کنترل هوشمند کولینگ تاور (کاهش مصرف آب و برق)

Cooling tower control system

از مهمترین عوامل در کاهش مصرف آب و برق سیکل سرمایش، کنترل شرایط دمایی محیط و آب خنک شونده است. با استفاده از سیستم کنترل هوشمند کولینگ تاور، می توان میزان دبی آب در جریان را در برج های خنک کننده مدار بسته با توجه به دمای سیال خنک شونده کاهش یا افزایش داد. همچنین در کولینگ تاور تر یا مدار باز می توان با تغییر دادن دور فن فایبرگلاس کولینگ تاور، میزان تبخیر سطحی آب برج خنک کننده را اصلاح نمود. به این صورت، در بازه های زمانی که دمای هوای محیط و در نتیجه دمای مرطوب یا همان وت بالب(Wet Bulb) کم می شود مانند شب ها و نیز در فصل هایی که دمای محیط کاهش کلی دارد مانند پاییز و زمستان، میزان آب تبخیر شده و در نتیجه مصرف آب برج خنک کننده نیز کاسته می شود. به منظور مشخص شدن بیشتر این مساله، تغییرات دمای متوسط هوا (برای یک منطقه جغرافیایی مشخص) در ساعات شبانه روز و ماه های سال در تصاویر ذیل نمایش داده شده است.

 

نحوه عملکرد سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن

استفاده از سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده همراه با استفاده از کولینگ تاور مدار بسته، روش بسیار مناسبی در کم کردن میزان تبخیر آب است. در این حالت و در ساعتهایی که دمای هوای محیط پایین می آید، می توان از برج خنک کن مانند ایر کولر استفاده نمود. این رویکرد تا حدی مشابه روشی است که در کولینگ تاور هیبرید نیز از آن استفاده می گردد. برای اینکه با این مساله بیشتر آشنا شوید می توانید مقاله مربوط به برج خنک کننده هیبرید را مطالعه کنید.

تاثیر سیستم هوشمند بر کاهش مصرف آب کولینگ

بهره گیری از سیستم هوشمند کنترل برج خنک کننده  تاثیر زیادی در کم شدن میانگین مصرف سالیانه آب دارد. در شرایط فعلی کشور که وضعیت آب در شرایط بحرانی است و اکثر نقاط با خشکسالی مواجه هستند، می تواند کمک بزرگی در بهینه سازی مصرف آب صنایع باشد. البته در خصوص مقدار آب مورد نیاز مصرف کولینگ تاور، در مقاله های قبلی توضیحات کاملی را ارائه کردیم.

لازم به توضیح است اجرای طرح های بهینه سازی و کاهش مصرف آب برج های خنک کن نیازمند هزینه های اولیه مطالعات، طراحی و شبیه سازی های سیالاتی است، لیکن هزینه های اولیه چنین طرح هایی پس از مدتی با کاهش چشمگیر مصرف آب جبران خواهد شد.

علاوه بر توضیحات ارائه شده، با انجام بازرسی مستمر و تعمیرات و نگهداری مناسب می توان راندمان عملکرد برج خنک کننده را به نحو مناسبی افزایش داد. به وسیله سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن می توان این موارد را کنترل کرد:

-کنترل دور فن و موتور کولینگ تاور(کاهش تبخیر آب و کم کردن صدای فن برج خنک کننده بویژه در شب)

-کنترل دمای خروجی آب از برج

- کم کردن مقدار آب مصرفی سیکل ثانویه در کولینگ تاور مدار بسته (آبی که بر روی کویل ریخته می شود و آن را سرد می کند)

-کنترل وضعیت الکتروموتور برای جلوگیری از افزایش بیش از حد جریان و ولتاژ

اجزا و قطعات مجموعه کنترل هوشمند و کاهش مصرف آب کولینگ تاور

روش کار مجموعه کنترل هوشمند برج خنک کننده به این صورت است که ابتدا اطلاعاتی از شرایط محیط و وضعیت فعلی برج خنک کن به کمک سنسورها دریافت می کند. سپس این اطلاعات وارد تابلو برق و در ادامه اینورتر یا درایو(inverter drive) می شود. در داخل اینورتر درایو ویژه برج خنک کننده، اطلاعات مربوط به دمای هوا، دور فن و دمای آب خروجی بررسی می شود و بر اساس برنامه نوشته شده، در صورتیکه دمای هوا کم شود، دور فن کم می شود تا مصرف آب جبرانی کولینگ تاور و مصرف برق فن کم شود. در این روش اگر به هر علتی دمای آب خروجی از حد مجاز تعریف شده در برنامه بیشتر شود، اینورتر و درایو، با اضافه کردن دور فن، دمای آب را به مقدار مناسب میرسانند. قطعات و اجزای اصلی پکیج کاهش مصرف آب در برج خنک کن و کاهش صدا و مصرف برق کولینگ عبارت هستند از :

- اینورتر یا درایو که به موتور الکتریکی برج خنک کن وصل می شود و با فرمان سیستم هوشمند، دور فن را کم و زیاد می کند.

- اینورتر یا درایو که در کولینگ تاور مدار بسته، به پمپ وصل می شود و مقدار پاشیده شدن آب بر روی کویل را تنظیم می کند.

- سنسور دمای هوای محیط

- سنسور دمای آب خارج شده از برج خنک کننده

- تابلو برق، اینورتر و درایو

- نرم افزار کنترل مصرف آب و کنترل مصرف کولینگ تاور

تابلو برق کنترل هوشمند برج خنک کننده، می تواند بین 20 تا 50% در مصرف متوسط برق سالیانه و بین 15 تا 25 درصد در مقدار آب تبخیر شده توسط کولینگ تاور صرفه جویی کند.

در بخش سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده و کاهش مصرف برق و آب، شرکت آراکو افتخار دارد به همراه یکی از شرکت های دانش بنیان داخلی، اینورتر و درایو با کیفیت مورد استفاده در الکترو موتور کولینگ تاور را به حضور شما عزیزان معرفی نماید. اینورتور و درایو الکتریکی برج خنک کننده مورد نظر از بازه توان 0.75 کیلو وات تا 750kW را پوشش می دهد. به کمک Inverter و Drive های برج خنک کن می توان دور فن را در دماهای پایین کاهش داد و باعث صرفه جویی در مصرف آب و برق شد. علاوه بر این درایو مخصوص cooling tower امکان اتصال سنسور دمای PT100 و PT1000 را نیز دارد و زمان استارت موتور، دور آن را به آرامی بالا می برد تا به الکتروموتور و گیربکس برج خنک کننده آسیبی وارد نشود.

درایو و اینورتر ویژه برج خنک کننده برای گاهش دور فن، مصرف برق، مقدار آب و سر و صدا

کنترل هوشمند برج خنک کن صنعتی (بتونی، فایبرگلاس، فلزی)

فروش سیستم سختی زدای ویژه برج خنک کننده

مشاوره در خصوص بهینه سازی برج خنک کننده

فروش برج خنک کننده صنعتی با استاندارد CE اروپا

مشاوره در حوزه برج خنک کننده هیبرید

کاهش مصرف آب کولینگ تاور صنعتی

شرکت آراکو - محمد قربانعلی بیک

شماره تماس مستقیم :

02166561974

02166129745

09124780268   

آدرس وبسایت شرکت آراکو

کانال آپارات فیلم آموزشی کولینگ تاور

مقاله تعمیرات و نگهداری کولینگ تاور

جزوه آشنایی با برج خنک کننده هیبرید و کاهش مصرف آب کولینگ، شرکت آراکو

---

سوالات رایج در مورد سیستم کنترل برج خنک کن

در این قسمت به بعضی از سوالات بسیار متداول(FAQ) در مورد مجموعه کنترل هوشمند برج خنک کننده و روشهای کم کردن صدای کولینگ تاور و کاهش مصرف آب می پردازیم.

- آیا سافت استارت(Soft start) همان کار اینورتر یا درایو را در برج خنک کننده انجام می دهد؟

پاسخ این سوال منفی است. کار سافت استارت، زیر بار بردن تدریجی موتور است. سافت استارت در فرآیندی چندین ثانیه ای، دور موتور Cooling tower را به مرور زمان از صفر به حداکثر میرساند. هدف سافت استارت جلوگیری از آسیب به موتور در زمان روشن و خاموش کردن آن است. در حالیکه اینورتر می تواند سرعت چرخش پره ها را با تغییر فرکانس، کنترل کند. البته در بیشتر موارد، اینورتر یا درایو برج خنک کن، دارای سافت استارت هم هستند. 

---

- آیا با استفاده از سیستم کنترل دور برج خنک کننده و اینورتر می شود صدای کولینگ تاور را در شب کم کرد؟

بله با نصب سیستم کنترل هوشمند کولینگ تاور به خصوص در پروژه های مسکونی، می شود شب ها که دمای هوا کم میشود، دور فن را کم کرد تا صدای برج خنک کن باعث آزار و اذیت همسایه ها نشود. این مشکل در پروژه هایی که از کولینگ تاور ارزان قیمت و بی کفیت استفاده می شود بسیار زیاد است و معموله خانه های اطراف از صدای زیاد پره شکایت می کنند. در این موارد اگر امکان تعویض Cooling tower وجود نداشته باشد باید با نصب سیستم کاهش دور فن و کنترل هوشمند، به کم کردن صدای پره ها در زمان استراحت همسایه ها اقدام کرد.

---

- آیا تاثیر تابلو کنترل هوشمند بر کاهش مصرف آب برج خنک کن، به نوع کولینگ تاور بستگی دارد؟

در پاسخ به این سوال باید بگوییم یکی از عواملی که بر مقدار صرفه جویی در آب برج خنک کننده تاثیر دارد، نوع کولینگ تاور است. برای مثال در برج مخروطی(خمره ای) بخاطر ایرادهای ساختاری، نمی تواند جلوی هدر رفتن آب را از حدی بیشتر گرفت. در مورد کولینگ تاور کراس فلو وضعیت از برج گرد بهتر است.

اما بیشترین مقدار صرفه جویی آب و برق در Cooling tower، به مدل های کانتر فلو مکعبی بر می گردد.

خشکسالی های اخیر و کاهش منابع آب در اقصی نقاط دنیا، به خصوص ایران از یکسو و افزایش قیمت آب و برق از سوی دیگر، موجب گردیده است که مدیران کلان سازمانها و کارخانجات، در فکر کاهش مصرف آب و برق در تجهیزات خود باشند.

صرفه جویی آب تبخیر شده در برج خنک کننده(Cooling tower water saving)

کشور ما ایران، به عنوان یکی از اقلیم های نسبتا خشک در جهان شناخته می شود. به همین دلیل دچار مشکلات عمده ای در تامین آب مصرفی شرب و نیز آب صنعتی هستیم. در انتهای همین مطلب به برخی از سوالات در مورد مصرف آب و کاهش مصرف آب برج خنک کننده اشاره شده است.

نقشه بحران آب در دنیا در سال 2040 که نشان دهنده بحران شدید کم آبی در ایران و خاورمیانه است.

یکی از تجهیزاتی که در صورت طراحی نادرست و فرسودگی می تواند موجب اتلاف فراوان آب و برق گردد، برج خنک کننده(Cooling Tower)است. کولینگ تاور پالایشگاه، نیروگاه، پتروشیمی و صنایع فولاد به دلیل حجم بالای آب خنک شونده، ابعاد بسیار بزرگی دارد. عموما این دستگاهها به صورت برج خنک کن بتنی و فایبر گلاس مونتاژ در محل(Field Erected Cooling tower) بهره برداری می شوند.

تصویر برج خنک کننده مونتاژ در محل بتنی

بهینه سازی و کاهش مصرف آب برج خنک کننده، شامل مراحل مختلفی است که مهمترین آنها عبارتند از :

• شبیه سازی جریان هوا به منظور شناخت وضعیت موجود و یافتن نقاط بحرانی در برج

• اندازه برداری و اندازه گیری های میدانی آب و هوا

• محاسبات ترمودینامیکی تبخیر 

• بررسی راندمان فن، قطره گیر و فیلینگ(پکینگ) کولینگ

• ارائه راهکارهای کاهش مصرف آب در برج خنک کن

ما توضیه می کنیم این مراحل، توسط تیم متخصص و با تجربه در حوزه برج خنک کن صورت گیرد. البته روشهایی برای حساب کردن تقریبی مقدار مصرف آب کولینگ تاور وجود دارد.

در نهایت اصلاحات اصلی یا روشهای کاهش مصرف آب برج خنک کننده، بسته به نوع برج و شرایط عملکرد و همچنین وضعیت قطعات آن، باید در بخش های زیر صورت پذیرد:

- افزایش راندمان فن برج خنک کن

- بهینه سازی شرایط قطره گیر کولینگ تاور

- انتخاب پکینگ مناسب برج خنک کننده

- بررسی موتور، گیربکس و درایو شفت برج خنک کن

- انتخاب لوور مناسب کولینگ تاور

یکی از روش های دیگر کاهش مصرف آب، استفاده از آب تصفیه شده صنعتی برای برج خنک کننده است. 

سیستم هوشمند کنترل دور فن برای کاهش مصرف آب

سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده از جمله مواردی است که به صرفه جویی در مصرف آب و کاهش مصرف برق کولینگ کمک زیادی می کند. علاوه بر این پکیج کنترل هوشمند دور فن کولینگ برج خنک کن، می تواند به افزایش عمر تجهیزاتی از قبیل فن و موتور بیانجامد. مجموعه تنظیم دور فن و دبی پمپ، از تعدادی سنسور دما و یک درایو یا اینورتور به همراه برنامه مربوط، تشکیل شده است.  

درایو متصل به الکتروموتور فن، با توجه به دمای محیط و وت بالب، سرعت چرخش پره های برج خنک کننده را تغییر می دهد. برای مثال شب که دمای حباب تر کم می شود، دور فن پایین می آید تا هم مصرف آب کولینگ تاور کمتر شود و هم صدای فن پایین بیاید.

نمونه درایو و اینورتر مورد استفاده در سیستم کنترل هوشمند کولینگ تاور

سیستم اینورتر یا درایو می تواند به خاطر اینکه الکتروموتور را از شوک ناگهانی روشن شدن و خاموش کردن حفظ کند، هزینه های تعمیر و نگهداری را هم کمتر کند.

سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن

تاثیر بالا بردن سیکل تغلیظ در مصرف آب کولینگ تاور

سیکل تغلیظ ترجه عبارت انگلیسی(Cycle of Concentratin-COC) است. بعضی از همکاران و تولیدکنندگان برج خنک کننده، در مورد سیکل تغلیظ می گویند که با افزایش عدد آن، مصرف آب برج به مقدار قابل توجهی کم خواهد شد. برای روشن شدن صحت این ادعا، بهتر است که اول در مورد سیکل تغلیظ توضیح دهیم.

چرخه غلظت یا سیکل تغلیظ به زبان ساده، نسبت حداکثر تی-دی-اس آب قابل قبول در برج خنک کننده، به حداکثر TDS آب میک آپ است. 

فرمول محاسبه کردن چرخه غلظت یا سیکل تغلیظ در برج خنک کننده

با در نظر گرفتن تعریف سیکل تغلیظ، اگر مقدار آن را از حد مشخصی بالاتر ببریم(معمولا در پروزه های صنعتی عدد COC برابر 5 در نظر گرفته می شود) مقدار TDS در کولینگ واتر زیاد می شود. در نتیجه رسوب در داخل برج و در عین حال لوله ها و مسیر آب زیاد خواهد شد. بنابر این راندمان خنک کاری کم می شود که صدمه زیادی به خط تولید می زند. برای همین حتی استفاده از پکینگ نت اسپلش(NET150 یا NET125)اگرچه به ظاهر ممکن است مصرف آب را حدود 5 درصد کمتر کند، اما باعث رسوب گرفتن لوله ها و مسیر آب شده و به خرابی تجهیزات خواهد انجامید.

توضیح مهم : در سالهای اخیر و با افزایش توجه به حوزه مدیریت آب، شرکت های بسیاری شروع مطالعه در خصوص روش های کاهش مصرف آب نموده اند و در این میان عده ای مدعی شده اند که با به دام انداختن قطرات آب می توان مصرف آب برج خنک کننده را کاهش داد. در خصوص این ادعا کافی است ابتدا به نمونه های مشابه این روش در جهان مراجعه نمود که تقریبا هیچ مشابه عملیاتی و اقتصادی از دستگاه بازیافت آب برج خنک کننده که بر روی فن استک نسب می شود در دنیا وجود ندارد. دلیل این مساله درصد بسیار پایین قطرات معلق در بخار آب است که به نسبت آب تبخیر شده بسیار ناچیز است (0.003 الی 0.0001 آب در گردش)

در عین حال زمانی که آب به صورت بخار در آمده و با گرفتن حرارت از محیط، وارد فاز گاز می شود، با فیلتر کردن بخار آب نمی توان آن را به فاز مایع تبدیل کرد. بلکه تنها می توان با سرد کردن مجدد بخار، آن را به حالت آب برگردانیم. در این حالت انرژی لازمه برای سرد کردن و کندانس بخار برابر با همان میزان گرمایی است که برج خنک کننده از آب موجود در سیستم گرفته است. بنابراین اگر بخواهیم مجددا بخار را سرد نماییم عملا مجموعه سیستم برج خنک کننده کار آیی نخواهد داشت و بهتر بود از ابتدا از چیلر استفاده می کردیم.

توجه به این نکات کمک می نماید که در مقابل ادعاهای غیر منطقی در خصوص به تله انداختن بخار آب با مولوکولار سیو(Molecular sieve)یا حتی قطره گیر، استدلال مناسبی داشته باشیم.

مجددا تاکید می گردد که مناسبترین و رایج ترین روش کاهش مصرف آب برج خنک کننده، بهره گیری از کولینگ تاور هیبریدی به همراه سیستم هوشمند است.

نحوه عملکرد برج خنک کننده هیبرید

ما با سابقه ای درخشان در حوزه شبیه سازی سیالاتی و طراحی و بهینه سازی برج خنک کن صنعتی، آماده همکاری با صنایع مختلف به خصوص صنایع فولاد، صنایع مس، صنایع روی، صنایع سیمان و پتروشیمی ها و پالایشگاه ها هستیم. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

محمد قربانعلی بیک

صرفه جویی آب در کولینگ تاور صنعتی

کاهش مصرف آب برج خنک کن و کولینگ تاور

فروش سیستم تخصصی ضد رسوب برچ خنک کننده

طراحی و ساخت برج خنک کننده هیبرید و مدار بسته

تصفیه فاضلاب جهت استفاده در آب میک آپ برج خنک کن

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

آدرس سایت آراکو

کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی کولینگ تاور

---

سوالات رایج در مورد کاهش مصرف آب برج خنک کننده

-آیا بازیابی بخار کولینگ تاور اقتصادی است و در دنیا نمونه ای دارد؟

پاسخ: خیر، تبدیل کردن مجدد بخار آب به مایع، نیازمند همان انرژی است که در مرحله اول توسط برج خنک کن از آب گرفته شده. استفاده از مولوکولار سیو و یا چیلر برای اینکار منطقی و توجیه پذیر نیست. همچنین بدلیل صنعتی و اقتصادی نبودن در دنیا رفرنسی ندارد. بهترین و اصولی ترین روش کاهش مصرف آب Cooling tower، استفاده از سیستم کنترل هوشمند و برج خنک کن هیبریدی است.

---

-بیشترین مقدار کاهش مصرف آب مربوط به کدام نوع کولینگ تاور است؟

بیشترین صرفه جویی جویی در مصرف آب، مربوط به کولینگ تاور هیبرید است. متوسط کاهش مصرف آب برج خنک کن هیبرید در حدود حداقل 50 درصد خواهد بود. در رتبه دوم برج خنک کننده مدار بسته است که به سیستم کنترل هوشمند دور فن و پاشش آب مجهز شده باشد. میانگین کاهش مصرف متوسط سالیانه آب در کولینگ تاور مدار بسته 30 درصد است. 

---

-آیا استفاده از برج بطری شکل(گرد) باعث بیشتر شدن هدر رفت آب می شود؟

بله. کولینگ تاور ارزان قیمت و غیر صنعتی دایره ای به دلیل راندمان پایین، کیفیت کم و پاشش زیاد قطرات، مصرف آب بیشتری نسبت به کولینگ تاور مکعبی فایبرگلاس دارند. تنها مزیت این نوع برج خنک کننده قیمت پایین آنها است.