帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)，尤其是一種冷卻塔中使用的用于替代電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的水輪機(jī)，具體地說(shuō)是一種能使風(fēng)機(jī)保持恒定轉(zhuǎn)速，特別適用于夏季循環(huán)系統(tǒng)中富余壓力不足時(shí)仍能使風(fēng)機(jī)保持所需轉(zhuǎn)速的帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，利用水輪機(jī)改造冷卻塔已被廣大用戶接受。利用冷卻循環(huán)系統(tǒng)中冷卻水富余的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)并使水輪機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐人們發(fā)現(xiàn)在夏季風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)富余壓力不足，進(jìn)而影響水輪機(jī)轉(zhuǎn)速造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，影響制冷效果的問(wèn)題，對(duì)此尚無(wú)好的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是是針對(duì)現(xiàn)有的水輪機(jī)轉(zhuǎn)速受到系統(tǒng)富余壓力不足影響而影響系統(tǒng)制冷效果的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)，它包括蝸殼1，蝸殼I的進(jìn)水口與進(jìn)水管2的出水口相連通，其特征是在所述的蝸殼I的進(jìn)水管2 —側(cè)斜裝有增壓流道5，增壓流道5的進(jìn)水口及出水口與進(jìn)水管2側(cè)面相連通，在所述的增壓流道5中安裝有能使從進(jìn)水管中進(jìn)入的冷卻水加速增壓后再次進(jìn)入進(jìn)水管2中并與從進(jìn)水管2中的冷卻水匯流后進(jìn)入蝸殼中的增壓葉片3，增壓葉片3的驅(qū)動(dòng)軸伸出增壓流道5外與增壓電機(jī)4相連，所述的增壓葉片3的驅(qū)動(dòng)軸軸線與進(jìn)水管2的軸線的夾角α滿足以下條件:a = arcsin【1.5D/(L1+L2)】
式中:D為增壓葉片的直徑，D=2000 (W2n2/30.8HV)1/2，其中:W2—增壓電機(jī)功率(kW)，η 2—補(bǔ)償裝置效率，H—補(bǔ)償水頭(m)，V—補(bǔ)償流速(m/s);
增壓電機(jī)功率W2= (Wl/ n r9.81 X QXH)/ η 2，Wl為由水輪機(jī)帶動(dòng)的風(fēng)機(jī)的軸功率，Q為水輪機(jī)的流量，H為系統(tǒng)富余壓力，n 水輪機(jī)效率，η 2為補(bǔ)償裝置傳動(dòng)效率，功率w的單位為kw，流量Q單位為m3/s，壓力H為m ;
LI為增壓流道流入段的長(zhǎng)度，Ll=L 2D，L2為增壓葉片3到蝸殼入口端的長(zhǎng)度，L2=0.9?0.95R，R水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第一入水口殼體中心半徑。
[0005]所述的進(jìn)水管2和蝸殼中安裝有水壓壓力傳感器，水壓壓力傳感器的輸出端與增壓電機(jī)的控制裝置相連，增壓電機(jī)控制裝置根據(jù)水壓壓力傳感器的數(shù)據(jù)變頻控制增壓電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，從而使進(jìn)入蝸輪的水壓保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明解決了水冷式空調(diào)制冷系統(tǒng)夏天制冷效果穩(wěn)定的問(wèn)題，通過(guò)適當(dāng)?shù)脑黾油饧觿?dòng)力使水輪機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速恒定，并通過(guò)自適應(yīng)控制裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，人們通過(guò)本發(fā)明的公式能很方便地確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，使各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到最佳配合，系統(tǒng)運(yùn)行效果最佳。
[0008]本發(fā)明首次公開(kāi)了補(bǔ)償進(jìn)水段、匯流段、流量、補(bǔ)償夾角α的最佳配合關(guān)系，為此類(lèi)增壓補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)提供了便捷高效的手段。
[0009]本發(fā)明具有補(bǔ)償效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明通過(guò)在水輪機(jī)殼體外圍設(shè)電力補(bǔ)償蝸輪(或葉片)增壓裝置，通過(guò)渦輪(葉片)增壓使水輪機(jī)殼體內(nèi)部壓力提升進(jìn)行動(dòng)力補(bǔ)償，從而提高水輪機(jī)輸出軸功率，使水輪機(jī)達(dá)到風(fēng)機(jī)所需的額定轉(zhuǎn)速。
[0011]當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)富余壓力不足時(shí)開(kāi)啟渦輪增壓裝置或電力機(jī)械傳動(dòng)補(bǔ)償，以補(bǔ)償富余能量不足部分，使風(fēng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)系統(tǒng)富余壓力充裕時(shí)可停開(kāi)渦輪增壓裝置或電力機(jī)械傳動(dòng)補(bǔ)償裝置。
[0012]本發(fā)明的增壓裝置充分利用了文丘里管的原理，在蝸輪進(jìn)水口形成負(fù)壓區(qū)，提高了直接進(jìn)入蝸殼中的冷卻水的流速，使得進(jìn)入蝸輪中的水壓值迅速提高，提高了能量利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的增付補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的償倘裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中6為電機(jī)座。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017]如圖1-2所示。
[0018]一種帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)，它包括蝸殼1，蝸殼I的進(jìn)水口與進(jìn)水管2的出水口相連通，在所述的蝸殼I的進(jìn)水管2 —側(cè)斜裝有如圖2所示的增壓流道5，增壓流道5的進(jìn)水口及出水口與進(jìn)水管2側(cè)面相連通，在所述的增壓流道5中安裝有能使從進(jìn)水管的補(bǔ)償水進(jìn)入段LI進(jìn)入的冷卻水加速增壓后再次進(jìn)入進(jìn)水管2中并與從進(jìn)水管2中的冷卻水匯流(匯流段長(zhǎng)度L2)后進(jìn)入蝸殼中的增壓葉片3，增壓葉片3的驅(qū)動(dòng)軸伸出增壓流道5外與增壓電機(jī)4相連，如圖1所示，所述的增壓葉片3的驅(qū)動(dòng)軸軸線與進(jìn)水管2的軸線的夾角α滿足以下條件:
a = arcsin【1.5D/(L1+L2)】
式中:D為增壓葉片的直徑，D=2000 (W2n2/30.8HV)1/2，其中:W2—增壓電機(jī)功率(kW)，η 2—補(bǔ)償裝置效率，H—補(bǔ)償水頭(m)，V—補(bǔ)償流速(m/s);
增壓電機(jī)功率W2= (Wl/ n r9.81 X QXH)/ η 2，Wl為由水輪機(jī)帶動(dòng)的風(fēng)機(jī)的軸功率，Q為水輪機(jī)的流量，H為系統(tǒng)富余壓力，n 水輪機(jī)效率，η 2為補(bǔ)償裝置傳動(dòng)效率，功率w的單位為kW，流量Q單位為m3/s，壓力H為m ;
LI為增壓流道流入段的長(zhǎng)度，Ll=L 2D，L2為增壓葉片3到蝸殼入口端的長(zhǎng)度，L2=0.9?0.95R，R水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第一入水口殼體中心半徑。
[0019]水輪機(jī)效率n i的取值范圍一般為0.85-0.9，補(bǔ)償裝置效率η 2的取值一般為0.8左右，補(bǔ)償水頭m H2O的取值1-3，補(bǔ)償流速(m/s) V的取值為3_5: 為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，所述的增壓電機(jī)4最后采用變頻電機(jī)，并所述的進(jìn)水管2和/或蝸殼中安裝有水壓壓力傳感器以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，水壓壓力傳感器的輸出端與增壓電機(jī)的控制裝置相連，增壓電機(jī)控制裝置根據(jù)水壓壓力傳感器的數(shù)據(jù)變頻控制增壓電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，從而使進(jìn)入蝸輪的水壓保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，當(dāng)蝸殼中的水壓保持在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，增壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，只有當(dāng)蝸殼內(nèi)的壓力低于設(shè)定值或轉(zhuǎn)輪的速度低于設(shè)定值時(shí)，增速電機(jī)的轉(zhuǎn)速才需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。此電控裝制及控制邏輯可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)，但將其與本發(fā)明相結(jié)合能大大提高整個(gè)系統(tǒng)的智能化水平，最大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能與舒適度的匹配。
[0020]下面以2000m3/h冷卻塔用水輪機(jī)為例對(duì)相關(guān)的參數(shù)選擇作一具體的說(shuō)明: 常態(tài)下冷卻塔風(fēng)機(jī)軸功率為Wl=43.6kW，現(xiàn)系統(tǒng)供水輪機(jī)壓力僅有7m，流量2000m3/
h=0.56 m3/s，則補(bǔ)償裝置需補(bǔ)償功率為:
W2= (Wl/n「9.81XQXH)/n2 =(43.6kff/0.9-9.81X0.56m3/sX7m)/0.8=12.4Kw。
[0021]水輪機(jī)達(dá)到風(fēng)機(jī)運(yùn)行條件所需壓力為:
Hl=ffl/(9.81XQX H1) =43.6kff/(9.81X0.56 m3/sX0.9) =8.8 (m)。
[0022]補(bǔ)償裝置則提供給水輪機(jī)的壓力為:8.8m-7m=l.8m.依據(jù)以上計(jì)算則補(bǔ)償裝置與水輪機(jī)入口夾角計(jì)算如下:
增壓葉片的直徑:D=2000 (ff2n2/30.8HV) 1/2
=2000 (12.4kffX0.8/30.8X1.8mX4m/s) 1/2=423 (mm)。
[0023]增壓流道的長(zhǎng)度:
Ll=L 2D=1.2 X 423=507.6 (mm)。
[0024]L2=0.9R=0.9 X 936mm=842.4mm。(其中水輪機(jī) R=667mm)
補(bǔ)償裝置中心與水輪機(jī)入口中心夾角:
a = arcsin【1.0T/(L1+L2)】=arcsin [1.5X423/(507.6+842.4)]
=arcsin(0.47)=28°。
[0025]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)，它包括蝸殼(1)，蝸殼(I)的進(jìn)水口與進(jìn)水管(2)的出水口相連通，其特征是在所述的蝸殼(I)的進(jìn)水管(2)—側(cè)斜裝有增壓流道(5)，增壓流道(5)的進(jìn)水口及出水口與進(jìn)水管(2M則面相連通，在所述的增壓流道(5)中安裝有能使從進(jìn)水管中進(jìn)入的冷卻水加速增壓后再次進(jìn)入進(jìn)水管(2)中并與從進(jìn)水管(2)中的冷卻水匯流后進(jìn)入蝸殼中的增壓葉片(3)，增壓葉片(3)的驅(qū)動(dòng)軸伸出增壓流道(5)外與增壓電機(jī)(4)相連，所述的增壓葉片(3)的驅(qū)動(dòng)軸軸線與進(jìn)水管(2)的軸線的夾角α滿足以下條件:a = arcsin【1.5D/(L1+L2)】 式中:D為增壓葉片的直徑，D=2000 (W2n2/30.8HV)1/2，其中:W2—增壓電機(jī)功率(kW)，η 2—補(bǔ)償裝置效率，H—補(bǔ)償水頭(m)，V—補(bǔ)償流速(m/s); 增壓電機(jī)功率W2= (Wl/ n r9.81 X QXH)/ η 2，Wl為由水輪機(jī)帶動(dòng)的風(fēng)機(jī)的軸功率，Q為水輪機(jī)的流量，H為系統(tǒng)富余壓力，1為水輪機(jī)效率，η 2為補(bǔ)償裝置傳動(dòng)效率，功率的單位為kw，流量Q單位為m3/s，壓力H為m ; LI為增壓流道流入段的長(zhǎng)度，Ll=L 2D，L2為增壓葉片(3)到蝸殼入口端的長(zhǎng)度，L2=0.9?0.95R，R水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第一入水口殼體中心半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)，其特征是所述的進(jìn)水管(2)和蝸殼中安裝有水壓壓力傳感器，水壓壓力傳感器的輸出端與增壓電機(jī)的控制裝置相連，增壓電機(jī)控制裝置根據(jù)水壓壓力傳感器的數(shù)據(jù)變頻控制增壓電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，從而使進(jìn)入蝸輪的水壓保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。
【專(zhuān)利摘要】一種帶有動(dòng)力補(bǔ)償裝置的水輪機(jī)，它包括蝸殼（1），蝸殼（1）的進(jìn)水口與進(jìn)水管（2）的出水口相連通，其特征是在所述的蝸殼（1）的進(jìn)水管（2）一側(cè)斜裝有增壓流道（5），增壓流道（5）的進(jìn)水口及出水口與進(jìn)水管（2）側(cè)面相連通，在所述的增壓流道（5）中安裝有能使從進(jìn)水管中進(jìn)入的冷卻水加速增壓后再次進(jìn)入進(jìn)水管（2）中并與從進(jìn)水管（2）中的冷卻水匯流后進(jìn)入蝸殼中的增壓葉片（3），增壓葉片（3）的驅(qū)動(dòng)軸伸出增壓流道（5）外與增壓電機(jī)（4）相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類(lèi)】F03B3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104832349
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510110518
【發(fā)明人】周學(xué)福
【申請(qǐng)人】周學(xué)福
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日