CN112833619A - 一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，包括大型水轮发电机机组、小型水轮发电机组和机组冷却系统，所述大型水轮发电机机组由多个发电机组成，多个所述发电机的外壁均设有多个散热翅，所述大型水轮发电机机组通过第一管组流向小型水轮发电机组，所述小型水轮发电机组通过第二管组流向机组冷却系统，所述机组冷却系统通过第三管组流向大型水轮发电机机组，所述机组冷却系统包括冷却箱。本发明结构合理，可以对大型水轮发电机组进行有效的换热冷却，以保证其在安全的温度范围内工作，同时，也可以对有效的利用换热的热水，可以将其用于生活或工业上，如此大大降低其他能量的使用。

Description

一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统
技术领域
本发明涉及水轮发电机技术领域，尤其涉及一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统。
背景技术
在水电站中，水轮发电机组技术供水系统较常见的供水方式有：水泵供水、自流减压供水和水轮机顶盖取水供水等方式。
在中、高水头段，水泵供水方案是经济效益相对较好的方案，但是，水泵供水除满足管路固有的能耗外，还要满足由于水泵、电机自身效率较低产生的额外能耗，且水泵供水方案设备较多，运行维护复杂，常会产生的故障可能会导致机组停机而产生不利影响。
近年来，为提高技术供水系统的可靠性，减压阀代替水泵广泛应用于机组技术供水系统中。一些高性能减压阀已成功应用于120m水头段大容量水轮发电机组技术供水系统中。但在150m～230m中、高水头段，减压比大幅提高，受汽蚀和噪音的影响，必需采用二级串联减压形式，但二级减压阀的使用，将大量耗费水电站发电水能，运行成本相对于水泵要高得多。因此从节能考虑，对中、高水头电站二级减压阀技术供水方案不宜作为主技术供水方案长期使用，但可作为临时备用方案使用。
水轮机顶盖取水是指利用通过水轮机转轮上冠密封的压力水作为机组冷却供水。上冠和顶盖之间的压力随着尾水位变化和尾水管中压力脉动而变化，迷宫环漏水量、水轮机轴向水推力也随之变化。如果将顶盖取水作为机组冷却供水，顶盖中水压要增加机组冷却水管部分的水力损失，因此，必须核算水量和水压是否满足要求(目前还无有效的方法)。由于水轮机顶盖取水一方面要满足技术供水系统流量和压力要求，另一方面不能人为加大机组的运行负担，因此，600MW～700MW机组采用顶盖取水供水需谨慎。
现有技术提供了一种冷却系统(申请号为CN201120190456.0)，每个大型水轮发电机组的压力钢管上均设有取水口，取水口通过管道均连接有小型水轮发电机组，每个小型水轮电机组的出水端与机组冷却系统相连通，机组冷却系统的出水端与大型水轮发电机组的尾水管相连通。
上述专利虽然实现了冷却，但是其冷却效果不佳，以及冷却后换热的水没有充分利用，在一定程度上减少能耗，在另一方面导致了热量的浪费。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其可以对大型水轮发电机组进行有效的换热冷却，以保证其在安全的温度范围内工作，同时，也可以对有效的利用换热的热水，可以将其用于生活或工业上，如此大大降低其他能量的使用。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，包括大型水轮发电机机组、小型水轮发电机组和机组冷却系统，所述大型水轮发电机机组由多个发电机组成，多个所述发电机的外壁均设有多个散热翅，所述大型水轮发电机机组通过第一管组流向小型水轮发电机组，所述小型水轮发电机组通过第二管组流向机组冷却系统，所述机组冷却系统通过第三管组流向大型水轮发电机机组，所述机组冷却系统包括冷却箱，所述冷却箱的内部固定连接有横板，所述横板的上方设有螺旋管，所述螺旋管的两端分别固定连接有第一连接管和第二连接管，所述第一连接管和第二连接管的另一端共同固定连接有圆筒，所述圆筒内设有内腔，所述圆筒的内壁固定连接有与发电机和散热翅相匹配的异形不锈钢薄板，所述异形不锈钢薄板与圆筒的内壁密封固定且与内腔相通，所述横板上下贯穿设有与其转动连接的转动杆，所述转动杆位于螺旋管的内部，且所述转动杆上固定连接有多个搅拌杆，所述冷却箱上贯穿设有第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，所述转动杆与冷却箱之间设有与第二管道配合的传动机构，所述第四管道的上端贯穿设有阀板，所述阀板与冷却箱之间设有温控电机构。
优选地，所述第一管道位于冷却箱的上端，所述第二管道和第三管道均位于横板的下方且相对设置，所述第四管道位于横板的上方。
优选地，所述传动机构包括与冷却箱内壁转动连接的短杆，所述短杆上固定连接有四个转动板，所述转动板与第二管道相对设置，所述短杆上固定连接有第一锥齿轮，所述转动杆的底部固定连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合。
优选地，所述温控电机构包括固定在冷却箱上的固定块，所述固定块内设有滑动槽，所述滑动槽的内顶部固定连接有电磁铁，所述滑动槽内滑动连接有磁块，所述磁块与电磁铁之间固定连接有弹簧，所述磁块的底部固定连接有连接块，所述阀板与连接块的底部固定连接，所述电磁铁与冷却箱之间设有温控机构。
优选地，所述磁块与电磁铁相对面的磁极极性相反。
优选地，所述温控机构固定在冷却箱上的中空块，所述中空块内滑动连接有活塞，所述活塞与中空块的内底部之间设有低沸点液体，所述活塞的上端固定连接有导向杆，所述导向杆贯穿中空块并与其滑动连接，所述导向杆的上端固定连接有第一绝缘块，所述第一绝缘块上固定连接有第一电触片，所述冷却箱上固定连接有第二绝缘块，所述第二绝缘块的底部固定连接，所述第二电触片与第一电触片与电磁铁电性连接。
优选地，所述第三管道的内径大于第二管道的内径。
优选地，所述第四管道的底部与横板的底部相抵。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、尾水通过小型水轮发电机组后流向第二管道内，第二管道流出的尾水会冲击向转动板上，从而可以实现转动板和短杆转动，进而实现第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，的第二锥齿轮转动带动转动杆转动，转动杆转动带动搅拌杆转动，利用尾水提供动力，无需其他动力设备。
2、在换热水的换热下，可以对螺旋管内的冷却水进行换热，从而可以对发电机进行有效的冷却，则转动杆和搅拌杆转动可以将换热的水与别处的换热水进行混合，从而可以使换热水受热更加均匀，也可以对冷却水进行更加有效的换热，从而对冷却水的换热效果更好。
3、随着换热水温度的增加，则低沸点液体受热膨胀，从而带动活塞向上移动，活塞向上移动带动导向杆、第一绝缘块和第一电触片向上移动，当第一电触片与第二电触片相抵时，则说明换热水已经达到需要的温度，此时电磁铁通电，由于电磁铁与磁块相对面的磁极极性相反，因此，电磁铁与磁块向下，使得磁块、连接块和阀板向上移动，如此第四管道不再被堵住，如此换热水可以通过第四管道流出，如此可以对换热水排出，可以用于生活或者工业，无需人工排水。
综上所述，本发明结构合理，可以对大型水轮发电机组进行有效的换热冷却，以保证其在安全的温度范围内工作，同时，也可以对有效的利用换热的热水，可以将其用于生活或工业上，如此大大降低其他能量的使用。
附图说明
图1为本发明提出的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统中机组冷却系统的结构图；
图2为本发明提出的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统的示意图；
图3为本发明提出的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统中短杆的侧视图；
图4为本发明提出的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统中温控电机构的结构图；
图5为本发明提出的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统中转动杆的结构图。
图中：1大型水轮发电机机组、2小型水轮发电机组、3机组冷却系统、4冷却箱、5横板、6圆筒、7发电机、8散热翅、9异形不锈钢薄板、10第一连接管、11第二连接管、12第一管道、13螺旋管、14第二管道、15第三管道、16第四管道、17转动杆、18搅拌杆、19短杆、20转动板、21第一锥齿轮、22第二锥齿轮、23中空块、24低沸点液体、25活塞、26导向杆、27第一绝缘块、28第一电触片、29第二绝缘块、30第二电触片、31固定块、32滑动槽、33电磁铁、34弹簧、35磁块、36连接块、37阀板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1-5，一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，包括大型水轮发电机机组1、小型水轮发电机组2和机组冷却系统3，大型水轮发电机机组1由多个发电机7组成，多个发电机7的外壁均设有多个散热翅8，大型水轮发电机机组1通过第一管组流向小型水轮发电机组2，小型水轮发电机组2通过第二管组流向机组冷却系统3，机组冷却系统3通过第三管组流向大型水轮发电机机组1；具体的，每个大型水轮发电机组的压力钢管上均设有取水口，取水口通过管道均连接有小型水轮发电机组，每个小型水轮电机组的出水端与机组冷却系统相连通，机组冷却系统的出水端与大型水轮发电机组的尾水管相连通。
机组冷却系统3包括冷却箱4，冷却箱4的内部固定连接有横板5，横板5将冷却箱4分隔呈上下两个空间，且横板5与冷却箱4之间密封固定连接。
横板5的上方设有螺旋管13，螺旋管13的两端分别固定连接有第一连接管10和第二连接管11，第一连接管10和第二连接管11的另一端共同固定连接有圆筒6，圆筒6内设有内腔，圆筒6的内壁固定连接有与发电机7和散热翅8相匹配的异形不锈钢薄板9，异形不锈钢薄板9与圆筒6的内壁密封固定且与内腔相通，通过冷却水可以对发电机7进行有效的散热；其中，可以在第一连接管10或第二连接管11上安装有水泵，以实现对冷却水的泵送。
横板5上下贯穿设有与其转动连接的转动杆17，转动杆17位于螺旋管13的内部，且转动杆17上固定连接有多个搅拌杆18，转动杆17转动带动搅拌杆18转动，从而可以对换热水进行搅拌，使其换热后温度更加均匀；冷却箱4上贯穿设有第一管道12、第二管道14、第三管道15和第四管道16；具体的，第一管道12位于冷却箱4的上端，第二管道14和第三管道15均位于横板5的下方且相对设置，第四管道16位于横板5的上方；第一管道12与外部的换热水相连接；则第二管道14与第二管组相连通，第三管道15与第三管组相连通，第四管道16与工厂或生活用热水箱连接；其中第三管道15的内径大于第二管道14的内径，第四管道16的底部与横板5的底部相抵。
转动杆17与冷却箱4之间设有与第二管道14配合的传动机构，传动机构包括与冷却箱4内壁转动连接的短杆19，短杆19上固定连接有四个转动板20，转动板20与第二管道14相对设置，短杆19上固定连接有第一锥齿轮21，转动杆17的底部固定连接有第二锥齿轮22，第一锥齿轮21与第二锥齿轮22相啮合。
第四管道16的上端贯穿设有阀板37，阀板37与冷却箱4之间设有温控电机构温控电机构包括固定在冷却箱4上的固定块31，固定块31内设有滑动槽32，滑动槽32的内顶部固定连接有电磁铁33，滑动槽32内滑动连接有磁块35，磁块35与电磁铁33之间固定连接有弹簧34，磁块35的底部固定连接有连接块36，阀板37与连接块36的底部固定连接，磁块35与电磁铁33相对面的磁极极性相反。
电磁铁33与冷却箱4之间设有温控机构，温控机构固定在冷却箱4上的中空块23，中空块23内滑动连接有活塞25，活塞25与中空块23的内底部之间设有低沸点液体24，低沸点液体24为煤油等；活塞25的上端固定连接有导向杆26，导向杆26贯穿中空块23并与其滑动连接，导向杆26的上端固定连接有第一绝缘块27，第一绝缘块27上固定连接有第一电触片28，冷却箱4上固定连接有第二绝缘块29，第二绝缘块29的底部固定连接有第二电触片30，第二电触片30与第一电触片28正相对设置，第二电触片30与第一电触片28与电磁铁33电性连接。
本发明中，尾水通过小型水轮发电机组2后流向第二管道14内，第二管道14流出的尾水会冲击向转动板20上，从而可以实现转动板20和短杆19转动，进而实现第一锥齿轮21和第二锥齿轮22转动，的第二锥齿轮22转动带动转动杆17转动，转动杆17转动带动搅拌杆18转动，最终尾水通过第三管道15流出并流向大型水轮发电机机组1尾水管处；
需要注意的是，之前需要通过第一管道12向冷却箱4内注入换热水，如此转动杆17和搅拌杆18转动时，可以对换热水进行搅拌，在水泵的作用以及螺旋管3、圆筒6、异形不锈钢薄板9、第一连接管10和第二连接管11的配合下，可以实现冷却水的循环，在换热水的换热下，可以对螺旋管3内的冷却水进行换热，从而可以对发电机7进行有效的冷却，则转动杆17和搅拌杆18转动可以将换热的水与别处的换热水进行混合，从而可以使换热水受热更加均匀，也可以对冷却水进行更加有效的换热，从而对冷却水的换热效果更好；
随着换热水温度的增加，则低沸点液体24受热膨胀，从而带动活塞25向上移动，活塞25向上移动带动导向杆26、第一绝缘块27和第一电触片28向上移动，当第一电触片28与第二电触片30相抵时，则说明换热水已经达到需要的温度，此时电磁铁33通电，由于电磁铁33与磁块35相对面的磁极极性相反，因此，电磁铁33与磁块35向下，使得磁块35、连接块36和阀板37向上移动，如此第四管道16不再被堵住，如此换热水可以通过第四管道16流出，如此可以对换热水排出，可以用于生活或者工业；
待低沸点液体24温度降低时，则第一电触片28与第二电触片30分离，在弹簧34的作用下，阀板37再次封堵第四管道16，然后通过第一管道12箱冷却箱4内再次注入换热水，如此可以对冷却水进行冷却换热。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，包括大型水轮发电机机组(1)、小型水轮发电机组(2)和机组冷却系统(3)，所述大型水轮发电机机组(1)由多个发电机(7)组成，多个所述发电机(7)的外壁均设有多个散热翅(8)，所述大型水轮发电机机组(1)通过第一管组流向小型水轮发电机组(2)，所述小型水轮发电机组(2)通过第二管组流向机组冷却系统(3)，所述机组冷却系统(3)通过第三管组流向大型水轮发电机机组(1)，其特征在于，所述机组冷却系统(3)包括冷却箱(4)，所述冷却箱(4)的内部固定连接有横板(5)，所述横板(5)的上方设有螺旋管(13)，所述螺旋管(13)的两端分别固定连接有第一连接管(10)和第二连接管(11)，所述第一连接管(10)和第二连接管(11)的另一端共同固定连接有圆筒(6)，所述圆筒(6)内设有内腔，所述圆筒(6)的内壁固定连接有与发电机(7)和散热翅(8)相匹配的异形不锈钢薄板(9)，所述异形不锈钢薄板(9)与圆筒(6)的内壁密封固定且与内腔相通，所述横板(5)上下贯穿设有与其转动连接的转动杆(17)，所述转动杆(17)位于螺旋管(13)的内部，且所述转动杆(17)上固定连接有多个搅拌杆(18)，所述冷却箱(4)上贯穿设有第一管道(12)、第二管道(14)、第三管道(15)和第四管道(16)，所述转动杆(17)与冷却箱(4)之间设有与第二管道(14)配合的传动机构，所述第四管道(16)的上端贯穿设有阀板(37)，所述阀板(37)与冷却箱(4)之间设有温控电机构。
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述第一管道(12)位于冷却箱(4)的上端，所述第二管道(14)和第三管道(15)均位于横板(5)的下方且相对设置，所述第四管道(16)位于横板(5)的上方。
3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述传动机构包括与冷却箱(4)内壁转动连接的短杆(19)，所述短杆(19)上固定连接有四个转动板(20)，所述转动板(20)与第二管道(14)相对设置，所述短杆(19)上固定连接有第一锥齿轮(21)，所述转动杆(17)的底部固定连接有第二锥齿轮(22)，所述第一锥齿轮(21)与第二锥齿轮(22)相啮合。
4.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述温控电机构包括固定在冷却箱(4)上的固定块(31)，所述固定块(31)内设有滑动槽(32)，所述滑动槽(32)的内顶部固定连接有电磁铁(33)，所述滑动槽(32)内滑动连接有磁块(35)，所述磁块(35)与电磁铁(33)之间固定连接有弹簧(34)，所述磁块(35)的底部固定连接有连接块(36)，所述阀板(37)与连接块(36)的底部固定连接，所述电磁铁(33)与冷却箱(4)之间设有温控机构。
5.根据权利要求4所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述磁块(35)与电磁铁(33)相对面的磁极极性相反。
6.根据权利要求5所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述温控机构固定在冷却箱(4)上的中空块(23)，所述中空块(23)内滑动连接有活塞(25)，所述活塞(25)与中空块(23)的内底部之间设有低沸点液体(24)，所述活塞(25)的上端固定连接有导向杆(26)，所述导向杆(26)贯穿中空块(23)并与其滑动连接，所述导向杆(26)的上端固定连接有第一绝缘块(27)，所述第一绝缘块(27)上固定连接有第一电触片(28)，所述冷却箱(4)上固定连接有第二绝缘块(29)，所述第二绝缘块(29)的底部固定连接有第二电触片(30)，所述第二电触片(30)与第一电触片(28)正相对设置，所述第二电触片(30)与第一电触片(28)与电磁铁(33)电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述第三管道(15)的内径大于第二管道(14)的内径。
8.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组尾水余压供水冷却系统，其特征在于，所述第四管道(16)的底部与横板(5)的底部相抵。
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