CN212454674U - 带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其包括:冷却塔、风机、水轮机、辅助动力装置、上水管道、旁路阀；所述风机安装于冷却塔的顶部；所述水轮机的输出轴连接于风机转轴；所述水轮机与风机之间还设置有辅助动力装置；所述冷却塔的上水管道与冷却塔塔内的淋水装置通过旁路管道连通，所述旁路管道设置有旁路阀；所述旁路阀连接于能量控制器。本实用新型在水轮机输出最大转速仍不能满足要求时，辅助动力装置对水轮机输出轴进行动力补偿，可使水轮机输出轴的转速达到满足冷却塔温降条件的风机设计转速要求。既节约电能又可以确保风机转速达到设计要求，还能保证风机安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及冷却塔节能技术领域，尤其涉及一种带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置。
背景技术
我国于20世纪七十年代引进冷却塔技术，至今未有对冷却塔的节能进行过***的研究，传统的冷却塔一般都是采用电动机通过减速箱来驱动冷却塔的风机，风机的送风作用使进入冷却塔的水流快速散热冷却，然后通过自重回到冷却水池的。各生产厂家之间的产品标准差异很大；冷却塔的国家标准也只有体现在降温及噪声方面；为确保降温效果，往往刻意加大循环水泵和风机的功率，在设计和选型时都将余量放得很大，从而使冷却塔的用户付出了巨大的代价，也白白浪费了大量的能源。
目前市场上的一些冷却塔节能技术，又叫免能冷塔。一种是内置式水轮机技术，取消减速箱和驱动风机的电动机，采用水轮机直接驱动风机。这种技术，水轮机采用的是冲击式水轮机，效率较低，安装难度较大！第二种是外装贯流式水轮机技术，保留原来的减速箱和传动轴，用贯流式水轮机来替代原电动机。这种技术安装方便，水轮机效率相对较高，是目前市场上应用较多的一种技术。
对于低位换热器的循环水***，水轮机改造项目有可能造成末端上塔压力升高(管阻增大)，从而造成循环水***整体管阻加大，造成***流量下降，导致***冷却效果下降，改造得不偿失。
水轮机加旁通回路的，可以调节上塔压力不变，从而使得循环水***管阻与技改前一致，***总流量不变，但是正因为旁通回路的设置，也会造成水轮机因出力不足而掉转速，从而也会导致风机转速不够而降低冷却塔降温效果。
循环水泵的开机模式有时会根据环境温度或者产量进行调节，比如夏季开机模式会是3 用1备，春秋季会是2用2备，这时***压力和流量都会发生一定的变化，而水轮机无法根据这种情况进行有效的对应调节，往往造成该加大风机转速的时候，转速却无法上去，冷却效果不能达到要求，影响生产安全。
正因为以上各种原因，传统的冷却塔水轮机驱动风机项目改造成功率很低，相关的节能公司往往只能技改2台冷却塔中间的1台，或者是3改1，节能改造不彻底。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，应用于冷却水上塔压力不足时，能够很好的实现对水轮机出力补偿。
本实用新型提出的带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其包括:冷却塔 (1)、风机(2)、水轮机(3)、辅助动力装置(4)、上水管道(6)、旁路阀(7)；
所述风机(2)安装于冷却塔(1)的顶部；
所述水轮机(3)的输出轴连接于风机(2)转轴；
所述水轮机(3)与风机(2)之间还设置有辅助动力装置(4)；
所述冷却塔的上水管道(6)与冷却塔塔内的淋水装置通过旁路管道连通，所述旁路管道设置有旁路阀(7)；
所述旁路阀(7)连接于能量控制器。
进一步，所述能量控制器(5)包括测速器以及控制器，控制器连接于辅助动力装置(4) 以及电网；
所述测速器设置于水轮机输出轴，测速器的信号输出端连接于控制器，控制器的控制输入端电连接于辅助动力装置(4)的控制输入端。
进一步，所述辅助动力装置(4)的输入轴与水轮机的输出轴上分别设置有水机联轴器(8)。
进一步，所述辅助动力装置(4)的输出轴与风机之间设置有风机联轴器(9)。
进一步，该装置还包括：安装于冷却塔的测温器，其电连接于控制器。
前文提到的辅助动力装置安装于水轮机输出轴和风机之间，与风机输入轴连接。与水轮机一起均是外装设备，不改变冷却塔内部结构，安装维修方便。
辅助动力装置及控制器是该技术的核心，是一种恒转矩无级调速技术，可以实现水轮机无级调速并进行有效的功率补偿，一改目前水轮机驱动风机节能改造技术不能进行有效调速的难题，弥补了国内空白。
带控制器的辅助动力装置带有能量反馈的发电功能，在环境温度较低时，水轮机转速不需要额定转速这么高时，智能化的辅助动力装置将起到制动作用，制动的能量可以用于发电，可供用户厂内自用。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，在水轮机输出最大转速仍不能满足要求时，辅助动力装置对水轮机输出轴进行动力补偿，可使水轮机输出轴的转速达到满足冷却塔温降条件的风机设计转速要求。既节约电能又可以确保风机转速达到设计要求，还能保证风机安全运行。在冬季需要风机低速运行时，若水轮机输出转速过高，超过风机对转速的需求时，能量控制器控制辅助动力装置的电器设置，使辅助动力装置变成发电机，将水轮机转动形成的能量转变成电能，并向外送电，进一步实现节能。
附图说明
图1为带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置的结构示意图。
图2为带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置中水轮机与辅助动力装置连接示意图。
图3为带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置的电路原理图。
图4是作为辅助动力装置的电机的横断面和一相电路的原理图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
如图1-2所示，本实用新型公开了带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置 (以下简称“该装置”)，其包括:冷却塔1、风机2、水轮机3、辅助动力装置4、上水管道6、旁路阀7、水机联轴器8、风机联轴器9。
风机2安装于冷却塔1的顶部，而水轮机3的输出轴连接于风机2转轴，水轮机3与风机2之间还设置有辅助动力装置4。参见图2，所述辅助动力装置4的输入轴与水轮机的输出轴上分别设置有水机联轴器8，所述辅助动力装置4的输出轴与风机之间设置有风机联轴器9。
所述冷却塔的上水管道6与冷却塔塔内的淋水装置通过旁路管道连通，所述旁路管道设置有旁路阀7，所述旁路阀7连接于能量控制器(这里的旁通阀7直接连接到能量控制器中的控制器)。水轮机入口与冷却塔的上水管道连通，水轮机的出水管穿过冷却塔壳体后与冷却塔塔体内的淋水装置连通。
值得一提的是，该装置还包括：能量控制器5，其连接于辅助动力装置4以及电网，所述能量控制器5包括测速器以及控制器，所述测速器设置于水轮机输出轴，测速器的信号输出端连接于控制器，控制器的控制输入端电连接于辅助动力装置4的控制输入端。参见图4，控制器连接于测速器、测温器、辅助动力装置、电网，该装置的测温器安装于冷却塔，测温器向控制器提供冷却塔实测温度和温度的变化情况。旁路阀的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，向控制器发出开度信号，供控制器判断水轮机的能量输出状态。
参见图4，该图为辅助动力装置所采用的电机的横切面和一相电路的原理示意图，从该图可以看出，Sl、S2是电子开关，Dl、D2是二极管，Us是电源。它的定子4a和转子4b为双凸极结构，极数互不相等，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线Oa不重合时，开关S1、S2闭合，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线Oa向定子A 相磁极轴线OA趋近。当OA和Oa轴线重合时，转子已达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失，转子不再转动。此时断开A相开关S1、S2，闭合B相开关，建立以 B相定子磁极为轴线的磁场，电动机内磁场沿顺时针方向转过30°，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15°，转子磁极的轴线Ob向定子B相磁极轴线OB趋近。依此类推，连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电，电动机内磁场轴线沿A-B-C-A 的方向不断移动，转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电，则磁场沿着A-C-B-A的方向转动，转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。
在水轮机输出最大转速仍不能满足要求时，辅助动力装置对水轮机输出轴进行动力补偿，可使水轮机输出轴的转速达到满足冷却塔温降条件的风机设计转速要求。既节约电能又可以确保风机转速达到设计要求，还能保证风机安全运行。在冬季需要风机低速运行时，若水轮机输出转速过高，超过风机对转速的需求时，能量控制器控制辅助动力装置的电器设置，使辅助动力装置变成发电机，将水轮机转动形成的能量转变成电能，并向外送电，进一步实现节能。
上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其特征在于，其包括:冷却塔(1)、风机(2)、水轮机(3)、辅助动力装置(4)、上水管道(6)、旁路阀(7)；
所述风机(2)安装于冷却塔(1)的顶部；
所述水轮机(3)的输出轴连接于风机(2)转轴；
所述水轮机(3)与风机(2)之间还设置有辅助动力装置(4)；
所述冷却塔的上水管道(6)与冷却塔塔内的淋水装置通过旁路管道连通，所述旁路管道设置有旁路阀(7)；
所述旁路阀(7)连接于能量控制器。
2.根据权利要求1所述的带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其特征在于，所述能量控制器(5)包括测速器以及控制器，控制器连接于辅助动力装置(4)以及电网；
所述测速器设置于水轮机输出轴，测速器的信号输出端连接于控制器，控制器的控制输入端电连接于辅助动力装置(4)的控制输入端。
3.根据权利要求1所述的带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其特征在于，所述辅助动力装置(4)的输入轴与水轮机的输出轴上分别设置有水机联轴器(8)。
4.根据权利要求1所述的带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其特征在于，所述辅助动力装置(4)的输出轴与风机之间设置有风机联轴器(9)。
5.根据权利要求1所述的带有能量反馈发电功能的智能化辅助动力水轮机装置，其特征在于，还包括：安装于冷却塔的测温器，其电连接于控制器。
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