冷卻塔風機是循環水系統的核心設備，就循環水設備管理情況看，無論是從設備的數量、維修工作量、耗電量等哪個方面來講，冷卻塔風機都占有很大比重。風機臺數占車間設備總量的57%，維修工時占總量的60%，電耗占總量的22%。

1 水動風機原理

冷卻塔的低耗能是冷卻塔技術發展中不變的目標。水動風機冷卻塔是一種新型的節能改進型冷卻塔，近年來逐步開始應用于國內企業的工業循環冷卻水系統。

一般的冷卻塔，在設計選泵的時候，為了流量，須考慮水泵的效率，還要顧及電機的啟動扭矩，因此揚程許大不許小，選電機常常是“大馬拉小車"，導致相當一部分能量白白地浪費掉了。據行業內調查，冷卻塔的進塔循環水壓頭一般是5～8m，而布水所需的壓頭通常不超過3m，富余揚程并沒有得到充分的利用。

針對這種情況，出現了水動風機的設計。所謂水動風機，是在冷卻塔本身具有充足富余揚程的前提下，采用水輪機代替電機來驅動風機進行熱交換。水輪機的結構簡單，主要工作部位是葉輪。葉輪接受了流體的能量，使葉輪旋轉，將進水的富余壓頭轉換為動能，起到了代替電機的作用。利用水輪機代替電機驅動風機，只要使水輪機的軸功率與電機的軸功率相同就能達到同樣的冷卻效果，使塔的電耗減少，而塔的外形、結構、尺寸、冷卻原理都不需改變，且水輪機具有重量輕、結構簡單、維修方便、噪聲低、壽命長等優點。

但是，并非所有的機械通風冷卻塔都可采用水動風機進行改造，也并非所有的項目或工況均適宜采用水動風機冷卻塔。水動風機冷卻塔應用于工業循環冷卻水系統，是須有客觀條件的，只有在符合其應用條件的前提下，才能取得節能的效果及想應的經濟、社會效益。

2 水動風機冷卻塔的系統條件

由于水輪機轉動的原動力來源于循環冷卻水系統的余壓，即水泵的富余揚程，因此要分析水輪機應用于循環冷卻水系統的條件，就須對循環冷卻水系統的能耗加以具體分析。

用水輪機代替冷卻塔電機的必要條件是冷卻塔進水具備充足的能量，通常情況下，進水功率的計算公式為：

P(kW)=9.81 x 進水流量Q(m3/s)x 進水壓頭H(m)

冷卻塔進水壓頭H是由水壓能耗、塔高度和布水噴射力共同所需總和來確定的，其中與水動風機冷卻塔應用密切相關的是水壓能耗。水壓能耗是指整個循環水管網系統所產生的水頭損失。包括設備、管路、閥門、敞開水池泄壓等的水頭損失。另外，水壓能耗還包括在設計時所保留的整個循環水管網系統的設計富裕能力，而該設計富裕能力也就是水動風機冷卻塔應用的動力來源。

通常循環冷卻水的設計須保持適當富余量，一般在5%左右，以應對設備老化、管道結垢等因素對循環冷卻水系統供水能力(包括水量和水壓)所帶來的負面影響，而水動風機冷卻塔的使用不應占用該部分的富余量，而是應該采用額外的富裕量，否則的話將影響系統的穩定性，也對換熱設備造成嚴重損害。

由于冷卻塔進水壓頭來自于循環水泵，如果進水壓頭不足，在水泵流程上增設水輪機，不僅會增大循環水泵的能耗，還會使系統阻力增加，換熱效率下降，嚴重的還會影響換熱設備的正常運轉。因此要求進水壓頭在通過水輪機以后，余壓足夠完成布水和其它管路損失，即水泵的富余揚程要滿足水輪機的能量要求，才能進行水動風機的改造，達到節能的效果。

3 水動風機冷卻塔的優缺點

水動風機冷卻塔作為一種新型的節能改進型冷卻塔，其優點在于：

節電。該塔利用水輪機取代風葉電機，利用進塔水壓節省了風葉電機的運行電耗。

無噪聲。水輪機的能量轉換是在水流道內完成的，銷除了冷卻塔機械動力的噪聲源，減小了冷卻塔的噪聲。

水輪機軸功率達到風葉軸功率即可，不需要象電機那樣多出一些功率來應付起動電流的不足。

使用壽命長。水輪機結構簡單，維護更換方便，長期運轉無損壞。

水動風機實施起來并非易事，它不僅對水輪機效率要求較高，而且還要求能直接驅動風機，這樣才有較好地可靠性與使用壽命。驅動水輪機的能量是來自水泵的富余揚程，如果富余揚程不足，安裝了水輪機，會額外增加阻力，所驅動的風機可能達不到額定轉速，冷卻效果就達不到要求。水輪機本身并不是憑空產生能量的，但對于一些設計余量過大的冷卻塔，的確能起到回收部分能量的作用。

另外，系統中的循環水量在根據生產需要隨時發生變化，因此，為避免水泵揚程富余較多，使進塔水壓過高造成風機轉速過快，特別是氣象條件利于冷卻塔降溫時使冷卻水溫度過低，需要在冷卻塔進水管及補水管之間設置旁通閥。

水動風機冷卻塔完全靠水力來進行控制冷卻塔的進水，其自動控制能力和可調節性相對較差，建議在進水總管上設置可遠程控制的電動流量調節閥、壓力表、流量計等，在必要時可以按生產需要直接進行控制和管理。

對于大型循環冷卻水系統，當采用多組冷卻塔時，建議僅在多組冷卻塔中設置1臺或2臺水動風機冷卻塔，其余仍采用傳統的電機傳動型冷卻塔，因為電機傳動型冷卻塔運行的可靠性和穩定性仍高于水動風機冷卻塔。

怎樣提高冷卻塔風機的節能降耗效率、確定設備的長周期運行，下面就簡單講一下主要的方法和措施：

1、橫流式冷卻塔宜控制填料頂部至風機吸入段下緣的高度等于或大于風機直徑的0.2倍。

2、逆流式冷卻塔填料頂面至風筒進口之間氣流收縮段的高度應符合下列規定：

a 當塔頂蓋板為平頂時，從填料頂面算起的氣流收縮段頂角宜小于90°;當平頂蓋板下設有導流圈(傘) 時，從收水器頂面算起的氣流收縮段頂角可采用90°～110°。

b 當冷卻塔頂蓋板自收水器以上為收縮型時，收縮段蓋板的頂角宜采用90°～110°。

3、橫流式冷卻塔的淋水填料從頂部至底部應有向塔的垂直中軸線的收縮傾角。點滴式淋水填料的收縮傾角宜為9°～11°;薄膜式淋水填料的收縮傾角宜為5°～6°。

4、雙側進風的逆流式冷卻塔宜設中部擋風隔板，隔板上緣距填料支撐梁底200～300mm，下緣伸入塔的集水池水面以下。

5、橫流式冷卻塔宜設置防止空氣從填料底至水面間短路流通的措施。