CN216950655U - 一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，涉及水轮机技术领域，包括冷却塔，冷却塔的内腔顶部转动安装有风机，风机的转动轴通过锥齿轮连接有传动轴，传动轴的另一端连接有混动适配器，混动适配器的另一端连接有辅助电机；冷却塔的顶部外侧安装有卧式水轮机，水轮机的输出轴与混动适配器连接，水轮机进水端与冷却塔的回水管连接，卧式水轮机的出水端与冷却塔的喷头管道的进水口连接。本实用新型通过设置水轮机、辅助电机，在工作时，夏天时，水轮机提供的动力不够，则辅助电机转动将动力传输给传动轴，增加传动轴的转速，使得风机正常工作，实现对冷却塔的正常降温。冬天时，拆掉传动轴将动力传递给辅助电机实现发电。

Description

一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机

技术领域

本实用新型水轮机技术领域，具体为一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机。

背景技术

在工业循环水系统中，系统回水往往有一定的回水压力，一般通过适当关闭系统的回水阀门来消耗，冷却塔用水轮机是利用循环水系统中的回水富余压力带动冷却塔风机转动，从而取代原来的冷却塔电机，达到节能效果。

对于回水富余能量不足以驱动风机达到原来的转速，达不到所需要的降温效果，经常采用的一种方法是利用外置混动水轮机驱动风机达到原转速，即利用外部电机对水轮机的输出动力进行辅助，使得风机达到原来的转速，实现较好的降温效果。

而根据工业循环水系统的降温特点，很多系统在冬天时不需要开启风机，目前的外置混动水轮机的就不能达到节能效果。

由于冷却塔电机一般是4极1480rpm，因此如果直接把水轮机连接在冷却塔上，并带动风机转动，会使得水轮机的比转速提高，会造成水轮机的汽蚀性能下降和稳定性下降的问题，导致水轮机的工作寿命比较短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，包括冷却塔，所述冷却塔的内腔顶部转动安装有风机，所述风机的转动轴通过锥齿轮连接有传动轴，所述传动轴的另一端连接有混动适配器，所述混动适配器的另一端连接有辅助电机；

所述冷却塔的顶部外侧安装有卧式水轮机，所述卧式水轮机的输出轴与混动适配器连接，所述卧式水轮机进水端与冷却塔的回水管连接，卧式水轮机的出水端与冷却塔的喷头管道的进水口连接。

优选的，还包括变频控制柜，所述变频控制柜的内部安装有四象限变频器，四象限变频器与电机的外接电线连接；

在冬天天气比较冷的情况下，不要对冷却塔的水进行降温时，拆掉传动轴，断开混动适配器与传动轴的连接，动力便不能传递给风机，而将动力传递给辅助电机，由于是四象限变频器，变频器可以接受电机的输入电流，并把电机的发电功率输入到电网里，实现发电。

优选的，所述冷却塔的回水管与冷却塔的喷头管道的进水口连接，且卧式水轮机进水端和出水端之间的回水管上安装有旁通阀门。

优选的，所述传动轴与混动适配器的输出轴之间通过联轴器连接。

优选的，所述冷却塔的侧面还安装有转速变频控制柜，所述转速变频控制柜的内部安装有变频器，变频器连接有外部供电线，且电线上安装有断路器和电机开关，所述变频器的另一端通过导线连接有辅助电机。

优选的，所述卧式水轮机上安装有振动传感器和温度传感器，且振动传感器和温度传感器通过电线与转速变频控制柜连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置水轮机、辅助电机，在工作时，如果水轮机提供的动力不够，则辅助电机转动将动力传输给传动轴，增加传动轴的转速，使得风机正常工作，实现对冷却塔的正常降温，而且采用了混动适配器，把水轮机的设计转速从1480rpm降低到980rpm甚至更低，从而大大降低了水轮机的比转速，提高了水轮机的汽蚀性能和水轮机的稳定性。

根据工业循环水系统的降温特点，在冬天不需要开启风机时，可以拆掉风扇叶，水轮机可以驱动发电机发电。

附图说明

图1为本实用新型水轮机与冷却塔安装示意图；

图2为本实用新型整体结构示意图；

图3为本实用新型水轮机和卧式水轮机的俯视图；

图4为本实用新型水轮机和卧式水轮机的侧视图。

图中：1、风机；2、传动轴；3、卧式水轮机；4、旁通阀门；5、混动适配器；6、辅助电机；7、断路器；8、电机开关；9、转速变频控制柜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实施例提供了一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，包括冷却塔，冷却塔的内腔顶部转动安装有风机1，风机1的转动轴通过锥齿轮连接有传动轴2，传动轴2的另一端连接有混动适配器5，混动适配器5可以将动力通过转动轴2传递给给风机，带着风机1转动，混动适配器5的另一端连接有辅助电机6。

辅助电机6为永磁电机，可以将动力传递给混动适配器5，混动适配器为齿轮组成的减速器，其中混动适配器与水轮机输出轴连接部位采用锥齿轮连接，而其他的齿轮采用直齿轮或者斜齿轮。

冷却塔的顶部外侧安装有卧式水轮机3，水轮机3的输出轴与混动适配器5连接，水轮机3进水端与冷却塔的回水管连接，

冷却塔的回水管中的水进入到卧式水轮机3中，进入到水轮机3中的水可以带着输出轴转动，从而将水轮机3的动力传递给混动适配器5，混动适配器5通过传动轴2将动力传递给风机1，从而带着风机1转动，实现对冷却塔的降温。

由于冷却塔电机一般是4极1480rpm，采用了混动适配器，把水轮机的设计转速从1480rpm降低到980rpm甚至更低，从而大大降低了水轮机的比转速，提高了水轮机的汽蚀性能和水轮机的稳定性。

水轮机3的出水端与冷却塔的喷头管道的进水口连接。从出水端流出的水经过水轮机3水头的作用，其压力下降，直接流入到喷头管道中喷出降温。

冷却塔的回水管与冷却塔的喷头管道的进水口连接，且水轮机3进水端和出水端之间的回水管上安装有旁通阀门4，旁通阀门4可以通过其开闭的大小，控制进入到水轮机3的水流量，可以控制其输出轴的转速。

传动轴2与混动适配器的输出轴之间通过联轴器连接，可以比较方便的将传动轴2与输出轴分开，断开与风机1之间的动力。

冷却塔的侧面还安装有转速变频控制柜9，转速变频控制柜9的内部安装有变频器，变频器为四象限变频器，而且电线上安装有断路器7和电机开关8，变频器的另一端通过导线连接有辅助电机6，变频器连接有外部供电线，外部电力通过变频器将动力传递给辅助电机6，使得辅助电机6工作。转速变频控制柜9还通过电机控制线与电机开关8连接

断路器7对电路具有保护的作用，可以避免电路过载。电机开关8可以通过控制电机电路的通断控制辅助电机的工作。

变频器可以通过变电路输出的频率从而改变辅助电机6的转速。当冷却塔需要的风量不大时风机仅由水轮机带动，当夏季气温升高，需要风量增加时，通过变频器开启永磁电机作为辅助动力，可根据冷却塔对风量大小变化的要求，通过变频器适当调节风机的转速。

本实施例中，通过设置电机开关8，采用超多级永磁电机配四象限变频器，在夏天时电机为动力装置，可根据冷却塔对温降的要求，通过变频转速变频控制柜，实现电机的开关和调速。

在冬天天气比较冷的情况下，不要对冷却塔的水进行降温时，拆掉传动轴12，断开混动适配器5与传动轴2的连接，动力便不能传递给风机。而将动力传递给辅助电机，由于是四象限变频器，变频器可以接受电机的输入电流，并把电机的发电功率输入到电网里，实现发电。

目前的外置混动水轮机的电机只有动力功能，电机功率的选配也是根据水轮机输出功率和原电机的实际功率的相差值选配的，无法实现发电功能。

目前的外置混动水轮机的电机只有动力功能，电机功率的选配也是根据水轮机输出功率和原电机的实际功率的相差值选配的，无法实现发电功能。

设原来风机轴功率为P₀，水轮机输出功率为P₁，补偿电机轴功率为P₂，则：

P₂＝P₀-P₁

考虑到有些情况下需要适当提高降温效果，可以通过适当提高风机转速，也即适当提高配备的辅助电机功率P₂，从而提高P₀，达到提高降温效果的目的。

由于水轮机高效转速区有一定的范围，一般在最高效转速的上下12％范围内变化，所以水轮机单驱动转速不应该低于双驱动转速的76％，设风机单动功率为p₁，混动总功率为P₂，单动转速为n1，双动转速为n2，辅助电机功率为P，则：

所以辅助电机功率不应该超过总功率的44％，超过水轮机功率的1.27倍。可以选择合适辅助电机进行辅助工作。

电机选配是根据水轮机的输出功率与水轮机输出功率和原电机的实际功率的相差值的较大值选配的，从而实现电机同时满足辅助电机和发电的功能。

由于永磁电机启动一般是通过变频器从零赫兹开始，电机从静止开始提速启动，本专利一般是水轮机先行启动，达到一定的转速，电机启动前已经有一定的转速，电机启动方法为，变频器的起始频率根据测得的转速输入而得，使得电机的启动更加快捷。

卧式水轮机3上安装有振动传感器和温度传感器，且振动传感器和温度传感器通过电线与转速变频控制柜9连接，振动传感器和温度传感器可以用来检测卧式水轮机3的工作情况。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，包括冷却塔，所述冷却塔的内腔顶部转动安装有风机(1)，其特征在于：所述风机(1)的转动轴通过锥齿轮连接有传动轴(2)，所述传动轴(2)的另一端连接有混动适配器(5)，所述混动适配器(5)的另一端连接有辅助电机(6)；

所述冷却塔的顶部外侧安装有卧式水轮机(3)，所述水轮机(3)的输出轴与混动适配器(5)连接，所述水轮机(3)进水端与冷却塔的回水管连接，水轮机(3)的出水端与冷却塔的喷头管道的进水口连接。

2.根据权利要求1所述的一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，其特征在于：还包括变频控制柜(9)，所述变频控制柜(9)的内部安装有四象限变频器，四象限变频器与电机的外接电线连接；

在冬天天气比较冷的情况下，不要对冷却塔的水进行降温时，拆掉传动轴，断开混动适配器与传动轴的连接，动力便不能传递给风机，而将动力传递给辅助电机，由于是四象限变频器，变频器可以接受电机的输入电流，并把电机的发电功率输入到电网里，实现发电。

3.根据权利要求1所述的一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，其特征在于：所述冷却塔的回水管与冷却塔的喷头管道的进水口连接，且卧式水轮机(3)进水端和出水端之间的回水管上安装有旁通阀门(4)。

4.根据权利要求1所述的一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，其特征在于：所述传动轴(2)与混动适配器的输出轴之间通过联轴器连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，其特征在于：所述冷却塔的侧面还安装有转速变频控制柜(9)，所述转速变频控制柜(9)的内部安装有变频器，变频器连接有外部供电线，且电线上安装有断路器(7)和电机开关(8)，所述变频器的另一端通过导线连接有辅助电机(6)。

6.根据权利要求5所述的一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，其特征在于：所述转速变频控制柜(9)还通过电机控制线与电机开关(8)连接。

7.根据权利要求5所述的一种带动力发电两用电机的冷却塔专用外置式水轮机，其特征在于：所述卧式水轮机(3)上安装有振动传感器和温度传感器，且振动传感器和温度传感器通过电线与转速变频控制柜(9)连接。

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