水輪機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的合理應(yīng)用及注意事項

勾朝陽(中國石油新疆烏石化分公司，新疆烏魯木齊830019)

水輪機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的合理應(yīng)用及注意事項

勾朝陽(中國石油新疆烏石化分公司，新疆烏魯木齊830019)

水輪機(jī)作為新興技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，在環(huán)保和節(jié)能上優(yōu)勢顯著，但是設(shè)計和使用不當(dāng)會給生產(chǎn)和運(yùn)行帶來諸多煩惱。在此對于水輪機(jī)的設(shè)計、安裝提出一些個人意見和看法。

水輪機(jī);涼水塔;葉片;轉(zhuǎn)速;冷卻效果

自古以來人類一直在大自然中尋找能量并加以利用，最常見的是水、風(fēng)和光的應(yīng)用。特別是進(jìn)入大工業(yè)生產(chǎn)時代后，隨著環(huán)境污染的加劇，“保護(hù)環(huán)境，保護(hù)自然”成為世界環(huán)境保護(hù)的主題，自然能源、清潔能源的開發(fā)和利用，成為各行各業(yè)的首選。對于水力的利用，人類很早就發(fā)明了水車，利用水流推動進(jìn)行灌溉、推磨等代替人工作業(yè)。

1 水輪機(jī)論述

在目前許多工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，如電力、石油、化工、鋼鐵和輕紡等，都需要利用冷卻塔通過蒸發(fā)作用來散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱；而涼水塔冷卻時所用的風(fēng)機(jī)均有電動機(jī)帶動，這些電動機(jī)一年所耗電能是十分巨大的

水輪機(jī)作為水力的原動力，它將水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，用于取代冷卻塔所配的風(fēng)機(jī)電機(jī)和減速箱。工作時以循環(huán)水系統(tǒng)中的富余壓力作為動力源，通過水輪機(jī)驅(qū)動冷卻塔上部的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1.1 水輪機(jī)工作原理原理：

水輪機(jī)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)是在循環(huán)水回水系統(tǒng)包涵著一定能量，這部分能量包括：機(jī)泵出口供出循環(huán)水到達(dá)生產(chǎn)裝置最高冷卻器后富裕壓頭；生產(chǎn)裝置最高冷卻器與循環(huán)水布水管進(jìn)口之間高低位差；循環(huán)水本身介質(zhì)流動具有的能量。既然循環(huán)水系統(tǒng)中存在上述富余能量，那么借助水輪機(jī)把循環(huán)水系統(tǒng)中的富余能量的一部分利用起來，用水輪機(jī)取代傳統(tǒng)的電機(jī)作為風(fēng)機(jī)動力，使風(fēng)機(jī)由原來的電力驅(qū)動改為水力驅(qū)動，給循環(huán)水降溫，會省去風(fēng)機(jī)電機(jī)的能耗。

水輪機(jī)的工作動力完全來自于循環(huán)水系統(tǒng)的能量，把原先循環(huán)水系統(tǒng)的能量回收二次利用，確保在不另增加水泵情況下降低電耗。

1.2 水輪機(jī)具有以下優(yōu)點：

⑴、結(jié)構(gòu)簡單：組要有主軸、軸承座、蝸殼、轉(zhuǎn)輪組成，省去了電動機(jī)、連接軸、變速齒輪機(jī)構(gòu)。

⑵、轉(zhuǎn)速慢：一般風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過300r/min，而電動機(jī)轉(zhuǎn)速一般都在900r/min以上，通過變速箱降速來達(dá)到風(fēng)機(jī)葉片需要的轉(zhuǎn)速；而水輪機(jī)可以通過蝸殼內(nèi)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動直接達(dá)到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的要求。轉(zhuǎn)速的降低可以減少配件的磨損，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的振動和存在的風(fēng)險因素。相應(yīng)減少風(fēng)機(jī)停機(jī)和檢修頻次，降低檢維修費(fèi)用。

⑶、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以調(diào)控：利用上水管閥開度調(diào)節(jié)水量可以控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，特別是北方春秋晝夜溫差變化較大季節(jié)，可以隨時根據(jù)水溫變化調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

⑷、節(jié)能：水輪機(jī)最大的優(yōu)點就是節(jié)能。一般常用的風(fēng)機(jī)匹配電動機(jī)最小功率為30KW，按北方氣溫每年至少要運(yùn)行8個月，因此每臺風(fēng)機(jī)每年至少用電（30*24*30*8）17.28萬度，這部分電能可以全部節(jié)約下來。

從水輪機(jī)具有的優(yōu)點來看，無論是從維修、運(yùn)行還是節(jié)能，采用水輪機(jī)代替電機(jī)還是比較劃算的。但是再好的東西使用不恰當(dāng)，最后都會成為雞肋。因此在采用水輪機(jī)時的前提條件和安裝時需要考慮和注意的事項尤為重要。

2 風(fēng)機(jī)改造應(yīng)用水輪機(jī)設(shè)計時注意事項：

由于大部分企業(yè)在建廠的同時就建有冷卻塔并安裝風(fēng)機(jī)，要使用水輪機(jī)一般都是在原有風(fēng)機(jī)上改造，因此在考慮應(yīng)用水輪機(jī)前，首先要滿足兩個條件：一是回水壓力，二是回水流量。在滿足這兩個條件下再繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計。

在設(shè)計中還需要注意一下幾點：

(1)水輪機(jī)進(jìn)水口與原進(jìn)涼水塔布水管液位差。由于水輪機(jī)進(jìn)水管位置一般比進(jìn)涼水塔布水管管線位置較高，因此要保證水輪機(jī)進(jìn)水流量和壓力，必須對同一冷卻系統(tǒng)涼水塔上水管線進(jìn)行限量，以此來保證水輪機(jī)所帶風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。但是這樣就減少了電動機(jī)風(fēng)機(jī)涼水塔進(jìn)水量，降低了冷卻效果；同時各涼水池液位因流水量的變化產(chǎn)生偏差需要進(jìn)行調(diào)節(jié)平衡。因此設(shè)計時要考慮水輪機(jī)具有足夠的進(jìn)水量或?qū)⑺羞M(jìn)水管高度一起提升。

(2)水輪機(jī)應(yīng)用要考慮冬季防凍。在北方冬季天氣寒冷，不需要水輪機(jī)運(yùn)行，但是涼水塔還需要投用降溫，或者因水流量過小造成填料結(jié)冰，需要加大進(jìn)水量化冰。所以在水輪機(jī)立管上需要增加進(jìn)布水管旁通線，在必要時停止水輪機(jī)運(yùn)行，有可以保證涼水塔正常運(yùn)行達(dá)到冷卻效果。

(3)水輪機(jī)葉片安裝高度。由于風(fēng)機(jī)風(fēng)筒時內(nèi)凹型，葉片安裝高度要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。或高或低都將降低風(fēng)筒通風(fēng)量，降低冷卻效果。一般葉片安裝高度在縮頸最小處上下100mm處。

3 水輪機(jī)選擇和安裝上注意事項：

(1)葉片安裝角度。風(fēng)機(jī)葉片安裝角度比較重要，葉片角度過大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提不起來，或者轉(zhuǎn)速達(dá)到要求但是風(fēng)速過大造成失水量大；另外風(fēng)機(jī)葉片角度過大，負(fù)荷也會加大，如果葉片強(qiáng)度不夠容易折損。葉片角度過小，風(fēng)量不夠，涼水塔冷卻效果達(dá)不到要求。一般水輪機(jī)廠家都會盡量減小葉片角度以此來保證風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。葉片安裝角度標(biāo)準(zhǔn)為葉稍邊緣水平夾角的8～12o。

(2)水輪機(jī)安裝中心位置。如果中心位置沒有找準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)葉片會蹭風(fēng)筒壁，長時間運(yùn)行對風(fēng)機(jī)會帶來安全隱患。

(3)水輪機(jī)安裝要保持水平。因為水輪機(jī)安裝不平，葉片安裝后就會顯示傾斜，運(yùn)行時風(fēng)機(jī)會失衡產(chǎn)生振動，對地腳螺栓和機(jī)體都會帶來影響。

總之，水輪機(jī)的應(yīng)用還屬于新技術(shù)，前景很好，但是使用不當(dāng)，不但會給操作帶來不便，還會給安全生產(chǎn)帶來隱患。所以在決定使用前要做好充足的技術(shù)準(zhǔn)備工作。

[1]石油化工設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)檢修規(guī)程-通用設(shè)備《軸流式風(fēng)機(jī)維護(hù)檢修規(guī)程》.

[2]設(shè)備隨機(jī)配戴的《水輪機(jī)使用說明書》.

勾朝陽（1966-）男，漢族，新疆烏石化職工，助理工程師，主要從事設(shè)備管理工作。