一種節(jié)能型涼水塔風機驅動系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)能系統(tǒng),具體涉及一種利用循環(huán)水系統(tǒng)多余的揚程和流程,減少涼水塔風機用能且可以能量回收用以發(fā)電的節(jié)能型涼水塔風機驅動系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的涼水塔循環(huán)水系統(tǒng)主要由循環(huán)水泵、涼水塔、冷卻風機及其驅動用的電機和齒輪箱組成。在涼水塔的循環(huán)水泵系統(tǒng)設計時,對于循環(huán)水使用用戶的冷卻水需求量計算時,考慮到設備和系統(tǒng)管道的阻損,一般都要考慮一些設計余量,在循環(huán)水泵選型時還要考慮在此基礎上再乘1.1?1.3倍系數(shù),而在具體選型時往往很難湊巧選到參數(shù)完全一致的水泵,通常就會選擇揚程較大的水泵,所以循環(huán)水泵在使用時都存在著大量的富余揚程和流量。
[0003]在循環(huán)水泵使用過程中,普遍采用閥門調節(jié)的方式調節(jié)泵的流量。這種調節(jié)方法利用改變管道系統(tǒng)阻力的辦法,變更管道阻力特性曲線,以便獲得適合需要的工作點。關小閥門可以減少流量,但有相當一部分能量消耗在閥門上,雖然閥門的輸出達到了工況要求,但是能量的有效比例減少了,而損耗增加了。
[0004]在整個循環(huán)水系統(tǒng)中,每段水管、彎頭都有一定的阻力,冷卻塔的位置高低,用戶的阻力及壓力要求都會在系統(tǒng)中產(chǎn)生阻力,對于這些阻力的估算上并非十分精確,在實際的施工安裝過程中都會產(chǎn)生很大的偏差。根據(jù)這個初算的數(shù)值在選型水泵的揚程時,考慮更安全地滿足生產(chǎn)需求,就在克服所計算出的阻力數(shù)值的基礎上至少加15%的余量來選型。
[0005]因此,在實際涼水塔運行過程中總是存在一些多余揚程和流量,這部分能量就會被白白浪費。
[0006]目前,針對涼水塔節(jié)能技術,主要集中在循環(huán)水泵和冷卻風機節(jié)能兩個方面。
[0007]在風機節(jié)能方面,現(xiàn)有的方式主要是:一種用變頻器調速節(jié)能,一種用水輪機節(jié)會K。
[0008]變頻器節(jié)能是根據(jù)季節(jié)不同,調整改變風機轉速,來改變電機功率以達到節(jié)能效果。但水泵循環(huán)系統(tǒng)中都存在著大量的富余揚程和流量沒有被減少或利用。
[0009]水輪機節(jié)能,就是取消電動機和變速箱,用水輪機作為驅動風機的動力裝置。在水動風機冷卻塔中,是以水輪機取代電機作為風機動力源,利用循環(huán)水系統(tǒng)中富裕的能量來推動水輪機轉動。水輪機的輸出軸與風機直接相連,帶動風機旋轉抽風,完成氣水熱量交換,省去原來為風機提供動力的電機,達到節(jié)能的目的。通過水輪機后的水在剩余動能和勢能的作用下再流向布水器,完成布水。
[0010]但這種方式到了氣溫低的季節(jié)如冬季,氣溫低導致循環(huán)水的溫度本身較低,并不需要開動風機就能達到循環(huán)水使用用戶的要求,因此這部分能量并沒有得到回收利用而被白白浪費。另一方面,在氣溫高的季節(jié)如夏季,氣溫高導致循環(huán)水的溫度本身較高,可能出現(xiàn)循環(huán)泵余量不足,導致水輪機轉速達不到要求從而不足以達到冷卻效果。因此該技術使用上仍有局限性。
[0011]如專利CN103334863A,介紹了一種回收效率高的水輪機裝置,可以助力補償(夏季運行時)和能量回收發(fā)電(冬季運行時)。不足之處是它的能量回收發(fā)電必須在風機完全停止的情況下進行,造成在氣溫不太高的情況下如春秋季節(jié)并不能回收多余的能量,還是會造成能量浪費;另外,風機的速度調節(jié)需要通過管道上的閥門開度調節(jié)水流量和揚程來完成,這樣仍然存在著管道阻力損耗。
【發(fā)明內容】
[0012]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術現(xiàn)狀,提供一種結構簡單、節(jié)能效果好、回收效率高、適應性好、成本低的節(jié)能型涼水塔風機驅動系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種節(jié)能型涼水塔風機驅動系統(tǒng),包括水輪機、電動機、運動合成分解裝置、風機葉輪組及電氣儀表控制系統(tǒng),所述的水輪機渦殼的進水口與涼水塔進水管相連,水輪機渦殼的出水口與涼水塔分布管相連,所述的水輪機的動力輸出軸與所述的運動合成分解裝置相連,所述的運動合成分解裝置的輸出軸與所述的風機葉輪組相連,所述的運動合成分解裝置的輸入/輸出軸與所述的電動機連接,所述的電動機與所述的電氣儀表控制系統(tǒng)連接用于控制所述的電動機的轉速和轉向。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,風機葉輪組包括葉輪和齒輪變速箱,所述的齒輪變速箱的輸入軸與所述的運動合成分解裝置的輸出軸相連,所述的齒輪變速箱的輸出軸與所述的葉輪連接。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,所述的運動合成分解裝置包括殼體和設置在所述的殼體內的至少一級行星輪組,所述的行星輪組包括太陽輪、行星架、行星輪和外輪,所述的水輪機的動力輸出軸與所述的太陽輪連接,所述的運動合成分解裝置的輸出軸設置在所述的行星架上,所述的外輪與所述的輸入/輸出軸通過一組齒輪連接。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,所述的外輪與所述的輸入/輸出軸通過一組扇形齒輪連接。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,所述的風機葉輪組上還設置有測速傳感器,所述的測速傳感器與所述的電氣儀表控制系統(tǒng)連接將所述的葉輪的轉速信號傳送到所述的電氣儀表控制系統(tǒng)。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,所述的水輪機可以設置在涼水塔風筒內部或風筒外部。
[0019]通過本發(fā)明的節(jié)能型涼水塔風機驅動系統(tǒng),涼水塔進水管內的高速熱水沖擊水輪機中的水輪葉;水輪葉受到的沖擊力旋轉,從而將水能轉化為動能向外部設備傳輸,通過運動合成分解裝置,將動能按一定比例傳遞給風機葉輪組和電動機。流入水輪機的高速熱水對水輪葉進行沖擊后,流入與水輪機出水口相連的冷卻塔分布管進行冷卻循環(huán)使用。
[0020]本發(fā)明的節(jié)能型涼水塔風機驅動系統(tǒng),在風機葉輪組上還設置有測速傳感器,用來檢測葉輪的轉速,測速傳感器與電氣儀表控制系統(tǒng)連接將葉輪的轉速信號傳送到電氣儀表控制系統(tǒng)。電儀控制系統(tǒng)主要由PLC、逆變器、整流回饋單元組成,主要實現(xiàn)調節(jié)電動機轉速和轉向以及將回收能量反饋到電網(wǎng)。電氣儀表控制系統(tǒng)根據(jù)接受的轉速信號,水的進出溫度差設定值,來調整電動機的轉速,從而改變葉輪的轉速。也可以根據(jù)葉輪轉速設定值,來調整電動機的轉速。從而不需要通過調節(jié)涼水塔入水管與布水管上的閥門控制水輪機的入水流量,大大減少了管道阻力損耗,提高了能量回收效率和系統(tǒng)適應性,徹底解決了氣溫變化對涼水塔節(jié)能的影響。
[0021]本發(fā)明中,運動合成分解裝置的輸入/輸出軸與電動機相聯(lián),用來為風機輸入動力,或將水輪機動量輸出,通過電動機轉換成電能。本發(fā)明的運動合成分解裝置設置有三根傳動軸,一根為輸入軸,一根為輸出軸,另一根為輸入/輸出軸。本發(fā)明的運動合成分解裝置可以由行星輪組成,如可以由多級行星輪組成,也可以由齒輪組與行星輪組合而成,或由各類齒輪、液力變速裝置組合而成。
[0022]本發(fā)明中,水輪機可以安裝在傳統(tǒng)的涼水塔齒輪變速箱位置,也可安裝在涼水塔風筒的外部,根據(jù)具體情況而定。
[0023]與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0024]1、節(jié)能效果好、回收效率高、適應性好,徹底解決了氣溫變化對節(jié)能的影響。實現(xiàn)了真正的100%能量使用,可以實現(xiàn)風機的無級調速。
[0025]天氣溫度高時,水輪機回收的能量不足以提供風機葉輪組足夠的動力,葉輪轉速達不到要求,水冷卻達不到設計要求時,這部分不足的能量將由電動機通過運動合成分解裝置將動力傳遞到風機葉輪組,來提高葉輪轉速。
[0026]當溫度下降,以水輪機提供的風機葉輪組額定轉速為界,當葉輪所需要轉速低于該轉速時,通過運動合成分解裝置將水輪機提供出的多余能量傳遞給電動機,此時的電動