CN110454313B - 一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置，属于液压机故障诊断技术领域。该利用大型中央空调冷却水回水发电装置包括冷却塔、第一输水管、蓄水管、水轮发电机组、喷嘴、第二输水管、进水阀和水轮机组尾水池。本发明冷却塔存储冷却水，第一输水管将冷却塔中的冷却水输送至蓄水管，进水阀开启，第二输水管将蓄水管内的冷却水输送至喷嘴，喷嘴朝着水轮发电机组喷水以推动水轮发电机组的水轮转动以进行发电，冷却塔高于第一输水管，将冷却水的势能转换为水轮的机械能，实现了利用冷却塔的冷却水进行发电，水轮机组尾水池储存从水轮发电机组上流下的水，避免水资源浪费，节约能源。
Description
技术领域
本发明属于冲击式/斜击式水轮发电机组技术领域，涉及一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置。
背景技术
大型水冷中央空调一般由冷却水循环系统中的冷却水，先从较低位置被提升至较高位置的冷却水塔，再从较高位置的水塔回流至较低位置的主机冷凝器。冷却水的提升由冷却泵提供能量，但是冷却水回流却没有任何能量回收，水的势能白白浪费。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供利用大型中央空调冷却水回水发电装置，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可以利用冷却塔的冷却水进行发电的利用大型中央空调冷却水回水发电装置。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置，包括存储有冷却水的冷却塔、设置于冷却塔底端、用以接收冷却塔内的冷却水的第一输水管、用以接收第一输水管内的冷却水的蓄水管、水轮发电机组、用以朝着水轮发电机组喷水以推动水轮发电机组的水轮转动以进行发电的喷嘴、一端连接于蓄水管、另一端连接于喷嘴、用以接收蓄水管内的冷却水并输送至喷嘴的第二输水管、设置于第二输水管上、用以控制第二输水管上的冷却水的流出或者关闭的进水阀和设置于水轮发电机组底端、用以储存从水轮发电机组上流下的水的水轮机组尾水池。
优选的，还包括设置于喷嘴内、用以盖合喷嘴的出水口的第一端的喷针。
优选的，还包括用以检测水轮发电机组实时输出频率的频率表、用以检测水电组阻值大小的万用表和用以根据水轮发电机组实时输出频率调节水轮发电机组中的水电阻的阻值大小以使水轮发电机组输出频率为预设频率的电子负荷调节器。
优选的，所述进水阀为包括开启开度、关闭开度和用以调节水量的多个调节开度的电动进水阀，还包括用以根据水轮发电机组实时输出功率调节电动进水阀的开度以控制冷却水的流量的PLC控制器。
优选的，所述喷针活动连接于喷嘴，还包括用以根据水轮机发电组实时输出频率调节喷针的开度以改变喷嘴的出水口的大小使得改变从喷嘴喷出的冷却水的流量的调速器。
优选的，所述进水阀为包括开启开度和关闭开度的进水阀，所述喷针为包括预设固定开度的喷针。
优选的，所述蓄水管顶端设有溢流管。
优选的，所述蓄水管中部设有用以在蓄水管接收第一输水管内的冷却水时防止冷却水下落以使蓄水管顶端的冷却水积聚至预设高度的蓄水阀，所述第二输送管与蓄水管的连接处设置于蓄水阀的第一端。
优选的，还包括一端连接于水轮机组尾水池、另一端连接于蓄水管底端、用以将水轮机组尾水池内的水输送至蓄水管内的第三输水管、设置于第三输水管上、用以控制第三输水管开启或者关闭的尾水回流阀和用以将蓄水管底端储存的水抽取并输送至冷却塔内的水泵。
优选的，还包括一端连接于第二输水管、另一端连接于喷嘴的连接管、设置于连接管、第二输水管的连接处的第一连接法兰螺栓、设置于喷嘴、连接管的连接处的第二连接法兰螺栓和设置于喷嘴出水口处、用以给喷嘴进行分流的折向器。
本发明中的冷却塔存储冷却水，第一输水管将冷却塔中的冷却水输送至蓄水管，进水阀开启，第二输水管将蓄水管内的冷却水输送至喷嘴，喷嘴朝着水轮发电机组喷水以推动水轮发电机组的水轮转动以进行发电，冷却塔高于第一输水管，将冷却水的势能转换为水轮的机械能，实现了利用冷却塔的冷却水进行发电，水轮机组尾水池储存从水轮发电机组上流下的水，避免水资源浪费，节约能源。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明中的喷嘴的一种结构示意图；
图3是本发明中的喷嘴的又一种结构示意图。
图中：1-冷却塔，2-溢流管，3-进水阀，4-喷针，41-喷嘴，42-第二输水管，43-连接管,44-第二连接法兰螺栓，45-第一连接法兰螺栓，46-折向器，5-水轮发电机组，6-水轮机组尾水池，7-尾水回流阀，8-蓄水阀，9-蓄水管。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参阅图1、图2和图3，本实施例中的利用大型中央空调冷却水回水发电装置，包括存储有冷却水的冷却塔1、设置于冷却塔1底端、用以接收冷却塔1内的冷却水的第一输水管、用以接收第一输水管内的冷却水的蓄水管9、水轮发电机组5、用以朝着水轮发电机组5喷水以推动水轮发电机组5的水轮转动以进行发电的喷嘴41、一端连接于蓄水管9、另一端连接于喷嘴41、用以接收蓄水管9内的冷却水并输送至喷嘴41的第二输水管42、设置于第二输水管42上、用以控制第二输水管42上的冷却水的流出或者关闭的进水阀3和设置于水轮发电机组5底端、用以储存从水轮发电机组5上流下的水的水轮机组尾水池6。
此处，冷却塔1存储冷却水，第一输水管将冷却塔1中的冷却水输送至蓄水管9，进水阀3开启，第二输水管42将蓄水管9内的冷却水输送至喷嘴41，喷嘴41朝着水轮发电机组5喷水以推动水轮发电机组5的水轮转动以进行发电，冷却塔1高于第一输水管，将冷却水的势能转换为水轮的机械能，实现了利用冷却塔1的冷却水进行发电，水轮机组尾水池6储存从水轮发电机组5上流下的水，避免水资源浪费，节约能源。
作为本实施例中的利用大型中央空调冷却水回水发电装置还可以包括设置于喷嘴41内、用以盖合喷嘴41的出水口的第一端的喷针4。
作为本实施例中的利用大型中央空调冷却水回水发电装置还可以包括用以检测水轮发电机组5实时输出频率的频率表、用以检测水电组阻值大小的万用表和用以根据水轮发电机组5实时输出频率调节水轮发电机组5中的水电阻的阻值大小以使水轮发电机组5输出频率为预设频率的电子负荷调节器。
进水阀3为包括开启开度、关闭开度和用以调节水量的多个调节开度的电动进水阀3，还包括用以根据水轮发电机组5实时输出功率调节电动进水阀3的开度以控制冷却水的流量的PLC控制器。
喷针4活动连接于喷嘴41，还包括用以根据水轮机发电组实时输出频率调节喷针4的开度以改变喷嘴41的出水口的大小使得改变从喷嘴41喷出的冷却水的流量的调速器，这样既可以优先满足空调冷却水的回流，保证不发生断流情况，又可以使机组尽可能多地利用冷却水流量，且满足机组发电稳定性要求。系统利用冷却水的势能，通过水轮发电机组5进行发电。由于系统用水为中央空调冷却水，水量与中央空调的功率大小及使用台数有关。在夏季和冬季，室内室外温差较大，因此中央空调的使用台数及功率都比较多，冷却水用量大。在春秋季，室内室外温差较小，中央空调的使用台数及功率都比较小，冷却水用量小。为确保发电效率及稳定性，本发明使用了水轮机组进水阀3、喷针4、电子负荷调节器三重闭环调节的模式。第一重闭环，调速器根据发电机输出频率自动调节水轮机喷针4，从而实现调节水轮发电机组5输出频率的目的；第二重闭环，电子负荷调节器根据发电机输出频率自动调节投入的水电阻大小，可在用户负载发生突变的时候快速稳定机组频率；第三重闭环，PLC根据采集的发电机输出功率，自动调节水轮发电机组5进水阀3门的开度，从而实现进水流量控制，调节机组输出功率。
通过这些控制方式，可使水轮发电机组5利用中央空调冷却水回水发电安全稳定运行。
进水阀3为包括开启开度和关闭开度的进水阀3，喷针4为包括预设固定开度的喷针4，进水阀3只有全开和全闭两种状态，喷针4为固定开度，喷嘴41流量不可以调节，直接用电子负荷控制器进行调节，可降低设备成本。这种形式的设计可应用于一些温度变化不大的地区，譬如说热带地区。在这些地区，由于常年温度都比较恒定，中央空调的功率基本不变，系统的冷却水用量变化很小，不需要进行调节水量。
蓄水管9顶端设有溢流管2。当蓄水管9内的水至预设高度时，溢流管2会有水流出，此时表示水位已经升高至预设高度，可以打开进水阀3，溢流管2的作用不仅仅是表示水位已到达预设高度，同时也起到了保护作用，可保证在水轮发电机组5和蓄水阀8都发生故障时，水位不会从蓄水管9顶端溢出，造成事故。还可以设有用以检测蓄水管9内液位高度的液位传感器、报警器和在液位高度等于预设高度时控制报警器进行报警的控制器。控制器可以为STM32单片机。
蓄水管9中部设有用以在蓄水管9接收第一输水管内的冷却水时防止冷却水下落以使蓄水管9顶端的冷却水积聚至预设高度的蓄水阀8，第二输送管与蓄水管9的连接处设置于蓄水阀8的第一端。
作为本实施例中的利用大型中央空调冷却水回水发电装置还可以包括一端连接于水轮机组尾水池6、另一端连接于蓄水管9底端、用以将水轮机组尾水池6内的水输送至蓄水管9内的第三输水管、设置于第三输水管上、用以控制第三输水管开启或者关闭的尾水回流阀7和用以将蓄水管9底端储存的水抽取并输送至冷却塔1内的水泵，这样就形成了冷却水的循环，同时实现了利用冷却水和水轮发电机组5进行发电的功能。在开启发电时，关闭蓄水阀8，同时打开尾水回流阀7，待溢流管2有水溢出后，水位到达预设高度，打开进水阀3，打开喷针4，在水轮发电机组5转速达到80%以上，机组自动起励，机组电压正常后，可并网或者孤网运行，进行发电，在关闭发电时，打开蓄水阀8，关闭进水阀3及喷针4，在水轮发电机组5转速将至35%以下，投入刹车，待机组完全停机后，关闭尾水回流阀7。
作为本实施例中的利用大型中央空调冷却水回水发电装置还可以包括一端连接于第二输水管42、另一端连接于喷嘴41的连接管43、设置于连接管43、第二输水管42的连接处的第一连接法兰螺栓45、设置于喷嘴41、连接管43的连接处的第二连接法兰螺栓44和设置于喷嘴41出水口处、用以给喷嘴41进行分流的折向器46。折向器46将采用弹簧储能操作机构，确保其可能快速投入，保证机组安全。连接管43可以为弯管或者直管。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (3)
1.一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置，其特征在于：包括存储有冷却水的冷却塔（1）、设置于冷却塔（1）底端、用以接收冷却塔（1）内的冷却水的第一输水管、用以接收第一输水管内的冷却水的蓄水管（9）、水轮发电机组（5）、用以朝着水轮发电机组（5）喷水以推动水轮发电机组（5）的水轮转动以进行发电的喷嘴（41）、一端连接于蓄水管（9）、另一端连接于喷嘴（41）、用以接收蓄水管（9）内的冷却水并输送至喷嘴（41）的第二输水管（42）、设置于第二输水管（42）上、用以控制第二输水管（42）上的冷却水的流出或者关闭的进水阀（3）和设置于水轮发电机组（5）底端、用以储存从水轮发电机组（5）上流下的水的水轮机组尾水池（6），还包括设置于喷嘴（41）内、用以盖合喷嘴（41）的出水口的第一端的喷针（4），还包括用以检测水轮发电机组（5）实时输出频率的频率表、用以检测水电组阻值大小的万用表和用以根据水轮发电机组（5）实时输出频率调节水轮发电机组（5）中的水电阻的阻值大小以使水轮发电机组（5）输出频率为预设频率的电子负荷调节器，所述进水阀（3）为包括开启开度、关闭开度和用以调节水量的多个调节开度的电动进水阀（3），还包括用以根据水轮发电机组（5）实时输出功率调节电动进水阀（3）的开度以控制冷却水的流量的PLC控制器，所述喷针（4）活动连接于喷嘴（41），还包括用以根据水轮机发电组实时输出频率调节喷针（4）的开度以改变喷嘴（41）的出水口的大小使得改变从喷嘴（41）喷出的冷却水的流量的调速器，这样既可以优先满足空调冷却水的回流，保证不发生断流情况，又可以使机组尽可能多地利用冷却水流量，且满足机组发电稳定性要求；所述蓄水管（9）顶端设有溢流管（2）；所述蓄水管（9）中部设有用以在蓄水管（9）接收第一输水管内的冷却水时防止冷却水下落以使蓄水管（9）顶端的冷却水积聚至预设高度的蓄水阀（8），所述第二输水管与蓄水管（9）的连接处设置于蓄水阀（8）的第一端；还包括一端连接于水轮机组尾水池（6）、另一端连接于蓄水管（9）底端、用以将水轮机组尾水池（6）内的水输送至蓄水管（9）内的第三输水管、设置于第三输水管上、用以控制第三输水管开启或者关闭的尾水回流阀（7）和用以将蓄水管（9）底端储存的水抽取并输送至冷却塔（1）内的水泵；
其使用了水轮机组进水阀（3）、喷针（4）、电子负荷调节器三重闭环调节的模式；第一重闭环，调速器根据发电机输出频率自动调节水轮机喷针（4），从而实现调节水轮发电机组（5）输出频率的目的；第二重闭环，电子负荷调节器根据发电机输出频率自动调节投入的水电阻大小，在用户负载发生突变的时候快速稳定机组频率；第三重闭环，PLC控制器根据采集的发电机输出功率，自动调节水轮发电机组（5）进水阀（3）门的开度，从而实现进水流量控制，调节机组输出功率；
在开启发电时，关闭蓄水阀（8），同时打开尾水回流阀（7），待溢流管（2）有水溢出后，水位到达预设高度，打开进水阀（3），打开喷针（4），在水轮发电机组（5）转速达到80%以上，机组自动起励，机组电压正常后，并网或者孤网运行，进行发电，在关闭发电时，打开蓄水阀（8），关闭进水阀（3）及喷针（4），在水轮发电机组（5）转速将至35%以下，投入刹车，待机组完全停机后，关闭尾水回流阀（7）。
2.如权利要求1所述的一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置，其特征在于：所述进水阀（3）为包括开启开度和关闭开度的进水阀（3），所述喷针（4）为包括预设固定开度的喷针（4）。
3.如权利要求2所述的一种利用大型中央空调冷却水回水发电装置，其特征在于：还包括一端连接于第二输水管（42）、另一端连接于喷嘴（41）的连接管（43）、设置于连接管（43）、第二输水管（42）的连接处的第一连接法兰螺栓（45）、设置于喷嘴（41）、连接管（43）的连接处的第二连接法兰螺栓（44）和设置于喷嘴（41）出水口处、用以给喷嘴（41）进行分流的折向器（46）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: No.122 Xueyuan Road, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310012 Applicant after: HANGZHOU REGIONAL CENTER FOR SMALL HYDRO POWER (HRC) Applicant after: Hangzhou Asia Pacific Energy Technology Co.,Ltd. Applicant after: Hangzhou Silu Digital Technology Co.,Ltd. Address before: No.122 Xueyuan Road, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310012 Applicant before: HANGZHOU REGIONAL CENTER FOR SMALL HYDRO POWER (HRC) Country or region before: China Applicant before: HANGZHOU YATAI HYDROPOWER WHOL Applicant before: HANGZHOU SILV ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Wei Inventor after: Chen Ting Inventor after: Ni Bufeng Inventor after: Zeng Rong Inventor after: Yu Enhui Inventor after: Gan Chao Inventor after: Wang Liang Inventor after: Xu Guojun Inventor after: Wang Xuefeng Inventor before: Xu Wei Inventor before: Chen Ting Inventor before: Wang Xuefeng Inventor before: Ni Bufeng Inventor before: Zeng Rong Inventor before: Yu Enhui Inventor before: Gan Chao Inventor before: Wang Liang Inventor before: Xu Guojun |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |