常用的工業冷卻塔一般需要風機抽風加速冷卻,風機由電動機帶動減速器來驅動。在冷卻塔中,由于電機轉速較高,一般要通過減速器的減速,運行時噪聲較大,易損壞,需要經常維護,而且電機要消耗大量的電能。考慮到冷卻塔供、配水系
統一般留有一定的壓力余量,這種剩余能量往往白白浪費掉。
2003年,一個叫張飛狂的人提出用一種水輪機,利用這種剩余能量來驅動冷卻塔風機,可以替代原風機驅動電動機,如下圖所示。這種水輪機完全是利用系統的余壓工作,因此,可以達到節能效果。
自從使用水輪機代替電動機驅動風機的水動力風機冷卻塔誕生以來,人們對這種特殊的水輪機進行了一系列的探討。起初,有人用一種雙擊式水輪機驅動風機,但雙擊式水輪機屬于沖擊型水輪機,需要在無壓狀態下工作,而在冷卻塔的水
流系統中工作時,水輪機需要在有壓的水流系統中工作,這就破壞了雙擊式水輪機工作的基本條件,結果不但使水輪機的效率低下,水輪機的振動也很嚴重。也有人使用普通發電用的水輪機驅動風機,但冷卻塔風機的轉速要求及水輪機的水頭
、流量條件又決定了水輪機的特殊工作條件與工作環境,常規的發電水輪機是不能滿足要求的。
作為水輪機的一個新的應用領域,人們仍習慣于用發電水輪機的觀念和理論去看待冷卻塔水輪機的問題,在幾年的工程實踐中出現了各種錯誤和問題,往往使得水輪機冷卻塔的改造工程失敗或效果不佳。縱觀人們所發明的各種有關水輪機
的中,也有不少從原理上就比較錯誤,根本無法用于工程實際的方案,例如,有的提出用高比轉速的貫流式水輪機,在不加減速器的情況下直接驅動風機,冷卻塔的水頭、流量和風機轉速決定了水輪機的超低比轉速特性,比轉速只有
3060m.kW,而貫流式水輪機的比轉速在 5001000m.kW 范圍,直聯風機時轉速的嚴重不匹配會使水輪機的效率十分低下,冷卻效果根本無法達到。一些提出的雙擊式水輪機方案,經實踐證明也有很多問題,眾所周知,雙擊式水輪機屬于沖擊
式水輪機,轉輪必需在大氣壓轉態下工作,而冷卻塔水輪機必須在有壓串聯管路中工作,雙擊式水輪機在有壓串聯管路中工作時,不僅效率低,振動也很嚴重,許多采用雙擊式水輪機的工程案例都存在嚴重問題。