CN102748990A - 冷却塔风机水电平衡驱动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却塔技术领域，公开了一种冷却塔风机水电平衡驱动系统，能对水轮机输出转速进行自动调节，包括水轮机，所述水轮机的输出轴与风机转轴传动连接，还包括变频电机，所述变频电机的输出轴与水轮机的输出轴或风机转轴传动连接；转速传感器，设置于水轮机的输出轴上，用于检测水轮机的输出轴转速；控制器，根据转速传感器检测的输出轴转速，控制变频电机运转，对水轮机输出转速进行调节。本发明还公开了上述冷却塔风机水电平衡驱动系统的控制方法，本发明利用变频电机对水轮机输出轴进行能量补偿，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

冷却塔风机水电平衡驱动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及冷却塔技术领域，尤其涉及循环水冷却塔风机水电平衡驱动系统。 

背景技术

当前驱动冷却塔风机做功的动力源有两种，一种是电动机驱动，另一种是水轮机驱动。电动机驱动的方式耗电量大，不利于节能；水轮机驱动的方式无电耗，它是利用循环水的富余能量做功，但有的循环水系统富余能量不足，此时水轮机输出功率满足不了风机的设计要求，导致风机排风量不够而影响冷却塔的降温效果。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种冷却塔风机水电平衡驱动系统，能对水轮机输出转速进行自动调节。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：冷却塔风机水电平衡驱动系统，包括水轮机，所述水轮机的输出轴与风机转轴传动连接，还包括 

变频电机，所述变频电机的输出轴与水轮机的输出轴或风机转轴传动连接； 

转速传感器，设置于水轮机的输出轴上，用于检测水轮机的输出轴转速； 

控制器，根据转速传感器检测的输出轴转速，控制变频电机运转，对水轮机输出转速进行调节。 

进一步，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于冷却塔内，所述控制器根据温度传感器检测的温度信号，计算所需转速。 

进一步，所述温度传感器设置于冷却塔的集水池内，检测集水池内的水温。 

进一步，控制器根据下式计算变频电机所需要输出的转速，以控制变频电机运转： 

n_变＝n_实+(t_实-t_设)×K； 

n_变-变频电机需要输出的转速，单位：r/min； 

t_实-温度传感器的实测温度，单位：℃； 

t_设-当前季节冷却塔的设计出水温度，单位：℃； 

n_实-转速传感器的实测转速，单位：r/min； 

K-每增减1℃温差的电机速度增减值，单位：r/min。 

进一步，控制器还对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机自身额定输出转速n_额，当n_变≤n_额时，控制变频电机停止运转；控制器还对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机输出最大安全转速n_安，当n_变≥n_安时，令n_变＝n_安。 

进一步，控制器还对比转速传感器的实测转速n_实与水轮机自身额定输出转速n_额及水轮机输出最大安全转速n_安，当n_实≤n_额时，控制变频电机停止运转；当n_实≥1.1n_安时，令n_变＝n_安。 

本发明还公开上述冷却塔风机水电平衡驱动系统的控制方法，包括如下步骤： 

1)检测水轮机的输出轴转速，检测冷却塔集水池水温； 

2)通过下式计算变频电机需要输出的转速： 

n_变＝n_实+(t_实-t_设)×K； 

n_变-变频电机需要输出的转速，单位：r/min； 

t_实-温度传感器的实测温度，单位：℃； 

t_设-当前季节冷却塔的设计出水温度，单位：℃； 

n_实-转速传感器的实测转速，单位：r/min； 

K-每增减1℃温差的电机速度增减值，单位：r/min； 

3)根据变频电机需要输出的转速，驱动变频电机运转，对水轮机的输出转速进行补偿。 

进一步，步骤2)之后，步骤3)之前还包括如下步骤：对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机自身额定输出转速n_额，当n_变≤n_额时，控制变频电机停止运转；对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机输出最大安全转速n_安，当n _变≥n_安时，令n_变＝n_安。 

进一步，步骤2)之后，步骤3)之前还包括如下步骤：对比转速传感器的实测转速n_实与水轮机自身额定输出转速n_额及水轮机输出最大安全转速n_安，当n_实≤n_额时，令n_变＝0；当n_实≥1.1n_安时，令n_变＝n_安。 

本发明的冷却塔风机水电平衡驱动系统，在水轮机输出最大转速仍不能满足要求时，辅助变频电机对水轮机输出轴进行能量补偿，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。 

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。 

附图说明

图1：冷却塔风机水电平衡驱动系统的结构示意图； 

图2：冷却塔风机水电平衡驱动系统的电路连接示意图。 

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。 

参见图1，2，冷却塔风机水电平衡驱动系统，包括水轮机1，所述水轮机1的输出轴11与风机转轴传动连接，还包括变频电机2，所述变频电机2的输出轴21与水轮机1的输出轴11或风机转轴传动连接，本实施例中，所述变频电机2的输出轴21与水轮机1的输出轴11上分别设置有皮带轮22、12，变频电机2的输出轴21与水轮机1的输出轴11通过皮带3传动连接。 

还包括控制系统，所述控制系统可以仅包括控制器，控制器的控制输出端与变频电机的控制输入端电连接，由半人工的方式对变频电机进行控制。优选 的，所述控制系统包括温度传感器、转速传感器和控制器，所述温度传感器用于设置在冷却塔内，所述转速传感器设置于水轮机输出轴上，所述温度传感器和转速传感器的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，所述控制器的控制输出端与变频电机的控制输入端电连接。控制器根据下式计算变频电机所需要输出的转速，以控制变频电机运转： 

n_变＝n_实+(t_实-t_设)×K； 

n_变-变频电机需要输出的转速，单位：r/min； 

t_实-温度传感器的实测温度，单位：℃； 

t_设-当前季节冷却塔的设计出水温度，单位：℃； 

n_实-转速传感器的实测转速，单位：r/min； 

K-每增减1℃温差的电机速度增减值，单位：r/min。 

控制器还对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机自身额定输出转速n_额，当n_变≤n_额时，控制变频电机停止运转；控制器还对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机输出最大安全转速n_安，当n_变≥n_安时，令n_变＝n_安。 

控制器还对比转速传感器的实测转速n_实与水轮机自身额定输出转速n_额及水轮机输出最大安全转速n_安，当n_实≤n_额时，控制变频电机停止运转；当n_实≥1.1n_安时，令n_变＝n_安。 

本实施例的冷却塔风机水电平衡驱动系统的控制方法，包括如下步骤： 

1)检测水轮机的输出轴转速，检测冷却塔集水池水温； 

2)通过下式计算变频电机需要输出的转速： 

n_变＝n_实+(t_实-t_设)×K； 

n_变-变频电机需要输出的转速，单位：r/min； 

t_实-温度传感器的实测温度，单位：℃； 

t_设-当前季节冷却塔的设计出水温度，单位：℃； 

n_实-转速传感器的实测转速，单位：r/min； 

K-每增减1℃温差的电机速度增减值，单位：r/min； 

3)对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机自身额定输出转速n_额，当n _变≤n_额时，控制变频电机停止运转；对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机输出最大安全转速n_安，当n_变≥n_安时，令n_变＝n_安；对比转速传感器的实测转速n_实与水轮机自身额定输出转速n_额及水轮机输出最大安全转速n_安，当n_实≤n _额时，令n_变＝0；当n_实≥1.1n_安时，令n_变＝n_安。 

4)根据变频电机需要输出的转速，驱动变频电机运转，对水轮机的输出转速进行补偿。 

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (9)

1.冷却塔风机水电平衡驱动系统，包括水轮机，所述水轮机的输出轴与风机转轴传动连接，其特征在于：还包括

变频电机，所述变频电机的输出轴与水轮机的输出轴或风机转轴传动连接；

转速传感器，设置于水轮机的输出轴上，用于检测水轮机的输出轴转速；

控制器，根据转速传感器检测的输出轴转速，控制变频电机运转，对水轮机输出转速进行调节。

2.根据权利要求1所述的冷却塔风机水电平衡驱动系统，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器设置于冷却塔内，所述控制器根据温度传感器检测的温度信号，计算所需转速。

3.根据权利要求2所述的冷却塔风机水电平衡驱动系统，其特征在于：所述温度传感器设置于冷却塔的集水池内，检测集水池内的水温。

4.根据权利要求3所述的冷却塔风机水电平衡驱动系统，其特征在于：控制器根据下式计算变频电机所需要输出的转速，以控制变频电机运转：

n_变＝n_实+(t_实-t_设)×K；

n_变-变频电机需要输出的转速，单位：r/min；

t_实-温度传感器的实测温度，单位：℃；

t_设-当前季节冷却塔的设计出水温度，单位：℃；

n_实-转速传感器的实测转速，单位：r/min；

K-每增减1℃温差的电机速度增减值，单位：r/min。

5.根据权利要求4所述的冷却塔风机水电平衡驱动系统，其特征在于：控制器还对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机自身额定输出转速n_额，当n_变≤n_额时，令n_变＝0；控制器还对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机输出最大安全转速n_安，当n_变≥n_安时，令n_变＝n_安。

6.根据权利要求5所述的冷却塔风机水电平衡驱动系统，其特征在于：控制器还对比转速传感器的实测转速n_实与水轮机自身额定输出转速n_额及水轮机 输出最大安全转速n_安，当n_实≤n_额时，令n_变=0；当n_实≥1.1n_安时，令n_变＝n_安。

7.冷却塔风机水电平衡驱动控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)检测水轮机的输出轴转速，检测冷却塔集水池水温；

2)通过下式计算变频电机需要输出的转速：

n_变＝n_实+(t_实-t_设)×K；

n_变-变频电机需要输出的转速，单位：r/min；

t_实-温度传感器的实测温度，单位：℃；

t_设-当前季节冷却塔的设计出水温度，单位：℃；

n_实-转速传感器的实测转速，单位：r/min；

K-每增减1℃温差的电机速度增减值，单位：r/min；

3)根据变频电机需要输出的转速，驱动变频电机运转，对水轮机的输出转速进行补偿。

8.冷却塔风机水电平衡驱动控制方法，其特征在于：步骤2)之后，步骤3)之前还包括如下步骤：对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机自身额定输出转速n_额，当n_变≤n_额时，控制变频电机停止运转；对比变频电机需要输出的转速n_变与水轮机输出最大安全转速n_安，当n_变≥n_安时，令n_变＝n_安。

9.如权利要求7或8所述的冷却塔风机水电平衡驱动控制方法，其特征在于：步骤2）之后，步骤3）之前还包括如下步骤：对比转速传感器的实测转速n_实与水轮机自身额定输出转速n_额及水轮机输出最大安全转速n_安，当n_实≤n_额时，令n_变=0；当n_实≥1.1n_安时，令n_变＝n_安。 

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