循环管路系统输送至冷却塔1内的流量是随用户实际使用情况而变化的，则当输入流量比理论流量小时，进水管21和出水管22的实际温差△T小于理论温差△T（理论温差△T即是指在标准流量下进水温度与出水温度的温差值），而当输入流量比理论流量大时，进水管21和出水管22的实际温差△T大于理论温差△T。因此将风扇3设置为变频风扇3，且变频风扇3的实际工作功率随实际温差△T的变化而变化，即当实际温差△T小于理论温差△T时，降低变频风扇3的实际工作功率（以达到节能省水的目的），而当实际温差△T大于理论温差△T时，升高变频风扇3的实际工作功率（以满足冷却需求，获得稳定冷源），以使得冷却塔1的变频风扇3实际工作功率与实际温差△T（实际输入流量）相匹配，进而达到降低冷却塔1水资源损耗和电能损耗的目的。

在冷却塔本体2外设置有用于检测外气温湿度的外气温湿度检测器8，且变频风扇3的实际工作功率由进水温度检测装置5、出水温度检测装置6以及外气温湿度检测器8三者共同决定。在正常情况下，冷却塔本体2出水管22的出水温度最低值不应低于外气湿球温度（最低值设计在湿球温度值上浮0-3℃），且在冷却塔1运行过程中，最低温度值不宜低于19℃以下，因为过低的冷却水温度将使制冷或者制程系统运行温度过低，而导致机件故障或者制程异常；因此冷却塔运行过程中，冷却水设定温度应随外气湿球温度重置，其目的在使冷却水塔的散热能力完全发挥，同时避免接近温度过低而消耗太多的电能。由外气温湿度检测器8所检测到的外气温湿度值推算冷却塔本体2内部的温湿度值，（因为冷却塔1内的温湿度值才是真正的最低界限值，但是冷却塔1内的温湿度值需要通过干湿球温度计来显示，成本较高，因此采用外气温湿度值上浮推算的方式得到最低下限值）以在适当范围内根据实际温差△T适当调控冷却循环水的热交换效率。

结合图1和图3所示，除垢装置4包括有安装于冷却塔本体2内的水垢收集器42，且冷却塔1外安装有用于控制水垢收集器42工作的控制器41，控制器41内部的控制电路控制水垢收集器42的实际工作状态。如图4所示，水垢收集器42包括有正电极421和负电极422，将市电转变为具有特殊波形的低压高频电流并输送至正电极421和负电极422处，构成低压高频的电解，使循环水（大分子团水由10个以上水分子组成，小分子水由低于5个水分子组成，普通水电位在+100mv以上，电解还原水为带有负电位-250mv以下的水）电解成具有强溶解性和渗透性的小分子还原水，小分子还原水具有溶解水垢的能力，能使溶解后带正电的钙镁等离子在水垢收集器42的外罩43表面结晶析出，从而达到去除循环水中钙镁等离子的目的，使水体硬度降低，减少了换热器表面发生结构的概率，即起到防垢、除垢的作用。

结合图3和图5所示，控制器41的正面设置有用于显示温度或者功率异常信息的异常信息报警面板44，且水垢收集器42的工作功率由控制器41内部的控制电路控制，且控制器41内部的控制电路需要根据进水管21管内水温与出水管22管内水温的实际温差△T控制水垢收集器42的实际工作功率。当实际温差△T小于理论温差△T时，使用者需要通过控制器41调低水垢收集器42的实际工作功率；当实际温差△T大于理论温差△T时，使用者需要通过控制器41调高水垢收集器42的实际工作功率，即在满足水垢吸附清除目的的前提下，适当降低冷却塔1负载的电能损耗。

如图3所示，冷却塔本体2连通有排水管23，且排水管23上设置有与除垢装置4的控制器41相联动的控制阀231；当水垢收集器42完成水垢收集动作后，或者所剥离的水垢以及悬浮物达到设定标准值时，控制器41内的控制电路开启控制阀231，以排出剥离后的水垢以及悬浮物。

进水温度检测装置5和出水温度检测装置6共同连接上述控制器41，且控制器41在采集、监控温度信息的同时，还需要负责联动调节除垢装置4以及变频风扇3的电机，即达到实时调控水垢收集器42和变频风扇3工作功率的目的。进水温度检测装置5和出水温度检测装置6可采用与控制器41信号连接的数字信号式的温度检测器，且进水温度检测装置5和出水温度检测装置6均可选择固定安装式结构或者是选择拆卸安装式结构，以满足不同的使用环境以及用户或者承运商实际需求。

实施例二：

如图6所示，一种冷却水循环系统，与实施例一的区别在于：基于多个冷却塔1、冷却循环水管理设备构建成为完整的冷却循环系统。多个冷却塔1共同连接循环管路7，循环管路7包括有循环连通用户和冷却塔1的进水总管71和回水总管72，且各冷却塔1的出水管22均连通于进水总管71上，而各冷却塔1的进水管21均连通于回水总管72上，以实现循环水的管路循环，即用户产生的废热由循环水经由回水总管72分配至各个冷却塔1内完成热交换，冷却后的循环水再经由进水总管71分配至各用户作为冷源使用。采用冷却塔1和循环管路7构建形成的冷却循环系统具有自主控温的功能，即在满足用户对冷却水需求的基础上，最大程度地降低整个冷却循环系统的能耗和用水量损耗，同时保障制冷或制程设备的正常运行。

下面结合具体原理对本实用新型作进一步阐述：

当进水温度值T₁与出水温度值T₂的实际温差△T低于标准温差△T（理论温差△T）时，需要降低冷却塔1的变频风扇3实际工作功率，同时需要降低水垢收集器42的实际工作功率，适当降低冷却塔1的负载能耗；而当进水温度值T₁与出水温度值T₂的实际温差△T高于标准温差△T（理论温差△T）时，需要升高冷却塔1的变频风扇3实际工作功率，同时需要升高水垢收集器42的实际工作功率，以满足大流量条件下的冷却需求和水垢吸附需求。

本具体实施方式仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实用新型做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：包括有安装于冷却塔本体（2）顶部的变频风扇（3），以及分别连通于冷却塔本体（2）进水管（21）和出水管（22）上的进水温度检测装置（5）和出水温度检测装置（6），所述进水温度检测装置（5）和出水温度检测装置（6）分别用于检测进水管（21）和出水管（22）的进水温度值和出水温度值；

冷却塔本体（2）外设置有用于检测外气温湿度的外气温湿度检测器（8），所述变频风扇（3）的实际工作功率由进水温度检测装置（5）、出水温度检测装置（6）以及外气温湿度检测器（8）联动控制；

冷却塔（1）连接有用于吸附清除冷却塔本体（2）内冷却循环水水垢的除垢装置（4），且所述除垢装置（4）的实际工作功率由进水温度检测装置（5）、出水温度检测装置（6）以及外气温湿度检测器（8）联动控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：所述除垢装置（4）包括有水垢收集器（42）以及控制水垢收集器（42）的控制器（41），所述水垢收集器（42）包括有正电极（421）和负电极（422），且正电极（421）和负电极（422）相配合形成低压、高频电解。

3.根据权利要求2所述的一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：所述进水温度检测装置（5）和出水温度检测装置（6）均与控制器（41）信号连接，且所述控制器（41）采集温度信息并根据温度信息调控水垢收集器（42）的工作功率。

4.根据权利要求2所述的一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：所述控制器（41）采集进水温度检测装置（5）和出水温度检测装置（6）所检测到的温度信息并根据温度信息调控变频风扇（3）的工作功率。

5.根据权利要求2所述的一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：冷却塔本体（2）连通有排水管（23），且所述排水管（23）上设置有与控制器（41）信号连接的控制阀（231）。

6.根据权利要求1所述的一种基于冷却塔的冷却循环水管理设备，其特征在于：所述进水温度检测装置（5）和出水温度检测装置（6）均包括有固定安装式结构和可拆卸安装式结构。

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