CN204359033U - 一种水电站循环冷却水的节能电控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种水电站循环冷却水的节能电控系统，包括循环水池、尾水循环冷却器以及机组，尾水循环冷却器安装在尾水中，在尾水循环冷却器的热流体进口与循环水池之间设置有循环泵，机组内部安装有冷却器，尾水循环冷却器的冷流体出口与冷却器的冷流体进口连通，冷却器的热流体出口与循环水池的进水口连通；针对水泵电机始终处于一个单独的频率，进而导致无论是汛期还是枯水期，水泵电机的负荷不会发生变化，使得水泵电机的耗电量相对于水泵电机的实际冷却效果不经济，本实用新型在PLC控制柜以及变频器的调节下，实现循环泵在不同流量中的不同功率，进一步减小循环泵的工作负荷，提高循环冷却效率的同时降低冷却成本。

Description

一种水电站循环冷却水的节能电控系统

技术领域

本实用新型涉及水电站节能领域，具体是指一种水电站循环冷却水的节能电控系统。

背景技术

水电站机组在运行过程中，会散发出大量的热量。这些热量必须被带离机组，机组才能安全可靠的运行。汛期河水水质差，不能满足机组冷却水的要求，所以目前有很多电站采用循环冷却技术供水系统，以彻底解决水质问题。循环冷却技术供水系统中，需要水泵提供动力，电机在任何工况下都是一个频率，耗用厂用电较多。例如，在寒冷的冬季，河水温度极低，此时由于枯水期水量的减少，水泵电机的负荷也低，此时机组需要的冷却水量也较少，水泵电机的耗电量不变，对电站来讲，并不经济。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水电站循环冷却水的节能电控系统，根据不同工况下机组的需水量，对水泵的电机频率进行调节，从而达到节能的目的。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种水电站循环冷却水的节能电控系统，包括通过水管依次连通的循环水池、尾水循环冷却器以及机组，且循环水池、尾水循环冷却器以及机组构成闭合回路，所述尾水循环冷却器安装在尾水中，且在尾水循环冷却器的热流体进口与循环水池之间设置有循环泵，所述机组内部安装有冷却器，尾水循环冷却器的冷流体出口与冷却器的冷流体进口连通，冷却器的热流体出口与循环水池的进水口连通；还包括相互电连接的PLC控制柜与变频器，所述变频器与循环泵连接，在尾水中安装有水温传感器，且水温传感器与PLC控制柜连接。针对现有技术中，循环冷却技术供水系统中，水泵电机始终处于一个单独的频率，进而导致无论是汛期还是枯水期，水泵电机的负荷不会发生变化，使得水泵电机的耗电量相对于水泵电机的实际冷却效果不经济，申请人通过长期研究，通过设置与机组相互连接的循环水池、尾水循环冷却器，在PLC控制柜以及变频器的调节下，实现循环泵在不同流量中的不同功率，进一步减小循环泵的工作负荷，提高循环冷却效率的同时降低冷却成本；

本实用新型在工作时，尾水循环冷却器放置在尾水环境中，所述尾水即为河水等常温流动介质，当河水在枯水季时，其水温较低，机组中用于冷却降温的液体介质在自身冷却器的初次升温后流入循环水池后，在循环泵的牵引驱动下进入后尾水循环冷却器中，携带大量热能的液体介质通过尾水循环冷却器与河水进行热交换后，再次进入到机组中用于对机组的冷却，而同样处于河水中的水温传感器将尾水循环冷却器附近的水温检测出来，传感器可以给出4~20mA的电流信号，该信号在PLC控制柜上显示为温度，当温度偏低时PLC控制柜将信号传输至变频器，变频器可直接调节循环泵的功率，进而减小循环水池中的液体介质的输出量，以此调节机组的冷却循环过程；当河水在汛期时，其水流量较大，液体介质在通过尾水循环冷却器与河水之间的热交换工序后，水温传感器将尾水循环冷却器附近的水温检测出来，传感器可以给出4~20mA的电流信号，该信号在PLC控制柜上显示为温度，当温度偏高时PLC控制柜将信号传输至变频器，变频器可直接调节循环泵的功率，进而增加循环水池中的液体介质的输出量，以此加快机组的冷却循环过程，最终实现循环泵在不同流量的条件下的不同工况，降低循环泵的工作负荷，节约机组的循环冷却成本。

进一步地，还包括负荷监控传感器，所述负荷监控传感器分别与机组、PLC控制柜连接。机组负荷根据河水的水流大小来决定，当在枯水季时机组的工作负荷较小，且需要实现冷却降温作用的循环泵的功率也偏小，而现有技术中的循环泵的功率始终恒定不变，即造成了较大的能源浪费，本实用新型在机组上安装有负荷监控传感器，且该负荷监控传感器与PLC控制柜连接，此时负荷监控传感器将其检测出的机组工作负荷传送至PLC控制柜，PLC控制柜再通过变频器降低循环泵的功率，使循环泵适应河水小水量时的低功率工作状态，进而达到节能的目的。

进一步地，所述尾水循环冷却器包括多个并联的冷却功率依次减小的尾水冷却器，且尾水冷却器的热流体进口与循环泵连通，尾水冷却器的冷流体出口与冷却器的冷流体进口连通。所述多个并联的尾水冷却器分别对应循环泵工作在不同频率下所牵引的冷却液体的流量Q，即大流量Q对应大冷却功率的尾水冷却器、中流量Q对应中冷却功率的尾水冷却器以及小流量Q对应小冷却功率的尾水冷却器，以此来解决在当在枯水季机组工作负荷较小且冷却液体的流量减小时，冷却液体在冷却管中的流速会降低，进而影响换热效果的问题。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型当河水在枯水期时，其尾水温度低，液体介质在通过尾水循环冷却器与河水之间的热交换工序后，水温传感器将尾水循环冷却器附近的水温检测出来，传感器可以给出4~20mA的电流信号，该信号在PLC控制柜上显示为温度，当温度偏低时PLC控制柜将信号传输至变频器，变频器可直接调节循环泵的功率，进而减小循环水池中的液体介质的输出量，以此加快机组的冷却循环过程，最终实现循环泵在不同尾水温度的条件下的不同工况，降低循环泵的工作负荷，节约机组的循环冷却成本；

2、本实用新型当遇到枯水期时，机组的工作负荷因水量的降低而减小，且机组自身产生热量较小，此时需要的水泵流量也小，同样的机组上安装的负荷监控传感器将其检测出的机组工作负荷传送至PLC控制柜，PLC控制柜再通过变频器提高循环泵的功率，使循环泵适应机组低负荷的工作状态，进而达到节能的目的；

3、本实用新型多个并联的尾水冷却器中的一组分别对应不同循环泵工作时所牵引的冷却液体的流量Q，即大流量Q对应大冷却功率的尾水冷却器、中流量Q对应中冷却功率的尾水冷却器以及小流量Q对应小冷却功率的尾水冷却器，以此来解决在当在枯水季机组工作负荷较小且冷却液体的流量减小时，冷却液体在冷却管中的流速会降低，进而影响换热效果的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1—循环水池；2—循环泵；3—尾水循环冷却器；4—尾水；5—水温传感器；6—机组；7—负荷监控传感器；8—PLC控制柜；9—变频器；10—冷却器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例包括通过水管依次连通的循环水池1、尾水循环冷却器3以及机组6，且循环水池1、尾水循环冷却器3以及机组6构成闭合回路，所述尾水循环冷却器3安装在尾水4中，且在尾水循环冷却器3的热流体进口与循环水池1之间设置有循环泵2，所述机组6内部安装有冷却器10，尾水循环冷却器3的冷流体出口与冷却器10的冷流体进口连通，冷却器10的热流体出口与循环水池1的进水口连通；还包括相互电连接的PLC控制柜8与变频器9，所述变频器9与循环泵2连接，在尾水4中安装有水温传感器5，且水温传感器5与PLC控制柜8连接；还包括负荷监控传感器7，所述负荷监控传感器7分别与机组6、PLC控制柜8连接。

本实用新型在工作时，尾水循环冷却器3放置在尾水4环境中，所述尾水4即为河水等常温流动介质，当河水在枯水季时，其水温较低，机组6中用于冷却降温的液体介质在自身冷却器10的初次升温后流入循环水池1后，在循环泵2的牵引驱动下进入后尾水循环冷却器3中，携带大量热能的液体介质通过尾水循环冷却器3与河水进行热交换后，再次进入到机组6中用于对机组6的冷却，而同样处于河水中的水温传感器5将尾水循环冷却器3附近的水温检测出来，传感器可以给出4~20mA的电流信号，该信号在PLC控制柜8上显示为温度，当温度偏低时PLC控制柜8将信号传输至变频器9，变频器9可直接调节循环泵2的功率，进而减小循环水池1中的液体介质的输出量，以此减小冷却器10中的流量，从而达到节能的目的；

其中，机组6负荷根据河水的水流大小来决定，当在枯水季时机组6的工作负荷较小，且需要实现冷却降温作用的循环泵2的功率也偏小，而现有技术中的循环泵2的功率始终恒定不变，即造成了较大的能源浪费，本实用新型在机组6上安装有负荷监控传感器7，且该负荷监控传感器7与PLC控制柜8连接，此时负荷监控传感器7将其检测出的机组6工作负荷传送至PLC控制柜8，PLC控制柜8再通过变频器9降低循环泵2的功率，使循环泵2适应尾水4小水量时的低功率工作状态，进而达到节能的目的。

实施例2

如图1所示，本实施例在实施例1的基础之上，具体地，将尾水4的温度进行分段，河水温度最高一般为18℃，设计时，可按5℃进行分段，即13~18℃对应流量Q₁，8~13℃对应流量Q₂，8℃以下对应流量Q₃，当水温传感器5检测到尾水4的温度为13~18℃时，说明尾水的温度较高，与循环水池中的水的温差较小，传热不好，经过尾水冷却器内的热流体在高温河水下冷却后的温度较高，该流体进入机组冷却器后，对机组传热不好，需要循环泵提供最大流量Q₁，此时PLC控制柜8以及变频器9控制循环泵2增加其功率进而增大循环水池1中向尾水冷却器中的冷却液体输出量；当水温传感器5检测到尾水4的温度8℃以下时，说明尾水4中的水流温度低，与循环水池中的水的温差较大，传热好，经过尾水冷却器内的热流体在低温河水下冷却后的温度较低，该低温流体进入机组冷却器后，对机组传热好，需要循环泵提供小流量Q₃，此时PLC控制柜8以及变频器9控制循环泵2降低其功率进而减小循环水池1中向尾水冷却器中的冷却液体输出量；如此根据尾水4温度来调节流量，从而达到节能的目的。同时根据负荷监控传感器7对机组6负荷的检测，将机组6的负荷分段，高负荷即工作负荷达75%~100%对应流量Q₄，一般负荷即工作负荷达50%~75%对应流量Q₅，小负荷即工作负荷达50%以下应流量Q₆；当机组6达到高负荷时，PLC控制柜8以及变频器9会调节循环泵2加大其工作输出，直至通过尾水冷却器中的冷却水流量达到Q₄，以此类推，当机组6负荷为50%~75%时，循环泵2输出的冷却水流量会达到相应的Q₅，当机组6负荷为50%以下时，循环泵2输出的冷却水流量会达到相应的Q₆，进而有效利用机组6的工作情况来调节循环泵2的工作输出量，达到节能的目的。

所述尾水循环冷却器3包括多个并联的冷却功率依次减小的尾水冷却器，且尾水冷却器的热流体进口与循环泵2连通，尾水冷却器的冷流体出口与冷却器10的冷流体进口连通。多个并联的尾水冷却器中的一组分别对应不同循环泵2工作时所牵引的冷却液体的流量Q，即大流量Q₁和Q₄对应大冷却功率的尾水冷却器、中流量Q₂和Q₅对应中冷却功率的尾水冷却器，以及小流量Q₃和Q₆对应小冷却功率的尾水冷却器，以此来解决在当在枯水季机组6工作负荷较小且冷却液体的流量减小时，冷却液体在冷却管中的流速会降低，进而影响换热效果的问题。

进一步地，所述尾水循环冷却器3也可以为几个水量和功率相同的尾水冷却器并联设置，同样能够实现冷却水的换热。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水电站循环冷却水的节能电控系统，包括通过水管依次连通的循环水池（1）、尾水循环冷却器（3）以及机组（6），且循环水池（1）、尾水循环冷却器（3）以及机组（6）构成闭合回路，其特征在于：所述尾水循环冷却器（3）安装在尾水（4）中，且在尾水循环冷却器（3）的热流体进口与循环水池（1）之间设置有循环泵（2），所述机组（6）内部安装有冷却器（10），尾水循环冷却器（3）的冷流体出口与冷却器（10）的冷流体进口连通，冷却器（10）的热流体出口与循环水池（1）的进水口连通；还包括相互电连接的PLC控制柜（8）与变频器（9），所述变频器（9）与循环泵（2）连接，在尾水（4）中安装有水温传感器（5），且水温传感器（5）与PLC控制柜（8）连接。

2.根据权利要求1所述的一种水电站循环冷却水的节能电控系统，其特征在于：还包括负荷监控传感器（7），所述负荷监控传感器（7）分别与机组（6）、PLC控制柜（8）连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种水电站循环冷却水的节能电控系统，其特征在于：所述尾水循环冷却器（3）包括多个并联的冷却功率依次减小的尾水冷却器，且尾水冷却器的热流体进口与循环泵（2）连通，尾水冷却器的冷流体出口与冷却器（10）的冷流体进口连通。