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1、项目编号：HY-2022-3-44湖北武汉石化800th冷却塔考核测试报告中国水利水电科学研究院2022年9月湖北武汉石化800th冷却塔考核测试报告项目编号：HY-2022-3-44承担单位：中国水利水电科学研究院项目负责人：谭水位项目参加人：宋志勇、冯晶、谭水位报告编写人：谭水位报告审查人：赵顺安报告批准人：目录一、测试目的及内容2二、冷却塔设计参数2三、测试项目及方法31 .大气气象参数32 .进塔空气干、湿球温度43 .通风量及风机下全压44 .进塔水量45 .进、出塔水温46 .风机轴功率测定58 .测试仪器及测点布置说明5四、资料整理方法51 .温度实测数据整理52 .通风量计算6
2、3 .整塔阻力64 .气水比75 .冷却数N及散质系数Ka76 .风机轴功率8五、资料整理结果81 .测试时间及各参数总体变化92 .基本气象条件103 .进塔水量114 .环境及进塔空气干、湿球温度115 .进、出塔水温126 .通风量及整塔阻力127 .气水比、冷却数及散质系数158 .风机轴功率测试结果15六、冷却塔考核试验结果及评价151 .评价方法152 .评价结果16七、结论18参考文献18湖北武汉石化800th冷却塔考核测试报告一、测试目的及内容武汉石化厂位于湖北省武汉市青山区青山镇。武汉石化厂原有450th逆流式冷却塔30台，冷却塔的构造形式均相同。为扩大生产，增加循环水的处理
3、量，武汉石化厂对450th逆流式冷却塔的配水及填料部份进行改造，以使其满足800th的循环水处理能力。为了保证循环水系统的正常安全运行、了解冷却塔是否达到设计要求及配合工程验收工作的进行，武汉石化厂委托中国水利水电科学研究院，于2022年8月18日至8月20日对其中一循5#冷却塔进行了考核测试。本次测试的主要是为考核冷却塔的冷却能力。主要测试参数包括以下几个部份。1 .气象参数：风速、风向，大气压力，环境干、湿球温度，进塔干、湿球温度;2 .塔内通风量；3 .整塔阻力；4 .进塔水量；5 .进塔水温；6 .出塔水温；7 .风机轴功率测试。二、冷却塔设计参数一循5#(800th)逆流式机力通风冷
4、却塔，设计参数如下：设计水量：Q=800m3h进出塔水温差：t12出塔水温：t233.0进塔干球温度：91=33.0进塔湿球温度：T1=28.2大气压：Pa=1OO.17kPa风机直径：O=4700mm风机设计风量：G=56.5104m3h风机设计全压：P=167Pa风筒出口直径：O=566Omm配备机电功率：30kW塔总高度：H=18.0m风机平台高度：H=12.5m填料体积：V=BLH=8.4m8.4m1.5m=105.84m3三、测试项目及方法测试按NDGJ89-89工业冷却塔测试技术规定（以下简称规定）要求进行。各参数测试项目及测试仪器、方法说明如下。L大气气象参数今风速、风向风速、风
5、向测试仪器为DEM6型三杯旋转风速风向仪，风速分辨率02ms,误差不大于O4ms;风向误差为10,读取方位时不大于一个方位。测量点距塔边缘30m,高度为2m,每30分钟测一次。今大气压测试仪器为DYM3型空盒气压表，分辨率IOOPa,测量误差不超过200Pa,每20分钟测试一次。环境干、湿球温度测试仪器为DHM2型机械通风阿斯曼干湿球温度计，分辨率0.2,测量误差0.2,以及8652型干湿温度测试仪（美ALNoR公司生产），分辨率：0.1,精度：056C测试点距塔边缘30m,高度1.5m,每20分钟测试一次。2 .进塔空气干、湿球温度测试仪器为DMH2型机械通风阿斯曼干湿球温度计，分辨率0.2
6、,测量误差0.2。测试点布置在冷却塔进风口宽度的1/4、3/4处，高度1.5-2.0m,距塔进风口5m,每20分钟测试一次。3 .通风量及风机下全压仪器仪表：丫500*6标准型毕托管、MPI20型微压计（美国KlMo公司生产）配合测量。测量范围：01OOOPa,分辨率为：IPa,精度为：1Pa。测试方法：在冷却塔风机吸风筒风机叶片下面断面作为测试断面，将测试断面分为10个等面环，测点布置在两条相互垂直的直径上。测量各点压差及全压，重复两次再进行计算风速、风量及全压值。4 .进塔水量在上塔竖管阀门以上约6m处用美国产COntrOlotron-IOloP超声波时差式流量计测量进塔水量，流量计分辨率
7、1.0m3h,测量精度1.5%。流量稳定后，读取多组数据，取算术平均值或者记录积累总量和积累时间进行计算求出平均流量,作为该测试工况下的流量。5 .进、出塔水温进、出塔水温用用624型便携式钳电阻数字点温计测量，分辨率0.1C,精度为0.2o进塔水温在上塔竖管的热水排放管处测量。出塔水温在集水池上设置匀速运动接水盆来等效接水槽，等效槽宽度为700mm。将塔的集水池等分成8个取样范围进行温度测试。接水面积约占淋水面积的38%o6 .风机轴功率测定机械通风冷却塔风机轴功率普通可用功率表直接测定，也可通过测定电动机的电流、电压计算或者通过风机风量，风机下全压测量值计算确定。本次风机轴功率以测定机电输
8、出电压电流方法为准，用风机风量及全压方法的计算值作为校核。使用仪器仪表为3286-20型功率表（日HIOKI公司生产），分辨率：0.001KW,精度为：士0.001KW0测试地点为机电配电间。8 .测试仪器及测点布置说明本单位计量认证合格证书为：（2001）量认（国）字（G1466）号。以上所有测试项目均在此认证范围内，本次测试所用仪器仪表均经过计量部门检测及认证。本次测试各参数测点布置见附图1至附图3o四、资料整理方法根据测试规定要求，在测试期间自然风速平均值不应大于4mSo以持续测试20分钟（或者以上）为一个测试工况点，选取各项参数稳定的测试工况点作为有效测试工况点，以有效测试工况点的实测
9、数据作为评价冷却塔冷却能力的计算依据。1 .温度实测数据整理同一测试工况点下，进出塔水温（t,t2）,进塔干、湿球温度（1,T1）及环境干、湿球温度(O,)均取多次测量值的算术平均值为该测试工况点下参预计算的代表值。2 .通风量计算各风量测点的风速按下式计算：V=tir/p(ms)(1)idia式中：编Pdi各测点的动压(Pa)；Pa一一风量测试断面空气的容重(kgm3)；通风量G按下式计算：G=3600.F.!-XV(m3h)nii=1式中：F风量测试断面面积减去风机轮毂面积(m2)；n测点总数；3 .整塔阻力塔进风口至风机下的总阻力编P,为风量测量断面各测点全压与大气压差值的算术平均值，即
10、：编P=Jx11编P(Pa)(3)nii1式中编P为各测点的全压与大气压的差值(Pa)i整塔阻力编P按下式进行计算：f编Pf=京a飞S编P(Pa)(4)飞:Gl-Q(5)式中：pa出塔空气密度(kgm3)V-风量测试断面平均风速(ms)1寸风筒出口断面平均风速(ms)2飞一风筒气流阻力系数。式(5)中G与风筒扩散角有关，风筒扩散角a=6.15,G=0.101124 .气水比入=Aa(6)Q式中：G进塔干空气质量流量(kgh)；3Q进塔水量(kg/h)；5 .冷却数N及散质系数Ka各有效测试工况点的冷却数N及散质系数Ka用焰差法进行计算。N=jtCw_CIt(7)t211一i式中：i,与水温相应
11、的饱和空气比焰(kJkg)；i湿空气比焰(kJ/kg)；CW水的比热(kJ/(kg)；因在本次测试中温差均满足t1-t215oC,上式可用辛普森近似积分法求解:21Im12式中：i1,i2-进塔空气比焰和出塔空气比焰(kJ/kg)；i1,i2-温度相当于进、出塔水温的饱和空气比焰(kJ/kg)；im-相应U的平均值(kJ/kg)；im-相应匕的饱和空气比焰(kJ/kg)；t一冷却水温差，At=t-t()；12散质系数K用下式计算：aK=NQ(kg(m3h)(9)aV式中：Q实测水量(kg/h)；V一一填料体积(m3)；6.风机轴功率通过测定机电的电流、电压、功率因数(或者给定)，并已知机电效率
12、和传动效率时，风机轴功率由下式计算：N=BUVVCOS(13)tttdc式中：N风机轴功率(KW)tI电机电流(A)tU电机电压(V)t机电效率(%)dn传动效率()CCOS功率因数五、资料整理结果冷却塔测试应尽量安排在与设计条件相近的工况进行，本次测试进行了两种不同的工况，一种是进塔水量保持在工厂实际运行状况，水量较设计水量偏小,称为运行工况；另一种是将进塔水量调整到接近设计水量,称为设计工况。一循5#冷却塔测试数据整理如下。1.测试时间及各参数总体变化一循5#塔于2022年8月18至19日进行测试，两种工况下测试采样时间见表U各工况下测试参数的变化范围见表2。表15#塔测试采样时间测试序号
13、运行工况设计工况测试日期采样时间测试日期采样时间106.9.1810:5506.9.199:20206.9.1811:1106.9.199:50306.9.1811:3006.9.1910:10406.9.1811:5006.9.1911:10506.9.1812:1006.9.1911:32606.9.1812:3006.9.1911:50706.9.1813:1006.9.1912:10806.9.1813:3006.9.1912:30906.9.1813:5006.9.1913:101006.9.1814:1506.9.1913:301106.9.1815:1706.9.1913:511
14、206.9.1815:3006.9.1914:43表25#塔测试参数实测变化范围测试参数运行工况设计工况进塔水量(km3h)0.590.80塔内通风量(14m3h)50.049.2风机下全压(Pa)-64.5-71.2自然风速(ms)0.6-1.80.0-1.7大气压力(kPa)100.7100.4-100.6环境干球温度()29.8-34.427.5-32.5环境湿球温度()23.3-24.820.7-22.8进塔干球温度()30.2-33.827.0-31.5进塔湿球温度()23.6-25.021.0-22.4进塔水温CO37.6-38.338.6-39.6出塔水温()28.1-29.32
15、9.2-30.02.基本气象条件一循5#塔测试过程中，冷却塔周围环境的自然风速、风向及大气压的测试结果见表3o表35#塔测试过程中基本气象条件测试序号风速(ms)风向大气压(103Pa)运行.况11.70东风100.720.90东风100.730.80东风100.741.80东风100.751.50东风100.761.30东风100.771.40东风100.780.80东风100.790.90东风100.7100.80东风100.7111.80东风100.7120.60东风100.7设计工况10.80东北100.821.10东北100.831.70东北100.841.60东北100.851.4
16、0东北100.861.20东北100.870.30东北100.880.00东北100.891.30东北100.8101.40东北100.8110.80东北100.7120.80东北100.6从表中可见，在各测试工况点中自然风速最大为18ms,均小于4.0ms,满足规范要求。大气压也与塔相应的设计条件相近，保证了测试所需的基本气象条件。3 .进塔水量两个工况进塔水量不同，先进行运行工况的测试。然后在厂方的积极配合下将上塔水量调整到接近设计流量，进行设计工况测试。并在测试过程中水量保持基本稳定。5#塔进塔水量测试结果见表4,其中测试时间见表1。表45#塔测试过程进塔水量变化编号运行工况设计工况瞬时
17、流量（m3h）由积累流量得到的平均流量（r3h）瞬时流量（m3h）由积累流量得到的平均流量（m3h）1585.5807.52592.6623.6797.4804.03588.5563.1793.4794.14595.5593.1806.75591.8597.9801.6809.76589.1591.0798.6794.07597.9594.0799.4797.78587.7596.4800.2801.39598.1591.6804.5805.110585.6595.0801.3804.611593.3594.6794.6793.412588.1585.7790.6797.4平均流量591.15
18、93.3799.7800.1由上表数据显示，在测试过程中两个工况水量变化较小，基本保持稳定。可以满足测试要求。4 .环境及进塔空气干、湿球温度一循5#塔测试过程中，环境及进塔空气干、湿球温度结果见表5。表5循5#塔测试环境及进塔空气干、湿球温度结果测试序号环境干球()环境湿球()进塔干球()进塔湿球()运行工况127.520.727.021.0228.120.928.021.3328.421.428.621.4429.721.829.421.8529.721.929.221.8629.921.729.321.8730.221.330.421.2830.921.730.021.5931.122.
19、430.622.21031.522.630.622.41131.922.830.622.41232.522.831.522.4设计工况131.024.630.224.8229.824.830.625.0331.124.531.224.8431.224.631.224.6532.023.831.623.8632.324.632.624.6733.524.032.223.9833.524.132.724.1933.623.733.323.81034.423.333.723.61134.223.633.423.81233.623.033.823.95.进、出塔水温一循5#塔进塔、出塔水温的测试是同步
20、进行的。进水温度测点位置在上塔竖管的热水排放管处。出塔水温在塔集水池上方平均分布的8个测点上，具体位置见附图3所示。测试结果见附表1o6.通风量及整塔阻力两个工况下均进行了一循5#塔通风量、风机下全压、整塔阻力的测试，测试断面为风筒喉部，直径为4.7m,测点编号(110)由风筒中心向外按顺序罗列的等面环点。其测试结果分别见表6、表7o表65#塔运行工况风机风量测量结果测试位置风机西北侧风机东北侧测点编号动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)1357.91-69307.32-752408.45-68418.56-683307.32-90388.24-854559
21、.91-54559.91-5955710.09-536010.35-6165910.26-526010.35-6176010.35-515910.26-5585910.26-525710.09-489549.82-49539.73-5410114.43-89104.23-99平均8.88-62.78.90-66.5测试位置风机东南侧风机西南侧测点编号动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)1378.13-60378.13-682458.96-61408.45-653256.68-63307.32-8245610.00-50559.91-6155910.26-57
22、5910.26-6366110.44-505710.09-6076110.44-486010.35-6385710.09-446010.35-609559.91-505610.00-541052.99-10742.67-122平均8.79-598.75-69.8表7一循5#塔设计工况风机风量测量结果测试位置风机西北侧风机东北侧测点编号动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)1388.28-68337.72-862388.28-6641.58.66-673246.58-85195.86-1094539.78-545610.05-55555.510.01-50571
23、0.14-60657.510.19-5056.510.10-6175810.23-505710.14-62855.510.01-52559.96-629559.96-5353.59.83-6710114.46-1073.52.51-116平均8.78-63.58.50-74.5测试位置风机东南侧风机西南侧测点编号动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)动压(Pa)风速(ms)全压(Pa)1357.95-7036.58.12-802398.39-8238.58.34-72332.57.66-9337.58.23-864549.87-63549.87-65557.510.19-615610.05-61
24、658.510.28-615810.23-58757.510.19-6459.510.36-6285810.23-625610.05-61958.510.28-6149.59.45-651021.90-1245.53.15-115平均8.69-74.18.79-72.5一循5#塔塔内通风量计算根据表6中数据及风机风量计算公式计算5#塔风机在运行工况下风量为:Gy=(8.90+8.88+8.79+8.75)4(4.72/4-1.261.3)3600=50.0104r3h在设计工况下风量为：Gs=(8.78+8.50+8.69+8.79)4(4.72/4-1.261.3)3600=49.214m3
25、h一循5#塔风机下全压(为各等面环测点的算术平均值)运行工况下风机下全压为：Py=-(62.7+6.5+59+69.8)4=-64.5Pa(6.58mmH2O)设计工况下风机下全压为：Ps=-(63.5+74.5+74.1+72.5)/4=-71.2Pa(7.27mmH2O)一循5#塔整塔阻力运行工况下风机整塔阻力为：PV2+lV2-P=108.5Pa(11.07mmH2O)设计工况下风机整塔阻力为：P=-iV12-P=113.8Pa（11.61mmH2O）7 .气水比、冷却数及散质系数根据上述实测参数，按式（6）、（8）、（9）分别计算得出一循5#塔在两个工况下的气水比人、冷却数和塔容积散质
26、系数Ka,结果列于附表2中。从表中可知，在电厂运行工况下塔的气水比入=0.94时平均冷却数Fr=1.46,在塔的进塔水量设计工况，塔的气水比人=0.7时，平均冷却数N=1.140所测冷却数与气水比可拟合为如下关系式：N=1.52A0.818 .风机轴功率测试结果根据上述风机轴功率计算公式（13）,已知机电效率n=0.98,风机传动效d率n=0.87,机电功率因数COS=0.89O将测得的一循5#风机电机电压电流C值代入公式得：N=3lUVvStttdc=1.732X39.7X380X0.98X0.87X0.89=19.8（KW）六、冷却塔考核试验结果及评价1.评价方法在塔的冷却数Nt知的情况下
27、，用塔设计大气压Pa,进塔干、湿球温度。PT1,进塔水温t1,计算塔的出塔水温t2c,并用冷却水温对照法对塔的冷却能力进行评价。t-tV=Kl00%ftd式中：n冷却塔的实际冷却能力；t1-t2c-设计工况条件下塔的实际水温差（）；td-设计水温差（）。2.评价结果根据上面的评价方法对一循5#塔冷却能力进行计算，计算结果见表8。表8一循5#冷却塔冷却能力计算表参数设计参数设计工况实测值设计工况实测值核算到设计值设计工况实测值核算到设计进塔水温水量(km3h)0.800.800.800.80进塔干球温度（C）33.030.133.030.1进塔湿球温度（C）28.221.828.221.8大气压
28、（kPa）100.2100.8100.21.8风量(IO4m3h)56.549.256.549.2进塔水温（）45.039.045.045.0出塔水温（）33.029.733.634.4进出塔水温差（）212.09.311.410.6气水比0.70.810.81冷却数1.141.521.52一循5#塔把设计工况实测值核算到设计进塔水温下（风机风量为实测风量）的冷却能力为：VJio。=45.0-34.4883%jbC120一循5#塔把设计工况核算到设计值下（风机风量为设计风量）的冷却能力为：VJtjJO0%=45.0-33.695ooJ120d计算结果表明，一循5#冷却塔的实际冷却能力为88.3
29、%,在设计风量条件下冷却能力为95%o七、结论通过现场测试及对测试结果的分析，可得出如下结论：1. .武汉石化厂一循5#风机所在的800th逆流式机械通风冷却塔，据目测，塔的淋水密度分布都较为均匀。2. .在设计工况下，一循5#塔通风量G=492义MmaZh,风机下全压P=-71.2Pa,整塔阻力APf=Il3.8Pa.3. 一循5#塔在接近设计工况实测气水比=0.7f,平均冷却数N=1.14。4. 一循5#冷却塔实际冷却能力为88.3%,在设计风量条件下冷却能力为95%o5. 一循5#塔设计工况下的实测风机轴功率为19.8KW。参考文献1赵振国著，冷却塔，中国水利水电出版社，1997年。2
30、CECSl18：2000中国工程建设标准化协会标准冷却塔验收试验规程，2000年。3 NDGJ89-89能源部工业冷却塔测试技术规定1989年山地及阻力湖点位置（从中心向外l10）附图1冷却塔各参数测点位置立面示意图环境干，球温度测显位置人气杰及Mi妇刎仪?附图2冷却塔各参数测点位置平面示意图附图3出塔水温测点位置平面示意附表1一循5#塔进、出塔水温测试结果表运行工况（集水池由?R向西）设计工况集水池由生R向西）测试序号进水出1出2出3出4出5出6出7出8平均出水进水出1出2出3出4出5出6出138.128.728.328.529.730.529.029.528.829.138.928.329
31、.729.630.930.630.630238.228.828.928.829.830.729.329.029.129.338.928.429.630.030.130.630.129338.129.128.928.329.330.429.328.328.629.038.928.129.930.729.830.429.828438.328.428.329.329.729.329.329.029.329.139.030.230.429.729.930.629.529538.028.527.928.529.330.528.728.128.628.839.230.229.530.029.830.630
32、.230637.828.528.328.229.629.628.827.827.928.639.228.230.130.329.929.729.628737.828.027.728.329.630.228.628.428.128.639.128.829.330.230.530.330.028837.828.428.228.329.630.428.228.627.828.738.830.729.129.830.529.929.828937.728.428.528.929.229.927.927.328.228.538.628.929.530.430.931.430.4291037.628.227
33、.627.829.029.328.626.728.028.139.029.129.529.630.330.530.0291137.727.828.027.829.030.228.027.427.328.239.229.129.329.831.030.430.2291237.828.628.527.829.629.430.328.327.928.839.629.429.129.730.130.330.029附表2一循5#冷却塔热力性能测试结果计算表测试序号进塔干球C进塔湿球eC大气压hPa塔内风速rs塔内通风量W4m3h进塔水温出塔水温C冷却水温差进塔水量W3m3h气水比冷却数N行工况131.0
34、24.6100.71.950.038.129.19.00.590.951.43229.824.8100.71.950.038.229.38.90.590.951.40331.124.5100.71.950.038.129.09.10.590.951.45431.224.6100.71.950.038.329.19.20.590.951.45532.023.8100.71.950.038.028.89.20.590.951.37632.324.6100.71.950.037.828.69.20.590.941.64733.524.0100.71.950.037.828.69.20.590.941
35、.47833.524.1100.71.950.037.828.79.10.590.941.45933.623.7100.71.950.037.728.59.20.590.941.441034.423.3100.71.950.037.628.19.50.590.941.511134.223.6100.71.950.037.728.29.50.590.941.551234.223.7100.71.950.037.828.89.00.590.941.32平均32.624.1100.71.950.037.928.79.20.590.941.46设计工况127.520.7100.81.949.238.9
36、29.99.00.800.700.94228.120.9100.81.949.238.929.69.30.800.701.04328.421.4100.81.949.238.929.59.40.800.701.12429.721.8100.81.949.239.029.79.30.800.701.12529.721.9100.81.949.239.229.99.30.800.701.09629.921.7100.81.949.239.229.210.00.800.701.30730.221.3100.81.949.239.129.59.70.800.701.13830.921.7100.81.949.238.829.69.20.800.701.12931.122.4100.81.949.238.630.08.60.800.701.051031.522.6100.81.949.239.029.79.30.800.691.231131.922.8100.71.949.239.229.99.40.800.691.211232.522.8100.61.949.239.629.710.00.800.691.33平均30.121.8100.81.949.239.029.79.40.800.701.14
