冷卻塔的工作原理、安裝、選型及故障處理方法

冷卻塔是利用水和空氣的接觸，通過蒸發作用來散去工業上或制冷空調中產生的廢熱的一種設備。工業生產或制冷工藝過程中產生的廢熱，一般要用冷卻水來導走。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設備吸取廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式稱為直流冷卻。當不具備直流冷卻條件時，則需要用冷卻塔來冷卻。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散入大氣。

一、冷卻塔工作基本原理

干燥（低焓值）的空氣經過風機的抽動后，自進風網處進入冷卻塔內；飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動，濕熱(高焓值)的水自播水系統灑入塔內。當水滴和空氣接觸時，一方面由于空氣與不的直接傳熱，另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產生蒸發現象，帶到目前為走蒸發潛熱，將水中的熱量帶走即蒸發傳熱，從而達到降溫之目的。

二、冷卻塔的工作過程

以圓形逆流式冷卻塔的工作過程為例：

熱水自主機房通過水泵以一定的壓力經過管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環水壓至冷卻塔的播水系統內，通過播水管上的小孔將水均勻地播灑在填料上面；干燥的低晗值的空氣在風機的作用下由底部入風網進入塔內，熱水流經填料表面時形成水膜和空氣進行熱交換，高濕度高晗值的熱風從頂部抽出，冷卻水滴入底盆內，經出水管流入主機。

一般情況下，進入塔內的空氣、是干燥低濕球溫度的空氣，水和空氣之間明顯存在著水分子的濃度差和動能壓力差，當風機運行時，在塔內靜壓的作用下，水分子不斷地向空氣中蒸發，成為水蒸氣分子，剩余的水分子的平均動能便會降低，從而使循環水的溫度下降。

從以上分析可以看出，蒸發降溫與空氣的溫度（通常說的干球溫度）低于或高于水溫無關，只要水分子能不斷地向空氣中蒸發，水溫就會降低。但是，水向空氣中的蒸發不會無休止地進行下去。

當與水接觸的空氣不飽和時，水分子不斷地向空氣中蒸發，但當水氣接觸面上的空氣達到飽和時，水分子就蒸發不出去，而是處于一種動平衡狀態。蒸發出去的水分子數量等于從空氣中返回到水中的水分子的數量，水溫保持不變。由此可以看出，與水接觸的空氣越干燥，蒸發就越容易進行，水溫就容易降低。

三、冷卻塔分類

四、冷卻塔組成

1 淋水填料

將需要冷卻的水（熱水）多次濺灑成水滴或形成水膜，以增加水和空氣的接觸面積和時間，促進水和空氣的熱交換。水的冷卻過程主要在淋水填料中進行。

2 配水系統

將熱水均勻分布到整個淋水填料上，熱水分布均勻與否，對冷卻效果影響很大。如水量分配不均勻，不僅直接降低冷卻效果，也會造成部分冷卻水滴飛濺而飄逸到塔外。

3 通風設備

在機械通風冷卻塔中利用通風機產生預計的空氣流量，以保證要求的冷卻效果。

4 空氣分配裝置

利用進風口、百葉窗和導風板等裝置，引導空氣均勻分布于冷卻塔整個截面上。

5 通風筒

通風筒的作用是創造良好的空氣動力條件，減少通風阻力，并將排出冷卻塔的濕熱空氣送往高空減少濕熱空氣回流。

機械通風冷卻塔的通風筒又稱風筒。風筒式自然通風冷卻塔的通風筒起通風和將濕熱空氣送往高空的作用。

6 除水器

將排出濕熱空氣中所攜帶的水滴與空氣分離，減少逸出水量損失和對周圍環境的影響。

7 塔體

冷卻塔的外部圍護結構，機械通風冷卻塔和風筒式自然通風冷卻塔的塔體是封閉的，起到支撐、維護和組織合適氣流的功能；開放式冷卻塔的塔體沿塔高做成開敞的，以便自然風進入塔體。

8集水池

設于冷卻塔下部，匯集淋水填料落下的冷卻水，有時集水池還具有一定的儲備容積，起調節流量作用。

9 輸水系統

進水管將熱水送到配水系統，進水管上設置閥門，以調節冷卻塔的進水量，出水管將冷卻后的水送往用水設備或循環水泵。在集水池還裝設補充水管、排污管、溢流管、放空管等，必要時還可在多臺冷卻塔之間設連通管。

10 其他設施

包括檢修門、檢修梯、走道、照明、電氣控制、避雷裝置以及必要時設置的飛行障礙標志等，有時為了測試需要還設置冷卻塔測試部件。

上述各種部件的不同組合，構成各種形式和用途的冷卻塔：開放點滴式冷卻塔、風筒式自然通風冷卻塔、抽風（或鼓風）逆流式冷卻塔、抽風橫流式冷卻塔等。

五、冷卻塔的適用范圍

工業生產或制冷工藝過程中產生的廢熱，一般要用冷卻水來導走。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。

例如：火電廠內，鍋爐將水加熱成高溫高壓蒸汽，推動汽輪機做功使發電機發電，經汽輪機作功后的廢汽排入冷凝器，與冷卻水進行熱交換凝結成水，再用水泵打回鍋爐循環使用。這一過程中乏汽的廢熱傳給了冷卻水，使水溫度升高，挾帶廢熱的冷卻水，在冷卻塔中將熱量傳遞給空氣，從風筒處排入大氣環境中。

冷卻塔應用范圍：主要應用于空調冷卻系統、冷凍系列、注塑、制革、發泡、發電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業水冷卻等領域，應用最多的為空調冷卻、冷凍、塑膠化工行業。

六、冷卻塔的安裝參考

1 環境選擇

1、應避免裝于防水通道、易反射音量的高墻，應裝于屋頂或空氣流通的地方。

2、兩臺或以上冷卻塔并用時，應注意塔身間距。

3、不應安裝在四面有外墻或密不透風的地方，并應注意塔身與外墻間距。

4、應避免安裝有煤煙及灰塵較多的地方，防上面堵塞膠片。

5、應遠離廚房及鍋爐房等到較熱的地方。

2 安裝要點

1、基礎應水平不能傾斜，冷卻塔中心線垂直于水平面，否則影響布不及電機工作。

2、對于175t以上的冷卻出入水管應調協支座。

3、當兩臺或以上菜用水泵時，應在不盆之間加一平衡水管。

4、循環出入水接駁，宜用避震喉連接。

5、冷卻塔斯社風機葉片應與塔壁間隙一致，決不允許兩面三刀側間隙相差太大發現問題及時解決。

6、電機及減速器要定期檢察院修，減速器應檢查油位。

3 啟動檢查

1、所有螺絲是否緊塔內是否有雜物。

2、風扇及淋水系統轉動是否順暢。

3、 檢查電源與馬達電壓是否一致。

4、皮帶組合安裝是否正確。

5、開啟補水閥將水盆及水管完全注滿，水位低于滿水喉25mm。

6、起動時，先于水泵、后開風機，檢查風向、及風量，及時調整直至達到要求為止。

7、停止時，先停風機后停水泵。

4 運行檢查

1、保持水塔內清潔，定期做水質處理。

2、運行約60h后，須重新檢查皮帶拉力確保正常。

3、齒輪減速箱油位及運行150h后須更換潤滑油。

七、冷卻塔選型的依據

通常選用冷卻塔是根據其制冷量而定，空調制冷系統冷卻塔的循環水量，由制冷機的制冷能力、冷卻水進出口水溫差而定，通常所指的進出口水溫差是指標準工況下設計的。即進水溫度為37℃ 、出水溫度為32℃、濕球溫度為28℃。

當冷卻塔所在地區濕球溫度不是標準工況，進出水溫也變化時，其逼近度（逼近度為出水溫度與濕球溫度之差）也將變化。如在北京地區，濕球溫度為26.4℃、進水溫度為35℃、出水溫度為 29.5℃，其逼近度為3℃。

逼近度直接影響冷卻塔的制冷量，逼近度越小，其冷卻能力越??；反之，逼近度越大，其冷卻能力越大。標準型100水噸冷卻塔在逼近度為4度時；可冷卻水100噸，在逼近度為3度時，只可冷卻水量85噸，而要冷卻100噸水量時，冷卻塔必須選擇標準型125噸冷卻塔。

八、冷卻塔常見問題和故障的分析與解決方法

九、冷卻塔的正確操作方法

冷卻塔雖然是空調制冷系統中的附屬設備，但它卻擔負著散發整個系統所吸收的總熱量的重要任務因此，對冷卻塔的操作正確與否，直接關系到整個空調系統的制冷效果和節能。由于以上談到的冷卻塔的誤操作比較普遍，并且從開機到關機的整個過程都存在，所以其危害極大，應引起有關操作人員和管理人員的高度重視。

冷卻塔正確的操作方法和要求是：

（1）冷卻塔的使用臺數與機組的開啟臺數相匹配。

（2）關閉不開風機的冷卻塔的進、出水閥，防止冷卻水在不使用的塔中流過。

（3）臨時增開的冷卻塔風機，在關掉該風機后，千萬不要忘記關閉該塔的進、出水閥，

（4）每班開機后均要檢查冷卻塔的運行情況．發現未開風機的冷卻塔有冷卻水經過．都要及時關閉該塔進出水閥，將托水盤水位調節好空調系統的冷凝器、蒸發器、螺桿式冷水機，有的機組裝有電動閥，但電動閥容易出故障、失靈，故應加強檢查，確保系統正常、正確運行制冷過程實際上是一個熱交換過程。冷水機組的熱交換較之窗式、分體式、柜式空調復雜，前者為間接制冷，后者為直接制冷。

十、冷卻塔的噪聲治理

聲源分析：冷卻塔大量應用于城市賓館、飯店、商場、寫字樓等冷卻水循環系統，同時在石油、化工、發電、冶金等工業企業中廣泛使用。

冷卻塔噪聲源由以下幾部分組成：1）風機進排氣噪聲；2）淋水噪聲；3）風機減速器和電動機噪聲；4）冷卻塔水泵、配管和閥門噪聲。

由于冷卻風機的工作產生了旋轉噪聲、渦旋噪聲和機械噪聲。它們的噪聲頻譜均具寬頻帶特性。它的噪聲值不很大，但它穿透力強。對四周圍居民及建筑均會構成影響，同時也是其他噪聲源的形成原因之一。其中，主要是風機運行進排氣噪聲和淋水噪聲，風機通過進排氣口和塔體向外輻射噪聲。排氣口噪聲比進氣口噪聲高約5-10 dB（A），其頻譜特性是以低頻為主的連續譜，屬低頻噪聲。循環熱水從淋水裝置下落時，與塔底接水盤中的積水撞擊產生的淋水聲，屬高頻噪聲，淋水聲的大小與淋水高度有關，和單位時間的水流量有關。冷卻塔整體噪聲為以低頻為主的連續譜，沒有突出的噪聲風值，一般在31.5~2000Hz之間，噪聲級約為55~85dB（A）。

治理方法：

1、控制冷卻塔進出風口噪聲，根據情況選用消聲器和隔聲屏障等不同降噪設備。2、控制塔體淋水噪聲，根據不同情況采用隔聲間和隔聲屏障等不同降噪設備。3、控制集水盤落水噪聲，根據情況采用消聲水墊和落水消聲器等不同降噪設備。4、控制冷卻塔振動，采用減振器和橡膠軟接等減振設備。

特別注意：在冷卻塔噪聲治理的同時，要根據實地情況充分考慮冷卻塔的運行通風需求，保證降噪設備安裝后不能影響冷卻塔的運行。

十一、冷卻塔維護及保養知識

冷卻塔維護保養：冷卻塔的維護保養工序分三個階段，即停機后的清洗保養，開機前的檢查調試，正式開機運行中的巡視檢查。

1 冷卻塔停機后的清洗、保養

1）散水系統

① 檢查冷卻塔主水管、分水管、噴頭有無破損松動，及時時行修補、固定。徹底清除布水管及噴頭內部的污物，以保證水管暢通，噴頭布水均勻。

② 徹底沖洗冷卻塔水盤及出水過濾網罩，避免水垢污物積存堵塞管道。清洗完畢應打開泄水閥門，放盡水盤內積水，以免凍壞。

③ 檢查水盤、塔腳是否漏水，如有漏點，及時補膠。

2）散熱系統

① 清洗冷卻塔所有換熱材（填料），徹底清除掉熱材表面、孔間的水垢污物，保證換熱材的潔凈。拆裝換熱材時行修補更換。裝填時注意布放緊密，不留間隙。

② 清洗擋水簾、消音毯，去除污物。對破損處進行修補更換。擋水簾碼放時要求緊密，防止漂水。將冷卻塔充水，檢查是否漏水（特別是塔體連接處），若漏則更換密封件。

3）傳動系統

① 電機：檢查電機的接線端子是否完好，電機轉動是否正常，電機接絲盒作密封，電機軸承加油潤滑，電機外殼重新噴漆。長期停機，建議業主每個月至少運轉電機3個小時，保持電機線圈干燥，并潤滑軸承表面。

② 減速機：檢查減速機轉動是否正常，如有異聲，立即更換減速機軸承。

③ 皮帶、皮帶輪：調節頂絲，松開皮帶，延長皮帶使用壽命。檢查皮帶有無破損、裂紋，必要時建議業主更換新皮帶。校核皮帶輪，馬達架水平度，緊固松動螺栓，有銹蝕螺栓予以更換。

④ 風扇：清洗扇葉表面污物，檢查扇葉角度，扇葉與風胴間隙，并進行調整。

4）塔體外觀

① 對風胴、塔、入風導板進行徹底清洗，保證外觀清潔美觀。

② 重新緊固各部位螺栓，并更換生銹螺栓。

③ 檢查塔體外觀有無破損、裂紋，及時予以修補。

④ 檢查塔體壁板立縫處是否嚴密，必要時重新刷膠修補。

5）冷卻塔附件

① 檢查自動補水裝置--浮球有無損壞、工作是否正常。發現異常及時修理、更換。

② 對冷卻塔鐵件螺栓重新緊固、更換生銹螺栓，對銹蝕鐵件新刷漆。

③ 檢查進、出水管，補水管的塔體法蘭盤有無破損、漏水、冷卻塔清洗保養完畢，建議業主用彩條圍擋布將冷卻塔風胴包裹密封，以防雜物進入冷卻塔內部。

2 冷卻塔開機前的檢查、調式

① 去掉風胴遮擋，調節頂絲，調整皮帶松緊程度。

② 認真檢查冷卻塔傳動系統的電機、減速機運轉是否正常。

③ 檢查清理冷卻塔水盤、過濾網處污物，放水檢查水盤，塔腳的密閉性，調整浮球位置，使水盤水位符合使用要求。

④ 調整扇葉角度，測度電機電流，使其達到最佳工況標準。

⑤ 調節冷卻塔進、出水閥門，使冷卻塔水流量達到要求。要求具備，正式開機。

3 冷卻塔運行中的巡視、檢查

① 定期巡視檢查運行中的冷卻塔，征求用戶意見，了解冷卻塔使用情況。

② 認真測試冷卻塔進、出水溫度、電機運轉電流等技術數據。

③ 仔細檢查電機、減速機等傳動裝置的運轉狀況。檢查布水系統的實際工況。

④ 發現故障，立即處理。

十二、冬季密閉式冷卻塔注意事項

為了防止銅管（散熱器）和散布水的凍結，請注意下面幾點：

① 在密閉式冷卻塔循環水中加入不凍液、或在配管中加入輔助防凍電熱器；可以防止循環水的凍結。

② 密閉式冷卻塔在循環水中加不凍液后，凍結溫度下降，不容易凍結。不凍液的濃度越高，凍結溫度越下降，但是熱傳導率會下降，所以，在冷卻塔選型時要注意；還有如有漏水，補充水時會稀釋不凍液，而使凍結溫度上升，請注意。

③ 密閉式冷卻塔的循環水泵運行時，防凍電熱器加熱，水不會凍結。如果有循環水泵停止的場合，就另外需要輔助循環水泵，這里我們建議使用整套防凍器（包括輔助循環水泵、防凍電熱器、配管）。

④ 密閉式冷卻塔的循環水系統設置3方向閥門，在循環水通過旁通管來控制容量的場合，如果增加旁通管的流量，會降低銅管內的流速，就是有負荷時也可能會產生凍結。請設定冷卻塔最小循環水量。

⑤ 密閉式冷卻塔為了防止散水水泵和散水配管的凍結，請使用防凍電熱器，來保持下部水槽的溫度。

十三、密閉式冷卻塔使用其他注意事項

① 運行、操作、作業前必須閱讀操作維修說明書，請遵守禁止事項、作業要領。

② 運行時絕對不要進入冷卻塔內。并不要爬到塔體上部。

③ 送風機有可能運行時，絕對不要去碰送風機。

④ 防凍電熱器會發熱，請不要用手去碰。

⑤ 請不要飲用冷卻塔的水，進入眼睛時請立即沖洗。作業后，請漱口、洗手。

⑥ 塔體各部貼有警告標貼、注意標貼，請遵守標貼記載的內容。