水力发电系统中的冷却水供给系统及冷却水供给方法技术方案

本发明专利技术的目的在于将外部水用作发电机或主轴的冷却水且实现设备的小型化。水力发电系统(1)具有转轮(3)、发电机(4)、将发电机(4)与转轮(3)连结的主轴(7)、以及主轴(7)的轴承部(11)。冷却水供给系统(20)具有：冷却水供给管线(21a)，将冷却水供给到发电机(4)和轴承部(11)；返回管线(21b)，将从发电机(4)和轴承部(11)排出的冷却水返回到冷却水供给管线(21a)，并与冷却水供给管线(21a)一起形成循环路径(21)；冷却水的冷却单元(29)，设置于循环路径(21)；以及外部水采集单元(22)，采集外部水，并将采集到的外部水作为冷却水的一部分而导入到循环路径(21)，冷却单元(22)具有对在循环路径(21)中流动的冷却水进行冷却的热泵(29a)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水力发电系统中的冷却水供给系统及冷却水供给方法
本申请基于2018年5月18日申请的日本申请即日本特愿2018-96002，并且主张基于该申请的优先权。该申请通过引用将其整体并入本申请。本专利技术涉及水力发电系统中的冷却水供给系统及冷却水供给方法。
技术介绍
水轮发电机的发电机以及将发电机与转轮(runner)连接的主轴的轴承部在运转过程中需要连续的冷却，通常利用河川水作为用于该冷却的冷却水。专利文献1中公开了一种水中轴承的润滑系统，其具有：从供给河川水的水压铁管分支出来的供水管；安装于供水管的异物分级器；以及贮存通过异物分级器而使异物的量减少后的水的贮藏槽，水中轴承的润滑系统将从贮藏槽的出口溢出的洁净水用于水中轴承的润滑和冷却。另外，在专利文献2中，公开了一种水力发电站用发电机轴承的冷却系统，其具有：供冷却水循环的循环通路；设置于循环通路的水热交换器；以及对水热交换器进行冷却的制冷剂热交换器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008－95585号公报专利文献2：日本特开2008－104355号公报
技术实现思路
专利文献2所公开的方法由于使用冷水，因此能够有效地冷却轴承。但是，循环通路内的冷却水逐渐损失，因此需要补给。另外，通常在水力发电站中，用地的制约大，有时也期望用于补给的设备的小型化。本专利技术的目的在于提供一种冷却水供给系统，能够将外部水用作发电机或主轴的冷却水，并且能够实现设备的小型化。本专利技术涉及一种具有转轮、发电机、将发电机与转轮进行连结的主轴、以及主轴的轴承部的水力发电系统中的冷却水供给系统。冷却水供给系统具有：冷却水供给管线，其将冷却水供给到发电机和轴承部；返回管线，其将从发电机和轴承部排出的冷却水返回到冷却水供给管线，并与冷却水供给管线一起形成循环路径；冷却水的冷却单元，其设置于循环路径；以及外部水采集单元，其采集外部水，并将采集到的外部水作为冷却水的一部分而导入到循环路径，冷却单元具有对在循环路径中流动的冷却水进行冷却的热泵。根据本专利技术，由于将外部水用作发电机或轴承部的冷却水，因此容易补给冷却水。另外，因为热泵的冷却效果非常高，所以能够降低冷却水的流速及流量，能够实现设备整体的小型化。因此，根据本专利技术，能够提供一种冷却水供给系统，能够将外部水用作发电机或主轴的冷却水，并且能够实现设备的小型化。通过以下参照例示了本申请的附图的详细说明，上述以及其他的本申请的目的、特征和优点将变得明确。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的水力发电系统的概略结构图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的一个实施方式所涉及的水力发电系统进行说明。图1示出了水力发电系统的概略结构。在图中，虚线表示现有的水力发电系统中通常设置的部分，实线表示本实施方式所特有的部分。如后文所述，本专利技术能够用于改造已有的水力发电系统，在这种情况下，通过将实线所示的管线和装置适当地追加到虚线所示的已有的水力发电系统中，能够进行改造工程。另外，在图中，网点部表示河川水或冷却水存在的部位。水力发电系统1具有包括转轮3和发电机4的水轮发电机2。转轮3收容于与水压铁管6连接的壳体5。在转轮3安装有主轴7，主轴7贯通壳体5。主轴7的上端部经由联轴器(未图示)与发电机4连结。从水压铁管6供给的河川水使转轮3旋转，由此发电机4进行发电。在水压铁管6设置有用于在维护水轮发电机2时停止河川水的供给的入口阀8。壳体5的下端与排水管9连接，使转轮3旋转的河川水经由排水管9被排出到河川等。在主轴7上，从上向下设置有上部轴承11a、下部轴承11b以及水轮机轴承11c(以下，将它们统称为轴承部11)。发电机4和轴承部11具有蛇管12(盘绕状的管)，通过使冷却水通过蛇管12而被冷却(图中仅示出了发电机4的蛇管12)。在水轮机轴承11c的下方设置有对壳体5的主轴7的贯通部13进行轴封的密封部14。密封部14具有轴承水槽15和设置于轴承水槽15的主轴7的贯通部13的轴封部16。轴承水槽15由后述的冷却水充满。在轴承水槽15的内部收容有水中轴承17，水中轴承17被冷却水润滑并冷却。水力发电系统1具有：对水进行冷却的冷却组件29；供对发电机4和轴承部11进行冷却的冷却水循环的循环路径21；以及与循环路径21连接的河川水采集单元22。循环路径21由冷却水供给管线21a和返回管线21b构成，冷却水供给管线21a将冷却水供给到发电机4和轴承部11，返回管线21b将从发电机4和轴承部11排出的冷却水返回到冷却水供给管线21a，并与冷却水供给管线21a一起形成循环路径21。冷却水供给管线21a从河川水采集单元22的河川水采集管线22b与返回管线21b合流的第一合流部M1延伸至发电机4和轴承部11。返回管线21b从发电机4及各轴承11a、11b、11c延伸至将冷却水排出到河川的排水管线23分支的第一分支部D1，并且进一步从第一分支部D1延伸至第一合流部M1。在返回管线21b设有第一阀V1，在排水管线23设有第二阀V2，通常打开第一阀V1，关闭第二阀V2。在由于某种原因而不向返回管线21b的第一分支部D1的下游侧流动冷却水时，关闭第一阀V1，打开第二阀V2，从而将在循环路径21中流动的冷却水从排出管线23排出到系统外。冷却水供给管线21a及返回管线21b具有与发电机4和各轴承部11连接的分支管21d(图中仅示出了发电机4的分支管21d)。冷却水供给管线21a的分支管21d包括蛇管12。在冷却水供给管线21a上设置有供水泵24。冷却水从冷却水供给管线21a供给到发电机4及轴承部11，并从发电机4及轴承部11排出到返回管线21b，返回到冷却水供给管线21a。即，发电机4及轴承部11的冷却水沿着循环路径21循环。河川水采集单元22具有：设置于排水管9的河川水的采集部22a；从采集部22a延伸到第一合流部M1的河川水采集管线22b；以及设置在河川水采集管线22b上的取水泵22c，河川水采集单元22将由采集部22a采集到的河川水供给到循环路径21。通过控制取水泵22c的输出，能够调整从河川水采集管线22b导入到循环路径21的河川水的流量。河川水采集单元22的采集部22a可以设置于水压铁管6，也可以设置于河川本身。在本实施方式中河川水的水源是排水管9，但水源可以是能够供给河川水的任意的水源。另外，水源并不限于河川水，可以是任意的外部水，河川水采集单元22可以更通俗地理解为外部水采集单元。从循环路径21的冷却水供给管线21a分支出用于向密封部14供给密封水的密封水供给管线25。流入到壳体5的河川水的水压作用于轴封部16。因此，为了防止或抑制河川水从壳体5的轴封部16漏出，向密封部14供给高压的密封水。密封水从轴封部16逐渐泄漏而流出到壳体5，最终被排出到河川。密封水供给管线25为了填补在密封部14中损失的密封水，向密封部14供给冷却水。即，河川水采集单元22以与密封水的流量实质上相同的流量采集河川水，并导入到循环路径21。在循环路径21设有对冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷却水供给系统，是具有转轮、发电机、将所述发电机与所述转轮进行连结的主轴、以及所述主轴的轴承部的水力发电系统中的冷却水供给系统，/n所述冷却水供给系统具有：冷却水供给管线，其将冷却水供给到所述发电机和所述轴承部；返回管线，其将从所述发电机和所述轴承部排出的所述冷却水返回到冷却水供给管线，并与所述冷却水供给管线一起形成循环路径；所述冷却水的冷却单元，其设置于所述循环路径；以及外部水采集单元，其采集外部水，并将采集到的外部水作为所述冷却水的一部分而导入到所述循环路径，所述冷却单元具有对在所述循环路径中流动的所述冷却水进行冷却的热泵。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180518 JP 2018-0960021.一种冷却水供给系统，是具有转轮、发电机、将所述发电机与所述转轮进行连结的主轴、以及所述主轴的轴承部的水力发电系统中的冷却水供给系统，
所述冷却水供给系统具有：冷却水供给管线，其将冷却水供给到所述发电机和所述轴承部；返回管线，其将从所述发电机和所述轴承部排出的所述冷却水返回到冷却水供给管线，并与所述冷却水供给管线一起形成循环路径；所述冷却水的冷却单元，其设置于所述循环路径；以及外部水采集单元，其采集外部水，并将采集到的外部水作为所述冷却水的一部分而导入到所述循环路径，所述冷却单元具有对在所述循环路径中流动的所述冷却水进行冷却的热泵。


2.根据权利要求1所述的冷却水供给系统，其中，
所述水力发电用系统具有：壳体，其收容所述转轮，并且所述主轴贯通所述壳体；以及密封部，其对所述壳体中的所述主轴的贯通部进行轴封，
所述冷却水供给系统具有密封水供给管线，该密封水供给管线从所述冷却水供给管线分支并将所述冷却水的一部分作为密封水而供给到所述密封部，所述外部水采集单元以与所述密封水的流量实质上相同的流量采集外部水，并导入到所述循环路径。


3.根据权利要求1或2所述的冷却水供给系统，其中，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：余田充，田熊康秀，
申请(专利权)人：奥加诺株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP