根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统技术方案

本实用新型专利技术公开了根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统，包括水轮机、风机、风筒，风机、风筒安装在冷却塔顶部，内置式水轮机设于风筒中间，风机连接在水轮机主轴顶端，水轮机与进水管和布水管串联，旁通管也与布水管串联，水轮机的进水管与旁通管并联在回水总管的管路上，回水总管与换热装备中的热水流出管道连通，布水管与水池连通，水池与出水总管连通，出水总管与循环水泵进水端连接，循环水泵出水端与换热装备的冷却水流入管道连接，冷却系统还包括风机辅助动力装置、风机转速控制装置，风机辅助动力装置与风机转速控制装置连接，风机辅助动力装置将动力传输到水轮机主轴，风机转速控制装置以及风机辅助动力装置的主机设于风筒外部。

Cooling system for adaptive control of fan speed based on water temperature change

【技术实现步骤摘要】
根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统
本技术涉及机械通风冷却塔领域和物联网领域，具体涉及一种根据水温变化自适应控制风机转速的冷却塔风机。技术背景机械通风冷却塔是广泛用于工业生产中循环水散热的装置。传统机械通风冷却塔分为电动风机冷却塔和水动风机冷却塔，也有一部分采用了水电联动风机的冷却塔，设计方在设计冷却塔时，都把夏季生产时，工艺所需要最大的风机转速设定为风机额定转速，片面地、机械地追求风机用额定转速降温，这样就忽视了风机最佳使用方法——既降温又使循环水温度保持稳定，当外界气温有变化时，风机转速随着水温升高而增大，随着水温降低而减小，这样还能降低风机能耗。现有技术的传统风机有以下问题：①极端天气，气温超过以往，风机额定转速时水温降不下来(现有技术中，为避免风机耗能过高，额定风量设计时往往按照往年夏季的平均值作为参考)，影响生产。②一天当中，早晨、中午、晚上气温相差很大，水温起伏很大，对换热器材质要求高，风机早晨和晚上浪费较多电能。③传统电动风机，春季、秋季、冬季耗能高。④传统风机有的可以调速，但是操作员根据天气选择风机转速，操作起来不准确、劳动强度大。⑤现有技术中有的冷却塔为了达到风机所需要的转速和风量，在外置式水轮机上加装一台电机(水轮机和电机同用一根驱动轴)，来驱动风筒里面的风机减速机，如图1所示，这样配置的缺点是:a、传动效率差，损耗大，且不说外置式水轮机本身效率低，单就水轮机通过传动轴到风机减速机(一般90度转向减速机机械效率η为85％)所输出的风机轴功率比水轮机直接输出的轴功率小15％；b、水轮机与电机同轴驱动减速机，造成电动机不需要旋转时，水轮机带着电机轴旋转，损耗水轮机的功率。⑥现有技术中有的冷却塔为了达到风机所需要的转速和风量，用外置式水轮机和电机分别通过两根传动轴连接冷却塔风筒中的风机减速机，这样缺点是外置式水轮机和电机将动力经传动轴到达90度转向减速机后，功率损耗15％，如图2所示。⑦现有技术有的冷却塔为了达到风机所需要的转速和风量，用安放在内置水轮机上的电机进行动力补偿，其缺点是在冷却塔风筒内部，温度高、漂水和蒸汽容易使电机损坏并且造成漏电事故，如图3所示。
技术实现思路
本技术就是为了解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统，本技术结构简单紧凑，本技术能够通过风机转速控制系统，自动控制风机转速，降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率，本技术用温度变化自适应控制风量，自动调节风筒外辅助电机的转速和风筒内水轮机的过流量，达到精确控制风机转速的目的，从而解决冷却塔因外界环境变化而导致水温起伏过大，使水温准确降温到生产所需要的温度，本技术能够大幅降低风机能耗。本技术的技术方案为：一种根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统，包括内置式水轮机、风机、风筒，所述风机、风筒安装在冷却塔顶部，内置式水轮机设于风筒中间，风机连接在水轮机主轴顶端，水轮机与进水管和布水管串联，旁通管也与布水管串联，水轮机的进水管与旁通管并联在回水总管的管路上，回水总管与换热装备中的热水流出管道连通，布水管与水池连通，水池与出水总管连通，出水总管与循环水泵进水端连接，循环水泵出水端与换热装备的冷却水流入管道连接，所述冷却系统还包括风机辅助动力装置、风机转速控制装置，所述风机辅助动力装置与风机转速控制装置连接，所述风机辅助动力装置将动力传输到水轮机主轴，所述风机转速控制装置以及风机辅助动力装置的主机设于风筒外部。所述风机辅助动力装置包括辅助动力的变频电机、传动轴、主动锥形齿轮、从动锥形齿轮，所述变频电机的动力输出轴水平放置，所述传动轴的一端与变频电机的动力输出端连接，所述主动锥形齿轮与传动轴另一端连接，从动锥形齿轮与水轮机主轴的上部连接，所述水轮机的轴承座上设有水平支撑孔，主动锥形齿轮通过轴承支撑在水平支撑孔上，主动锥形齿轮与从动锥形齿轮啮合，所述变频电机安装在风筒外部的冷却塔顶部，风筒上设有供传动轴穿过的孔，变频电机与电机底座连接。所述电机底座为现有电机的安装座。所述主动锥形齿轮为齿轮轴结构，所述传动轴与主动锥形齿轮通过超越离合器连接，所述超越离合器采用棘轮离合器，其中棘轮离合器的主动部分与传动轴端部连接，棘轮离合器的从动部分与齿轮轴连接，所述棘轮离合器设于轴承座外侧。所述风机转速控制装置包括电控柜、温度传感变送器一、温度传感变送器二、设于布水管上的旁通电动阀门，所述温度传感变送器一、温度传感变送器二、变频电机、旁通电动阀门分别与电控柜电连接，其中温度传感变送器一用于控制变频电机的动作，温度传感变送器二用于控制旁通管电动阀门动作，所述温度传感变送器一、温度传感变送器二安装在冷却塔水池中。所述风机转速控制装置还包括安装在监控室的DCS，电控柜与DCS连接，实现监控人员远程监控和实时操作。本技术技术带来的明显效果：1.本技术从换热装备流出的热水，经过回水总管进入水轮机及旁通管，通过布水管冷却后汇集到水池中，然后冷却水经出水总管、循环水泵流到需要冷却的换热装备中，水循环利用。本技术能够根据水温变化自适应控制风机转速的智能冷却系统结构简单紧凑，本技术通过风机辅助动力装置、风机转速控制装置，利用温度变化自适应控制风量，自动调节风筒外辅助电机的转速和风筒内水轮机的过流量，既达到循环水精确降温的生产工艺要求，又达到精确控制风机转速的目的，解决了冷却塔因外界环境变化而导致水温起伏过大和电动风机能耗较大的难题，使水温准确降温到生产所需要温度，同时本技术能够降低人员劳动强度、降低风机能耗。2.本技术的变频电机及主要的控制系统等布置在风筒外，与现有技术中将类似的结构布置在风筒内相比，提高了电机等部件的使用寿命，降低了使用和维护成本，也提高的电机的安全可靠性。3.本技术采用内置式水轮机直联风机，与现有技术中的外置式水轮机通过传动轴连接风机减速机能效高15％，节能效果好，显著提高企业经济效益。4.本技术在循环水系统富余压力不足或夏季极端气温下，降温效果都能达到循环水工艺要求，该技术既适用于新塔建设也适用于老塔改造，该技术适用于任何状态下的循环水系统。5.本技术用风筒外变频电动机通过带棘轮离合器的传动轴直联内置式水轮机的动力补偿方法，结构简单紧凑。6.通过将所述变频电机固定在现有电机的安装座位置，可以对现有电机安装座进行重复利用，基建工作量少，制造效率高，降低了生产制造成本。附图说明图1为采用外置式水轮机和电机同轴驱动减速机结构示意图；图中，5.旁通阀门，6外置式水轮机，10出水总管，11风筒，14回水总管，17风机减速机，18传动轴，19水轮机出水管，20布水管，21上塔管路，22阀门。图2为外置式水轮机和电机驱动减速机结构示意图。图中，1冷却塔，2风筒，3外置式水轮机，4电机，5风机减速机，6风机，7电机传动轴，8水轮机传动轴，9电机基座。图3为内置水轮机和内置电机补偿结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统，包括内置式水轮机、风机、风筒，所述风机、风筒安装在冷却塔顶部，内置式水轮机设于风筒中间，风机连接在水轮机主轴顶端，其特征是，水轮机与进水管和布水管串联，旁通管也与布水管串联，水轮机的进水管与旁通管并联在回水总管的管路上，回水总管与换热装备中的热水流出管道连通，布水管与水池连通，水池与出水总管连通，出水总管与循环水泵进水端连接，循环水泵出水端与换热装备的冷却水流入管道连接，所述冷却系统还包括风机辅助动力装置、风机转速控制装置，所述风机辅助动力装置与风机转速控制装置连接，所述风机辅助动力装置将动力传输到水轮机主轴，所述风机转速控制装置以及风机辅助动力装置的主机设于风筒外部。/n

【技术特征摘要】
1.一种根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统，包括内置式水轮机、风机、风筒，所述风机、风筒安装在冷却塔顶部，内置式水轮机设于风筒中间，风机连接在水轮机主轴顶端，其特征是，水轮机与进水管和布水管串联，旁通管也与布水管串联，水轮机的进水管与旁通管并联在回水总管的管路上，回水总管与换热装备中的热水流出管道连通，布水管与水池连通，水池与出水总管连通，出水总管与循环水泵进水端连接，循环水泵出水端与换热装备的冷却水流入管道连接，所述冷却系统还包括风机辅助动力装置、风机转速控制装置，所述风机辅助动力装置与风机转速控制装置连接，所述风机辅助动力装置将动力传输到水轮机主轴，所述风机转速控制装置以及风机辅助动力装置的主机设于风筒外部。


2.如权利要求1所述的根据水温变化自适应控制风机转速的冷却系统，其特征是，所述风机辅助动力装置包括辅助动力的变频电机、传动轴、主动锥形齿轮、从动锥形齿轮，所述变频电机的动力输出轴水平放置，所述传动轴的一端与变频电机的动力输出端连接，所述主动锥形齿轮与传动轴另一端连接，从动锥形齿轮与水轮机主轴的中部连接，所述水轮机的轴承座上设有水平支撑孔，主动锥形齿轮通过轴承支撑在水平支撑孔上，主动锥形齿轮与从动锥形齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘滨，
申请(专利权)人：刘滨，
类型：新型
国别省市：山东;37