CN102767971A

CN102767971A - 空气冷却器

Info

Publication number: CN102767971A
Application number: CN2012102830417A
Authority: CN
Inventors: 施明菊; 章丽华
Original assignee: SICHUAN JIANYANG AIR COLLER MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: SICHUAN JIANYANG AIR COLLER MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: CN102767971B

Abstract

本发明为空气冷却器，解决已有空气冷却器耗电能多，不能稳定利用风能作为动力源的问题，风筒（6）内从上到下依次安装有第一冷空气风机（3）、第二冷空气风机（5）和翅片管束（8），第一冷空气风机（3）与风能动力机传动连接，第二冷空气风机（5）与变频电机（10）传动连接，变频电机（10）与变频器（11）连接，变频器（11）与PLC控制器（12）连接，第一冷空气风机（3）有转速传感器（4）与PLC控制器（12）连接，翅片管束（8）的出口集管上有温度传感器（7）与PLC控制器（12）连接。

Description

空气冷却器

技术领域：

本发明与以空气为冷却介质的热交换系统有关，尤其与火力发电厂汽轮机乏汽的空气冷却器有关。

背景技术：

随着我国经济的发展和国民生活水平的提高，电能消耗呈逐年增长趋势，电力的供求矛盾越来越突出。经过多年的发展，我国可供开发的水电资源越来越少，煤电是主要的发展方向。由于煤炭运输费用较高，国家鼓励建立坑口电站以降低煤炭运输成本。然而，我国的煤炭资源多处于缺水地区，由于水资源的日益短缺，利用冷空气替代冷却水通过金属表面直接冷凝汽轮机乏汽的空冷岛式火电厂，正在世界各地尤其是中国日益兴起。

现有的空冷岛式火电厂利用空气冷凝汽轮机乏汽的关键设备称为空冷岛，主要是直接空冷，汽轮机乏汽直接进入空冷器中进行冷凝。这种冷却方式可以不用冷却水，但需要通过电动风机鼓风或引风带走汽化潜热，电能耗较大。

已有的风能发动机由于风力不稳定，作为空冷器的动力源不能保证火力发电厂稳定运行。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构简单，可利用风能作为能源之一，节约电力，运行稳定的空气冷却器。

本发明是这样实现的：

本发明空气冷却器，风筒6内从上到下依次安装有第一冷空气风机3、第二冷空气风机5和翅片管束8，第一冷空气风机3与风能动力机传动连接，第二冷空气风机5与变频电机10传动连接，变频电机10与变频器11连接，变频器11与PLC控制器12连接，第一冷空气风机3有转速传感器4与PLC控制器12连接，翅片管束8的出口集管上有温度传感器7与PLC控制器12连接。

所述风能动力机为卧式风能动力机1，其浆叶与风迎角调节机构14连接，风迎角调节机构14的液压站电磁阀电源继电器与PLC控制器12连接。

所述风能动力机为立式风能动力机2。

所述PLC控制器12为CPU313C，其第一输入端子连接转速传感器，第二输入端子连接温度传感器，其输出端子接变频器，其开关量输出端子接风迎角调节机构的液压站电磁阀电源继电器，所述温度传感器为Pt100铂热电阻，所述转速传感器为IM08—06NPS—ZW1，所述变频器为MICROMASTER430。

本发明包括风能驱动风机单元、电动风机单元、翅片管束、风筒、支架和自动控制单元，风能驱动风机单元包括卧式或立式风能动力机、传动机构和风机。卧式风能动力机包括动力桨叶及其主轴，动力桨叶的风迎角可以调节，以便在风力过大时限制风能动力机最大转速，传动机构将动力传给冷空气风机桨叶，通过风机桨叶使空气获得能量而流动，电动风机单元包括电动机、传动机构和另一台风机，电动机通过皮带传动或直接传动带动另一台冷空气风机桨叶，通过风机桨叶使空气获得能量而流动，翅片管束包括入口集管、翅片换热管和出口集管，作为换热设备使冷空气带走汽轮机乏汽或热工艺介质的热量，风筒是一个整体或多段连接构成一体的圆筒或其它形状的筒体，起到引风的作用，支架用于固定翅片管束，电动风机单元，风能驱动风机单元和风筒，自动控制单元至少包含一个温度传感器、一个转速传感器、一个PLC控制器、一个变频器和一个动力桨叶风迎角调节机构，根据翅片管束管内出口介质的温度调节或中断电动风机的风量，根据风能驱动风机的转速调节风能动力机桨叶的风迎角以限制风机的最大转速。

本发明的有益效果：当风力足够大时，完全停止电动风机单元的操作，使系统的冷空气引风完全靠风能驱动风机完成，几乎不耗电；当风力不足时，启动电动风机单元，通过变频器调节使其非全速运转，两台引风机串联运行以弥补风能驱动风机引风的不足，减少电能消耗；当无风时，电动风机单元全速运转，此时空冷系统与传统空冷岛无异。所述系统可以节约电能，并保证空冷系统稳定运行，不受风力大小的干扰。另外，根据热负荷的大小，可将多个所述系统并联使用，排成阵列，灵活改变传热量。因此，系统具有节能、结构简单、占地面积小、运行稳定、配置灵活和无环境污染的特点。

本发明特别适合在水资源短缺、风能资源丰富的地区使用，具有节水、降低能耗而又能保证系统稳定操作的特点。

本发明的优点：

1. 不需要循环冷却水，可代替换热器、冷却循环水系统和体积庞大、造价昂贵的冷却水塔，有效节约水资源和降低建造成本。

2. 利用风力替代或部分替代电力推动冷空气流动实现热交换，节约电力消耗。

3. 本发明可在风力变化的情况下稳定运行，保证火力发电厂稳定运行。

4. 本发明采取了有效措施以防止风能动力机长期超速转动，可长期安全运行。

5. 本发明可多套并联配置使用，根据换热量大小调节配置本发明的数量适应要求。

附图说明：

图1为本发明的结构图之一。

图2为本发明的结构图之二。

在图1和图2中包括有：

1——卧式风能动力机 2——立式风能动力机 3——冷空气风机

4——转速传感器 5——冷空气风机 6——风筒

7——温度传感器 8——翅片管束 9——带传动机构

10——变频电动机 11——变频器 12——PLC控制器

13——齿轮传动机构 14——风迎角调节机构

具体实施方式：

实施例1：

本发明利用风能、电能联合驱动风机的空气冷却器如图1所示，它包括卧式风能动力机1，卧式风能发动机1的风迎方向固定，其动力桨叶安装在主轴上，风迎角调节机构14安装在动力桨叶上，齿轮传动机构13将卧式风能动力机1的主轴与所述的冷空气风机3的主轴相连接，变频电动机10通过带传动机构9与冷空气风机5相连接，卧式风能发动机1、冷空气风机3、风筒6、转速传感器4、冷空气风机5、温度传感器7、翅片管束8、变频电动机10和齿轮传动机构13均安装在机架上，翅片管束8至少有4片，安装在风筒底部侧面，其入口集管与汽轮机乏汽出口相连，出口集管与锅炉给水槽相连，风筒安装在翅片管束的上面，冷空气风机5安装在风筒的中下部，冷空气风机3安装在冷空气风机5的上面。

使用时，从汽轮机乏汽出口出来的乏汽进入翅片管束8的入口集管，再通过翅片管内流到出口集管，流经翅片管时与管外冷空气间壁换热被冷凝，实现热量交换，冷凝液通过出口集管流到锅炉给水槽。翅片管外空气的流动的推动力由冷空气风机提供，在风力足够大的情况下，由卧式风能动力机1获得风能，并通过齿轮传动机构13将其传递给冷空气风机3，由其推动空气从系统底部掠过翅片管束再沿风筒6流动，从上部排出，此时冷空气风机5没有运行；当风力不足时，传热量下降，翅片管束出口集管的流体温度升高，信号被温度传感器7检测到后传给PLC控制器12，由调PLC控制器12运算后发出指令给变频器11，改变变频电动机10输入频率，启动和调节其转速，变频电动机通过带传动机构9驱动冷空气风机5以补充冷空气流动推动力的不足；当无风时，冷空气风机5全速运转，推动冷空气流动；当风力过大使冷空气风机3转速过大时，由转速传感器4把测量到的转速信号传送给PLC控制器12，由PLC控制器12运算后发出指令给风迎角调节机构14，调节动力桨叶的风迎角以降低其转速，从而调节冷空气风机3的转速。

风迎角调节机构见专利“带液压迎角调节桨叶的风力发电机”（专利公开号：CN 1037950A），调节机构利用液压控制桨叶的风迎角。

PLC控制器可选用德国西门子S7-300的CPU313C CPU模块，其DI、DO、AI和AO的数量足以满足控制要求。

转速传感器可选用接近开关，具体选用德国SICK接近开关，型号为IM08-06NPS-ZW1，可产生电压脉冲信号，接入CPU313C CPU模块的频率计数通道（2号脚DI+0.0），由PLC控制器计算出冷空气风机3的转速。

卧式风能动力机转速的控制。根据冷空气风机3是否超过额定转速，由CPU313C CPU模块的开关量输出端子DO输出开关信号，通过继电器接通或断开电源，从而驱动液压站的三位四通电磁换向阀使风迎角调节机构的液压油换向流动或保压不流动，从而调节或保持风能动力机桨叶的风迎角，达到调节转速的目的。

温度传感器采用Pt100铂热电阻，其信号可直接接入CPU313C CPU模块的AI4通道，由PLC控制器计算出翅片管束出口流体的温度。

冷空气风机5转速的调节。根据翅片管束出口流体的温度是否达到规定值，由CPU313C CPU模块的模拟量输出端子AO输出4～20mA的标准信号到变频器（型号为MICROMASTER 430系列）的Ain2通道（10号和11号脚），再由变频器控制变频电机转速，从而调节冷空气风机5的转速。

实施例2：

本实施例如图2所示，它与实施例一不同之处在于，本实施例包括立式风能动力机2，所述的立式风能发动机2的动力桨叶安装在主轴上，其主轴通过联轴器与所述的冷空气风机3的主轴相连接。所述的立式风能动力机2带有离心式自动限速功能，不需要限速自动控制功能部分。

所述的立式风能发动机见专利“百叶折叠式风能发动机”（专利申请号：CN 87100263A），调节机构利用离心块产生的离心力传动，调节其桨叶开度，因此可通过调节离心块的重量来调节其的最高转速。

Claims

1.空气冷却器，其特征在于风筒（6）内从上到下依次安装有第一冷空气风机（3）、第二冷空气风机（5）和翅片管束（8），第一冷空气风机（3）与风能动力机传动连接，第二冷空气风机（5）与变频电机（10）传动连接，变频电机（10）与变频器（11）连接，变频器（11）与PLC控制器（12）连接，第一冷空气风机（3）有转速传感器（4）与PLC控制器（12）连接，翅片管束（8）的出口集管上有温度传感器（7）与PLC控制器（12）连接。

2.根据权利要求1所述的空气冷却器，其特征在于所述风能动力机为卧式风能动力机（1），其浆叶与风迎角调节机构（14）连接，风迎角调节机构（14）的液压站电磁阀电源继电器与PLC控制器（12）连接。

3.根据权利要求1所述的空气冷却器，其特征在于所述风能动力机为立式风能动力机（2）。

4.根据权利要求2所述的空气冷却器，其特征在于所述PLC控制器（12）为CPU313C，其第一输入端子连接转速传感器，第二输入端子连接温度传感器，其输出端接变频器，其开关量输出端子接风迎角调节机构的液压站电磁阀电源继电器，所述温度传感器为Pt100铂热电阻，所述转速传感器为IM08—06NPS—ZW1，所述变频器为MICROMASTER430。