[发明专利]一种智能化辅助动力水轮机装置及控制方法

说明书

本发明提出了一种智能化辅助动力水轮机装置及控制方法，该装置包括：轴伸式水轮机、开关磁阻电机、转速传感器、水温传感器、控制器；所述开关磁阻电机的一端连接于所述轴伸式水轮机、另一端与冷却塔内的减速机和风机连接；所述转速传感器连接于所述轴伸式水轮机的轴伸端；所述水温传感器安装于冷却塔底部水池处；所述控制器连接于所述开关磁阻电机、转速传感器、水温传感器。该装置的控制方法参见说明书。本发明能够自动识别风机转速和冷却水的温度，根据冷却水温度要求，优先选择无电驱动；在系统冷却效果不够时，控制辅助电机的功率输出，补充水轮机的出力不足，同时实现对水轮机提速，在满足系统冷却要求的安全的前提下，节能做到最优化。

技术领域

本发明涉及一种智能化辅助动力水轮机装置及控制方法。

背景技术

传统的冷却塔一般都是采用电动机通过减速箱来驱动冷却塔的风机，风机的送风作用使进入冷却塔的水流快速散热冷却，然后通过自重回到冷却水池。部分循环水系统存在末端富余水压，如不加以利用，能量白白浪费，因此市场上有一些相应的冷却塔节能技术：

1)内置式水轮机技术，取消减速箱和驱动风机的电动机，采用水轮机直接驱动风机；或者外装贯流式水轮机技术，保留原来的减速箱和传动轴，用贯流式水轮机来替代原电动机。

2)在水轮机上增加工频运行的三相交流异步电动机、或在内置式水轮机和风机叶片之间增加永久磁铁和转子铁芯(专利号CN 206770098 U)、或在水轮机上增加变频运行的三相交流异步电动机(专利号CN 109931203 A)，作为动力补偿，弥补环境温度较高时，仅利用末端富余水压输出功率的不足，可用在末端富余水压不足的场合。

现有技术均存在相应的弊端，主要体现在：

1、水轮机的设计方法是半经验半理论的，虽然设计制造时留有一定的安全余量，但是由于无法进行调节，技改后有时会因为上塔压力的变化或者循环主泵开机模式改变导致系统流量和压力变化，而造成转速达不到原来风机的转速，致使冷却塔冷却效果下降，影响安全生产，故市面上仅用水轮机替换原有驱动风机电机的改造项目成功率较低(尤其是低位换热器的循环水系统)。

2、在水轮机上增加工频运行的三相交流异步电动机、或在内置式水轮机和风机叶片之间增加永久磁铁和转子铁芯(专利号CN 206770098 U)，在环境温度较高时，开启动力补偿弥补仅利用末端富余水压输出功率的不足，控制较为粗放，大多数时候功率补偿过高，能源浪费严重。

3、在水轮机上增加变频运行的三相交流异步电动机(专利号CN 109931203 A)，按设定参数和检测参数自动控制运行，按需进行功率补偿，相比而言，控制智能化，节能较好。但是三相异步交流电动机在低负载时效率低，节能不彻底。

4、以上几种技术，在环境温度较低时(比如冬季)，水轮机转速需求较低时，超出需求转速的能量被白白浪费掉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能化辅助动力水轮机装置及控制方法，应用于冷却水上塔富余压力不足时，能够很好的实现对水轮机出力补偿。智能化辅助动力装置能够自动识别风机转速和冷却水的温度，根据冷却水温度要求，优先选择无电驱动；在系统冷却效果不够时，控制辅助电机的功率输出，补充水轮机的出力不足，差多少补多少，同时实现对水轮机提速，在满足系统冷却要求的安全的前提下，节能做到最优化。

智能化辅助动力装置带有能量反馈的发电功能，在环境温度较低时，水轮机转速需求较低时，智能化的辅助动力装置可以起到制动作用，制动的能量反馈发电，可供用户厂内自用。

智能化辅助动力系统安装于水轮机输出轴和减速箱之间，与原减速箱输入轴联接。与水轮机一起均是外装设备，不改变冷却塔内部结构，安装维修方便。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种智能化辅助动力水轮机装置，其包括：轴伸式水轮机(1)、开关磁阻电机(2)、转速传感器(3)、水温传感器(4)、控制器(5)；