一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔，它包括帶有回水管和出水管的冷卻塔主體、風(fēng)機、水輪機、電動機、齒輪、調(diào)速器、支架、測溫傳感器、測速傳感器，其中：風(fēng)機與水輪機連接，電動機與調(diào)速器連接，回水管和出水管上分別設(shè)置測溫傳感器，水輪機輸出軸和調(diào)速器的輸出軸上分別設(shè)置測速傳感器，其特征在于還包括飛輪裝置通過鏈條與調(diào)速器連接，儲能動力源裝置與電動機連接，儲能動力源裝置由超級電容器與蓄電池并聯(lián)組成，測溫傳感器和測速傳感器的信號輸入智能控制器，由智能控制器分別控制調(diào)速器和儲能動力源裝置。本發(fā)明具有采用儲能動力源驅(qū)動與運行冷卻塔的雙控優(yōu)點，確保冷卻塔節(jié)能降耗，提高冷卻塔運行的效能。
【專利說明】一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻塔，特別是涉及一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔。
【背景技術(shù)】
[0002]冷卻塔是運用熱交換原理，通過將高溫水與低溫空氣的對流交換從而實現(xiàn)降低水溫的一種熱交換設(shè)備。在電力、石油、化工、冶金等許多工業(yè)以及商業(yè)服務(wù)業(yè)中都采用了冷卻塔設(shè)備，冷卻塔的應(yīng)用范圍十分廣泛，然而冷卻塔設(shè)備在熱交換過程中的耗能極大，如何降低冷卻塔運行的能耗對緩解當今能源供求緊張的矛盾將發(fā)揮重要的作用。公知的冷卻塔驅(qū)動運行方式包括電驅(qū)動、水驅(qū)動和水電雙動力驅(qū)動三大類，其中:電驅(qū)動是由電機驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機運轉(zhuǎn)，冷卻塔風(fēng)機需要消耗大量的電能，冷卻塔運行的經(jīng)濟性很差；水驅(qū)動是指利用循環(huán)冷卻水出口的富裕水頭，通過水輪機來驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機運轉(zhuǎn)，亦稱之為水動風(fēng)機冷卻塔，但在實際運行中必然會出現(xiàn)因水輪機驅(qū)動能量不足而不能滿足冷卻塔風(fēng)機運行的需求等問題；水電雙動力驅(qū)動是在水驅(qū)動不足的狀態(tài)下，用電驅(qū)動來補償，以保證冷卻塔風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)，但實際電能消耗仍然較大。
[0003]中國專利申請201210056352.X公開了 “一種冷卻塔水電混合動力裝置”，該裝置通過去掉主電機，在冷卻塔風(fēng)筒外原電機位置安裝了由水輪機和動力補差的輔助電機組成水電一體機裝置，雖然該方案可充分利用水輪機的動能來節(jié)約大功率主電機的能耗，又能在水輪機動能不足的情況下通過小功率補充電機來保證水電一體裝置的正常運轉(zhuǎn)，但是該方案仍然存在以下不足:一是實際電能消耗仍然較大，且使用白天動力電的運行成本很高；二是冷卻塔運行系統(tǒng)缺乏智能控制，整體運行效能不高，三是缺少水電雙動力交替驅(qū)動轉(zhuǎn)換裝置，使冷卻塔運行的可靠性降低。
[0004]如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為當今冷卻塔【技術(shù)領(lǐng)域】中亟待解決的重大難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔，本發(fā)明具有采用儲能動力源驅(qū)動與運行冷卻塔的雙控優(yōu)點，確保冷卻塔節(jié)能降耗，提高冷卻塔運行的效能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出的一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔，它包括帶有回水管和出水管的冷卻塔主體、風(fēng)機、水輪機、電動機、齒輪、調(diào)速器、支架、測溫傳感器、測速傳感器，其中:風(fēng)機與水輪機連接，電動機設(shè)置在與冷卻塔主體固接的支架上，電動機與調(diào)速器連接，回水管和出水管上分別設(shè)置測溫傳感器，水輪機輸出軸和調(diào)速器的輸出軸上分別設(shè)置測速傳感器，其特征在于還包括飛輪裝置、儲能動力源裝置和智能控制器，飛輪裝置通過鏈條與調(diào)速器連接，儲能動力源 裝置與電動機連接，儲能動力源裝置由超級電容器與蓄電池并聯(lián)組成，測溫傳感器和測速傳感器的信號輸入智能控制器，由智能控制器分別控制調(diào)速器和儲能動力源裝置。[0007]本發(fā)明的工作原理是:首先，本發(fā)明巧妙地發(fā)揮儲能動カ源裝置可夜間存儲電能和白天釋放電能的作用，既可解決白天用電緊張而夜間用電有富裕的難題，又可以夜間用電成本低來解決冷卻塔能耗大的難題；其次，在智能控制器的控制下，發(fā)揮儲能動カ源裝置中超級電容器與蓄電池并聯(lián)工作的作用，當水輪機動力不能滿足要求吋，由超級電容器向電動機提供強大的起動電流帶動電動機轉(zhuǎn)動，當電動機轉(zhuǎn)動正常后即改由蓄電池提供較小的電流支持電動機正常運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)冷卻塔的平穩(wěn)運行；其三，在水輪機及電動機共同驅(qū)動冷卻塔裝置的風(fēng)機運行中，智能控制器通過實時分析水輪機轉(zhuǎn)速、電動機轉(zhuǎn)速、回水溫度、出水溫度，對調(diào)速器實時控制，智能分配水輪機與電動機各自的功率輸出，在確保冷卻塔所需要的風(fēng)量的同時最大限度地達到節(jié)能的目的；其四，本發(fā)明設(shè)置的飛輪裝置將可使電動機與水輪機實時交替轉(zhuǎn)換投入或者退出運行。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點在于:ー是在保留現(xiàn)有水電雙動カ驅(qū)動的基礎(chǔ)上，更進ー步發(fā)揮了儲能動力源驅(qū)動與運行冷卻塔的雙控優(yōu)點，凸顯節(jié)能降耗效果顯著，冷卻塔耗能運行成本再降低30%以上；ニ是發(fā)揮了 PID智能控制器對整個冷卻塔系統(tǒng)的智能控制，確保冷卻塔運行效能的最優(yōu)化；三是飛輪裝置起到了將電動機與水輪機快速交替轉(zhuǎn)換并平穩(wěn)地投入或者退出運行的作用，確保了冷卻塔裝置的可靠運行。本發(fā)明適合于在電力、制冷、石油、化工、冶金以及商業(yè)服務(wù)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明提出的一種儲能動カ源驅(qū)動與運行的冷卻塔的主視剖面示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明提出的儲能動力源裝置的方框示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明提出的飛輪裝置的主視剖面示意圖。
[0012]圖4是本發(fā)明提出的飛輪裝置的俯視半剖面示意圖。
[0013]圖5是本發(fā)明提出的智能控制器控制出水溫度的工作原理示意圖。
[0014]圖6是本發(fā)明提出的智能控制器控制儲能動カ源裝置的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進ー步的詳細說明。
[0016]結(jié)合圖1，本發(fā)明提出的一種儲能動カ源驅(qū)動與運行的冷卻塔，它包括帶有回水管
(10)和出水管(11)的冷卻塔主體(1)、風(fēng)機(2)、水輪機(3)、電動機(4)、齒輪(5)、調(diào)速器
(6)、支架(7)、測溫傳感器(8)、測速傳感器(9)，飛輪裝置(12)、鏈條(13)、儲能動力源裝置和智能控制器(16)，其中:風(fēng)機(2)與水輪機(3)連接，電動機(4)設(shè)置在與冷卻塔主體(1)固接的支架(7)上，電動機(4)與調(diào)速器(6)連接，回水管(10)和出水管(11)上分別設(shè)置測溫傳感器(8)，水輪機(3)輸出軸和調(diào)速器(6)的輸出軸上分別設(shè)置測速傳感器(9)，飛輪裝置(12)通過鏈條(13)與調(diào)速器(6)連接，儲能動力源裝置與電動機(4)連接，儲能動力源裝置由超級電容器(14)與蓄電池(15)并聯(lián)組成，測溫傳感器(8)和測速傳感器(9)的信號輸入智能控制器(16)，由智能控制器(16)分別控制調(diào)速器(6)和儲能動力源裝置。本發(fā)明進ー步的優(yōu)選方案是:飛輪裝置(12)包括外套(17)、芯子(18)、平檔(19)、絲檔(20)、芯子墊圈(21)、千斤(22)、千斤彈簧(23)、鋼球(24)和內(nèi)齒(25)，其中:外套(17)通過鋼球(24)與芯子(18)滑動連接，平檔(19)通過絲檔(20)和芯子墊圈(21)與芯子(18)固定連接，千斤(22)與千斤彈簧(23)壓縮連接，內(nèi)齒(25)與千斤(22)相嚙合;智能控制器(16)為PID控制器。
[0017]結(jié)合圖2，本發(fā)明提出的儲能動力源裝置的實施方式是:儲能動力源裝置采用超級電容器(14)與蓄電池(15)并聯(lián)連接的混合儲能動力源，在本發(fā)明智能控制器的控制下，由超級電容器(14)向電動機(4)提供強大的起動電流帶動電動機(4)轉(zhuǎn)動，在電動機(4)轉(zhuǎn)動正常后，超級電容器(14)與電動機(4)斷開，由蓄電池(15)提供較小的電流支持電動機(4)正常運轉(zhuǎn)。 [0018]結(jié)合圖3和圖4，本發(fā)明提出的飛輪裝置(12)的實施方式是:本發(fā)明的儲能動力源裝置與電動機(4)連接，電動機(4)與調(diào)速器(6)連接，調(diào)速器(6)通過鏈條(13)與飛輪裝置(12)的外套(17)齒鏈連接，當電動機(4)運行時，飛輪裝置(12)的內(nèi)齒(25)與千斤(22)嚙合，千斤(22 )與芯子(18 )連接，芯子(18 )與風(fēng)機(2 )連接，從而帶動風(fēng)機(2 )旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)將電動機(4)的動力傳輸給風(fēng)機(2)的需求；當電動機(4)退出運行時，調(diào)速器(6)和鏈條
(13)停止旋轉(zhuǎn)，飛輪裝置(12)在其千斤(22)和千斤彈簧(23)的協(xié)同作用下，外套(17)和內(nèi)齒(25 )停止旋轉(zhuǎn)，同時內(nèi)齒(25 )與千斤(22 )的嚙合脫離，轉(zhuǎn)換由水輪機(3 )和風(fēng)機(2 )帶動芯子(18)和千斤(22)轉(zhuǎn)動。飛輪裝置(12)起到了將電動機(4)與水輪機(3)快速交替轉(zhuǎn)換并平穩(wěn)地投入或者退出運行的作用。水輪機(3)與風(fēng)機(2)同軸，則其角速度相等。若水輪機(3)輸出軸的角速度為O1，飛輪裝置(12)的角速度為ω2，調(diào)速器(6)輸出軸角速度為《3。其中有《2與ω3之間有一個轉(zhuǎn)換系數(shù)，轉(zhuǎn)換系數(shù)由飛輪裝置(12)的齒輪與齒輪(5)之間的齒數(shù)比決定。以下以GJ1與ω2為例，說明水輪機(3)與電動機(4)之間的功率配比問題。在工作條件下，飛輪裝置(12)與齒輪(5)都是順時針方向轉(zhuǎn)動工作的。當ω Aco2時，由圖3可知飛輪裝置(12)對風(fēng)機(2)輸出軸不產(chǎn)生扭矩作用力，既只依靠水輪機(3)作為風(fēng)機(2)運轉(zhuǎn)的動力源；當《^(^時，則飛輪裝置(12)在水輪機(3)的工作基礎(chǔ)上帶動風(fēng)機(2)輸出軸運轉(zhuǎn)，即由水輪機(3)及電動機(4)共同作為風(fēng)機(2)的動力源。
[0019]結(jié)合圖5，本發(fā)明提出的智能控制器(16)控制出水溫度的實施方式:一是本發(fā)明對出水水溫設(shè)置一個給定出水溫度值，通過測溫傳感器(8)測得的出水管(11)內(nèi)實際出水溫度值與給定出水溫度值進行比較后輸入至智能控制器(16)，智能控制器(16)根據(jù)輸入信號，相應(yīng)地調(diào)節(jié)調(diào)速器(6)以及儲能動力源裝置；二是智能控制器(16)對水輪機(3)轉(zhuǎn)速、調(diào)速器(6)輸出軸轉(zhuǎn)速、回水溫度和出水溫度等輸入信號進行綜合分析后，確定調(diào)速器
(6)以及儲能動力源裝置的工作模式，由此智能控制水輪機(3)與電動機(4)之間的功率分配。
[0020]結(jié)合圖6，本發(fā)明提出的智能控制器(16)控制儲能動力源裝置的實施方式:當測得的水輪機(3)轉(zhuǎn)速、不能滿足驅(qū)動力要求時，智能控制器(16)通過儲能動力源裝置將電動機(4)投入運行，具體是:首先，智能控制器(16)控制儲能動力源裝置中的超級電容器
(14)作為電動機(4)的啟動電源；其次，當電動機(4)轉(zhuǎn)入正常運行后，智能控制器(16)控制儲能動力源裝置中的蓄電池(15)作為電動機(4)的運行電源；其三，智能控制器(16)以分析測得的水輪機(3)轉(zhuǎn)速以及風(fēng)機(2)所需轉(zhuǎn)速來確定電動機(4)所需提供的功率，并通過調(diào)速器(6)來調(diào)節(jié)對應(yīng)的功率。
[0021]現(xiàn)以選擇流量500t/h冷卻塔裝置為例，公開本發(fā)明提出的一種儲能動力源驅(qū)動與運行的冷卻塔裝置的主要部件的參數(shù):儲能動力源裝置的超級電容器采用SPSC120V62F(額定電壓120V、額定容量62F)，蓄電池的輸出電壓10-120V、輸出電流50-80A ;智能控制器(16)采用PID控制器，型號ModiconM218 ;飛輪裝置(9)的內(nèi)徑60mm、夕卜套齒數(shù)37、外套齒頂圓直徑310mm ;調(diào)速器(6)采用直流調(diào)速器，型號HG-590C ;電動機(4)采用HPM10KW (額定功率10kW、額定電壓120V)。
[0022]以上【具體實施方式】及實施例是對本發(fā)明提出的一種儲能動カ源驅(qū)動與運行的冷卻塔技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種儲能動カ源驅(qū)動與運行的冷卻塔，它包括帶有回水管(10)和出水管(11)的冷卻塔主體(1)、風(fēng)機(2)、水輪機(3)、電動機(4)、齒輪(5)、調(diào)速器(6)、支架(7)、測溫傳感器(8)、測速傳感器(9)，其中:風(fēng)機(2)與水輪機(3)連接，電動機(4)設(shè)置在與冷卻塔主體(1)固接的支架(7)上，電動機(4)與調(diào)速器(6)連接，回水管(10)和出水管(11)上分別設(shè)置測溫傳感器(8)，水輪機(5)輸出軸和調(diào)速器(6)的輸出軸上分別設(shè)置測速傳感器(9)，其特征在于還包括飛輪裝置(12)、儲能動力源裝置和智能控制器(16)，飛輪裝置(12)通過鏈條(13)與調(diào)速器(6)連接，儲能動力源裝置與電動機(4)連接，儲能動力源裝置由超級電容器(14)與蓄電池(15)并聯(lián)組成，測溫傳感器(8)和測速傳感器(9)的信號輸入智能控制器(16)，由智能控制器(16)分別控制調(diào)速器(6)和儲能動力源裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種儲能動カ源驅(qū)動與運行的冷卻塔，其特征在于飛輪裝置(12)包括外套(17)、芯子(18)、平檔(19)、絲檔(20)、芯子墊圈(21)、千斤(22)、千斤彈簧(23)、鋼球(24)和內(nèi)齒(25)，其中:外套(17)通過鋼球(24)與芯子(18)滑動連接，平檔(19)通過絲檔(20)和芯子墊圈(21)與芯子(18)固定連接，千斤(22)與千斤彈簧(23)壓縮連接，內(nèi)齒(25)與千斤(22)相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種儲能動カ源驅(qū)動與運行的冷卻塔，其特征在于智能控制器(16)為PID控制器。
【文檔編號】F28C1/00GK103453783SQ201310360267
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】范小娟, 鄭源, 史金華 申請人:河海大學(xué), 南京河海科技有限公司