冷却塔广泛应用于空调冷却系统以及铝型材加工、汽轮机、制革、发电、注塑、发泡、空气压缩机等工业用水冷却领域。

作为工业控制领域的领军企业，新时达掌握变频驱动核心技术，并积累了丰富的行业应用经验，为冷却塔制定了ASPlus变频器+永磁直驱电机的驱动层解决方案，具有噪音低、转矩大、控制性能好、防护等级高、维护方便等特点，帮助客户生产出更高附加值和有竞争力的产品，也用实际行动助力“双碳”目标的达成。

#01冷却塔工作原理介绍

冷却塔工作原理图

冷却塔是一种将水冷却的装置，一般由集水池、通风塔、配水管道、风扇以及除水器组成。水泵将热水压至配水管道内，借助管道上的喷头将热水均匀地喷洒在填料上，并形成水膜，同时与通风塔底部流入的干燥空气进行热交换向空气中蒸发带走热量，而冷却水则滴入底部的集水池内，继续进行循环利用。

水向空气中的蒸发并不是无休止的，随着空气湿度的增加，水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，这个时候就需要风扇发挥作用，把湿热空气送往高空以防回流，并不断从冷却塔底部吸入干燥空气，使冷却塔内部有气流流通，风扇在整个过程中的作用就是增大送风量，加快空气流动以利于热交换。

#02冷却塔风扇的特点

√转动惯量大；

√启动前速度可能存在初始速度；

√常用以温度为控制对象的PID控制；

√长期在比较潮湿的环境下工作；

√噪音大，容易引起共振；

√可采取直驱和变速箱、皮带等多种拖动方式。

#03冷却塔风机控制方案

方案一：变频器+异步电机+变速箱/皮带+风扇

方案二：变频器+永磁同步电机+变速箱/皮带+风扇

方案三：变频器+永磁直驱电机+风扇

方案一

优点：前期投入成本低、调试简单。

缺点：耗电量高，控制性能较差，系统稳定性较差，维护成本高、噪音大。

方案二

优点：与方案一相比具有以下优点

①节能；

②转矩大，效率高，过载能力强；

③控制性能好，控制精度高，响应速度快；

④电机体积更小，重量轻易于安装维护；

⑤防护等级高，使用寿命长的特点。

缺点：

前期成本高，由于通过变速箱驱动风扇，所以系统稳定性较差，维护成本高、噪音大。

方案三

优点：与方案二相比，电机直接驱动风扇，去掉中间的拖动结构，结构稳定，安装方便，控制性能好，精度高，系统稳定性高，减少磨损，后期几乎无需维护。

缺点：前期成本高。

#04冷却塔节能性

风机控制系统中，节能性成为很多客户主要关心的问题，下图为异步电机和永磁同步电机效率对比。

在50%速度时，永磁电机效率达到90%，而异步电机效率只有76%左右，永磁电机效率比异步电机高出14%左右；%左右的速度时，永磁电机效率能达到96%以上，而异步电机效率几乎达到最大值，约为94%；永磁同步的效率比异步电机的效率高2%~14%左右，以55kw例，假设平均每天运行20小时，一年运行天，电费为0.7元/度，则：

节省电能：55kw×(2%~14%)=1.1kw~7.7kw

省下费用：(1.1kw~7.7kw)×20h×天×0.7元/度=(~35,)元

永磁同步电机与异步电机相比具有良好的节能效果，并且能节省一笔可观的电费。新时达变频器除了能满足异步电机、永磁同步、永磁直驱的控制方面都有相应的解决办法，尤其是“新时达变频器+永磁直驱”的方案不仅保留了永磁同步电机良好的节能效果，还提高了系统的控制精度，降低噪音，减少维护成本等。

#05新时达变频器特点

多种安装方式：根据不同方案，不同工况，可选柜机、一体机（变频器+电机）。

匹配多种电机类型：如异步电机、永磁同步电机、永磁直驱电机、磁阻电机等。

高防护等级：ASPlus防护等级为IP55，可与永磁直驱电机组成一体机。

智能性功能设计：

√解决冷却塔风机在寒冷、潮湿等恶劣环境下工作的痛点；

√解决共振、通讯故障停机等问题；

√使冷却塔风机系统具有良好的自我诊断和自我保护能力。

#06冷却塔应用案例

案例1：变频器+异步电机

主要特点：

通过设置变频器内置PID功能，以温度为控制对象完成闭环控制；

通过频率检出上限和下限控制电机变频、工频之间的切换；

设置加减速圆角，使风机启动和停止更加平稳；

采用飞车启动，风扇被外界风力作用反转或者有一个初始速度时，飞车启动能够使风扇能够平滑无冲击启动。

案例2：变频器（柜机）+永磁直驱

该应用使用的变频器为AS，安装于控制柜内：

主要特点：

采用永磁直驱的方式，与使用变速箱/皮带等拖动方式相比，具有高效节能、控制精度高、控制性能好、启动转矩大等优点，与AS变频器配合使用，能给客户带来更加智能的使用体验，提高便利性，降低维护成本。

案例3：变频器（一体机）+永磁直驱

如图所示，变频器具有较高的防护等级，直接安装于电机上，结构简单，安装方便，效率高，转矩大、控制性能好、噪音低，几乎无需维护。