循环水水力驱动系统的一般描述和技术特点

1  循环水水力驱动系统的一般描述

工业冷却水在热交换设备和冷却塔之间的循环是通过水泵来驱动的。

水动风机顾名思义就是以水力驱动风机，而不是传统的电力。在水动风机冷却塔中，以水轮机取代电机作为风机动力源。水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程。改造后，水泵提供的循环水经过水轮机并带动其旋转。水轮机的输出轴直接与风机相连，进而带动风机旋转。

在冷却塔的循环水泵系统设计的热力学、传热学计算中，从换热设备热负荷、换热面积到冷却水需求量的各个环节，由于考虑到设备和系统管道的阻损，一般都要放一些设计余量，在水泵选型时还要在此基础上再乘1.1至1.3倍作为水泵选型的依据，而在具体选型时往往很难凑巧选到参数完全一致的水泵，根据就高不就低的原则，一般选择扬程较大的水泵，由于上述几种情况的叠加，因此在水泵循环系统中都存在着大量的富余扬程和流量。

由于配用的拖动电动机一般定位于最大工作能力情况下，而大量的生产场合由于功率需求始终处于变动状态，普遍采用的是低效的进、出口阀门调节方式与负荷的变化相适应。即采用阀门调节的方式，也就是在输送流体的管道上利用改变阀门的开度，来调节泵的流量。这种调节方法通常也称为节流调节，它是利用改变管道系统阻力的办法，变更管道阻力特性曲线，以便获得适合用户需要的工作点。但是关小阀门可以减少流量，而系统从电网吸收的能量并没有减少，拖动电动机的轴输出动力基本没有改变，有相当一部分能量消耗在阀门上，虽然阀门的输出达到了工况要求，但是能量的有效比例减少了，而损耗增加了。

在整个循环水系统中，每段水管、弯头都有一定的阻力，冷却塔的位置高低、换热部件的阻力及压力要求都会在系统中产生阻力，这些阻力也不能很精确的计算出来，所以工艺工程师计算的阻力值只是一个大概的数据，根据这个数值在选型水泵的扬程时，考虑更安全的满足生产需求，就在克服所计算出的阻力数值的基础上至少加10%-20%的余量来选型。

当系统加上水轮机后，将进塔阀门逐渐打开直至系统流量到需要值。因水泵功率与流量成正相关关系，流量变化时水泵功率才变化，流量不变化时水泵电机功率也不变化。具体原理说明图如下：

A .更换为水轮机后系统阻力曲线由B 变化为 C，工作交点变化为（Q1,H1）。

B.水轮机更换后进塔阀门开大调节后，系统水量没有变化或变化到水泵额定流量，因水泵功率与流量成正比关系，因此水轮机更换后水泵电机功率并没有增加或甚至减小。

若水轮机加上后进塔阀门完全打开富裕扬程不够时，系统流量会稍有减小用来增加富裕扬程，流量减小量在3%～5%不会对系统运行有任何影响。

2  技术特点

水动能回收型冷却塔和冷却塔节能改造技术的核心是水轮机，我公司根据冷却塔热力特性和循环系统特性自主研发的混流反击式水轮机，该水轮机的水能回收利用率高，从而对低能量富裕的冷却塔循环水系统实现改造而达到100%节能的目的。水轮机结构采用混流反击形式，有以下优势：

1）水轮机蜗壳采用一次成型整体铸造工艺，精度高，流道表面更光滑，有利于提高水轮机的效率。

2）水轮机转轮采用一次成型整体铸造工艺，精度高，导叶可调节，在不同的压头范围内可调节转速，满足转速要求。

3）水轮机为球墨铸铁材质，耐磨性好，耐腐蚀性强，在偏碱或偏酸等水质较差的情况下均可正常运行。

4）我公司生产的混流反击式水轮机，较其他形势水轮机更效率高，应用水头范围更广。我公司拥有完整的水轮机生产线和一流的加工设备，产品精度高，质量好，性能稳定，使用寿命长。

3  性能保证

监造检验

1）概述：本条文用于合同执行期间对乙方所提供的设备进行检验、监造和性能验收试验，确保乙方所提供的设备符合招标文件规定的要求。

2）出厂检验

a、乙方将严格进行厂内各生产环节的检验和试验。乙方提供的合同设备将签发质量证明、检验记录和测试报告，并且作为交货时质量证明文件的组成部分。

b、检验的部分包括原材料和元器件的进厂，部件的加工、组装、试验至出厂试验。

c、乙方检验的结果满足招标文件的要求，如有不符之处或达不到标准要求，乙方将采取措施处理直至满足要求，同时向甲方提交不一致报告。乙方发生重大质量问题时应将情况及时通知甲方。

d、工厂检验的所有费用包括在合同总价之中。                

性能验收与考核

工程安装调试结束后，按照最新的相关的国家标准进行工程建设验收。性能验收试验的目的是为了检验合同设备的所有性能是否符合技术要求。

1）如试验在现场进行，乙方要求按附件条款的要求进行配合；如试验在工厂进行，试验所需的人力和物力等由乙方提供。

验收方法：用红外转速计测量转速，用超声波流量计测量进塔流量，用现场水泵电流表、系统流量计及压力表计量水泵电流及系统流量、压力。

2）性能验收试验所需的测点、一次元件和就地仪表的装设应由乙方提供，甲方配合，乙方也要提供试验所需的技术配合和人员配合。

3）性能验收试验结果的确认

性能验收试验报告以乙方为主编写，甲方参加，共同签章确认结论。如双方对试验的结果有不一致意见，双方协商解决；如仍不能达成一致，则提交双方上级部门协调解决。

4）性能考核达到保证值后，由双方共同整理形成性能考核报告，包括性能考核期间的操作条件和结果，也可以包括为改善装置操作的一些建议，由双方确认形成最终考核报告。

5）如果装置开车后达不到性能保证，双方将努力进行整改。如果因乙方原因造成性能不能达标，乙方免费重新进行设计并提供相应合适的设备，由乙方在一个月内进行整改。如果因乙方原因性能仍然不能达标，则按商务合同规定条款进行处罚。

制造工艺

有关重件制造工艺合理性和优点

  蜗壳

模具-铸造—退火处理—粗车—去应力退火—精车—钻孔-打磨-防腐

蜗壳采用球墨铸铁QT400-15材料，这种材料有较好的塑性与韧性，常温冲击韧性高，有较好的耐磨、耐热和耐蚀性。铸造的蜗壳外表平整，整体性能好，流道光滑，阻力小。铸件铸造后退火消除铸造应力，粗车后退火消除零件的切削应力，然后精车、钻孔。

转轮

模具-铸造—退火处理—粗车—去应力退火—精车—钻孔—打磨-防腐

转轮采用球墨铸铁QT400-15材料，这种材料有较好的塑性与韧性，常温冲击韧性高，有较好的耐磨、耐热和耐蚀性。铸造的转轮重量轻，经济实用。铸件铸造后退火消除铸造应力，粗车后退火消除零件的切削应力，然后精车、钻孔，最后做静平衡，不平衡量±10g，只产生极小的离心力，提高轴承的使用寿命。

齿轮

锻造—正火—半精车—滚齿—渗碳淬火—精车—磨齿

减速机齿轮采用20CrMnMo材料，20CrMnMo是一种高级渗碳钢，渗碳淬火后具有较高的抗弯强度和耐磨性，有良好的低温冲击韧性。齿轮锻造后正火消除锻件的锻造应力，半精车后滚齿，渗碳淬火使齿面硬度达到58-62HRC，之后对齿面进行磨齿增强齿轮的齿面接触强度和轮齿弯曲强度，提高减速机的使用寿命。

轴

锻造—正火—半精车—调质处理—精车—磨外圆

减速机输入输出轴采用42CrMo材料，它有着较高的强度、韧性和淬透性，调质后具有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。轴锻造后正火消除锻件的锻造应力，粗车后调质提高零件的表面强度，消除机加工中产生的应力，精车后磨外圆以保证轴部各外圆的同轴度并提高轴的表面粗糙度，从而提高轴承的使用寿命。