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CN201250750Y - 冷却塔风机驱动专用混流式水轮机 - Google Patents

冷却塔风机驱动专用混流式水轮机 Download PDF

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CN201250750Y CNU2008201492319U CN200820149231U CN201250750Y CN 201250750 Y CN201250750 Y CN 201250750Y CN U2008201492319 U CNU2008201492319 U CN U2008201492319U CN 200820149231 U CN200820149231 U CN 200820149231U CN 201250750 Y CN201250750 Y CN 201250750Y
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陈德新
庞辉春
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Henan Frestech era energy Polytron Technologies Inc
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Abstract

本实用新型涉及一种冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，可有效解决利用水轮机剩余能量来驱动冷却塔风机，实现节能、减少噪音与振动的问题，其解决的技术方案是，包括蜗壳、主轴和转轮，主轴下端在尾水管上部的转轮室内装有转轮，蜗壳与装在转轮室外壁上的座环固定在一起，主轴与冷却塔风叶直联，转轮上部的主轴上设有密封，密封上部装有轴承，本实用新型结构简单新颖、安装使用方便，节能、环保、噪音小，工作效率高，性能稳定、安全，少维护，节约运行成本，是水轮机应用上的一大创新，有显著的经济和社会效益。

Description

冷却塔风机驱动专用混流式水轮机
一、技术领域
本实用新型涉及水轮机，特别是一种冷却塔风机驱动专用混流式水轮机。
二、背景技术
常用的工业冷却塔一般需要风机抽风冷却，风机由电动机带动减速器来驱动。在冷却塔中，由于电机转速较高，一般要通过减速器的减速，运行时噪声较大，易损坏，需要经常维护，而且电机要消耗大量的电能。考虑到冷却塔供、配水系统一般留有一定的压力余量，这种剩余能量往往白白浪费掉。
目前，已经有一些应用于工业冷却塔的专用水轮机专利技术，是采用双击式和混流式、轴流式水轮机，但分析这些技术，存在如下问题：
1、简单把现有发电用的混流式或轴流式水轮机直接用于冷却塔，没有重新进行过流部件的水力设计，工作条件与冷却塔风机参数不适应，使得水轮机工况不好，造成效率低和振动等问题。
2、水轮机结构复杂，造价高。
3、双击式水轮机本来在无压条件下工作，现有技术把它用在有压系统中，造成工作条件的完全变化，使其效率降低下、振动。因此，如何有效利用这种剩余能量来驱动冷却塔风机，达到节能目的，减少噪音与振动呢？
三、实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，可有效解决利用水轮机剩余能量来驱动冷却塔风机，实现节能、减少噪音与振动的问题。其解决的技术方案是，按照冷却塔风机转速的要求重新设计水轮机的过流部件。与常规水轮机相比，专用水轮机省去了活动导叶，按照无撞击进口条件确定的固定导叶出口角保证了水轮机效率高和振动小。使其专用水轮机包括蜗壳、主轴和转轮，主轴下端在尾水管上部的转轮室内装有转轮，蜗壳与装在转轮室外壁上的座环固定在一起，主轴与冷却塔风叶直联，转轮上部的主轴上设有密封，密封上部装有轴承，本实用新型结构简单新颖、安装使用方便；节能、环保、噪音小；工作效率高；性能稳定、安全；少维护；节约运行成本，是水轮机应用上的一大创新，有显著的经济和社会效益。
四、附图说明
图1为本实用新型的结构(剖面)主视图。
图2为本实用新型的座环及蜗壳结构主视图。
图3为本实用新型的主轴、密封及轴承结构剖分剖面主视图。
五、具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
由图1-3所示，本实用新型包括蜗壳、主轴和转轮，主轴7下端在尾水管4上部的转轮室内装有转轮3，蜗壳1与装在转轮室外壁上的座环2固定在一起，主轴7与冷却塔风叶8直联，转轮3上部的主轴7上设有密封5，密封5上部装有轴承6。
由蜗壳1、座环2、转轮3、尾水管4构成水过流结构。由主轴7、密封5和组合轴承6构成能量传递结构。蜗壳1采用等高梯形断面，如图2所示，在保证水力性能的基础上可以减小蜗壳的平面尺寸，蜗壳采用钢板焊接方式，便于加工。蜗壳1与座环2焊接在一起。座环2由上环9、下环10与固定导叶11构成，导叶11呈环状对称均置在上、下环间，上、下环采用等厚度钢板，其特殊的出口角α按照冷却塔的水压、流量与风机转速计算。水流经蜗壳、固定导叶调整方向后，以无撞击进口状态进入转轮3，做功后经尾水管4排向冷却塔布水总管。尾水管4采用钢板构成的直锥形或圆筒形，一般由钢板焊接而成。转轮2通过键、螺母与主轴7连接。主轴7与冷却塔风叶8直联，驱动风机旋转。水轮机和风机产生的轴向水推力和径向力由组合轴承6承受，考虑到水轮机的轴向水推力和风机产生的轴向风推力，轴承6采用止推轴承和径向轴承组成的混合轴承。水轮机密封5采用盘根式密封圈，起到防止水轮机漏水的作用。
本实用新型对传统的冷却塔进行技术改造，替代原风机的驱动电动机及传动机构，可以达到节能、环保和少维护的目的。也可形成系列产品，与新型节能型冷却塔配套，使工业冷却塔系统更加安全高效。另外，作为冷却塔专用的混流式水轮机，其效率、与风机参数的匹配程度、稳定性均高于双击式、轴流式水轮机，可广泛应用于钢铁、化工、制药、化纤、水泥、宾馆、影院等各领域的冷却系统。
本实用新型完全按照冷却塔供配水系统的参数与风机功率、转速的要求重新进行水轮机过流部件的设计，使之与冷却塔参数完全匹配，达到效率高，运行稳定，振动小的目标；同时进行了水轮机的结构设计，使整体结构精简、使用、高效，制造成本低。
本实用新型特点包括四个方面：
1、按照冷却塔供配水系统的参数与风机功率、转速的要求重新进行水轮机过流部件的设计。由冷却塔供配水系统的剩余压力决定水轮机的工作水头H，由冷却塔水量确定水轮机的流量Q，由风机转速来确定水轮机的转速n，由H、Q、n三个参数计算水轮机的比转速。冷却塔水轮机属于超低比转速水轮机。以此来确定水轮机的单位参数，作为流道设计的依据，重新设计水轮机的流道，而不是直接套用发电用水轮机的流道。
2、按新的设计理念进行流道设计：冷却塔专用混流式水轮机流道设计的关键是通过蜗壳、固定导叶参数的正确配合，与选定的混流式水轮机转轮相适应，使水轮机在冷却塔供水系统流量与剩余压力条件下，其转速达到冷却塔风叶额定的转速。问题的关键是确定固定导叶的出口角度。由于工业冷却塔风机的转速通常在150～250r/min之间，同样水头流量条件下发电水轮机的转速一般为300～500r/min之间。因此，当把发电水轮机直接应用于冷却塔时，会造成水轮机与风机转速的不匹配或水轮机远远偏离最优工况。解决此问题的方法是按照风机的转速与冷却塔剩余压力水头、流量计算水轮机转轮的水流进口角度，由此来确定导叶的出口角，保证水轮机工作的无撞击进口条件，使水轮机工作在高效率区。
3、采用等高梯形断面蜗壳，按照断面面积、过流量与包角成比例的原则进行水力设计；等高断面有利于减小水轮机平面尺寸，避免水轮机尺寸大影响冷却塔气流流通，同时易于加工。
4、水轮机新结构设计。原发电用的混流式水轮机结构复杂，制造难度大，成本高；冷却塔专用的混流式水轮机取消其活动导叶，顶盖采用平板式，使水轮机径向尺寸缩小三分之一，满足冷却塔风机的轴向载荷和混流式水轮机形成的轴向水推力的要求；轴承采用推力径向组合轴承，提高转轮工作效率。

Claims (6)

1、一种冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，包括蜗壳、主轴和转轮，其特征在于，主轴(7)下端在尾水管(4)上部的转轮室内装有转轮(3)，蜗壳(1)与装在转轮室外壁上的座环(2)固定在一起，主轴(7)与冷却塔风叶(8)直联，转轮(3)上部的主轴(7)上设有密封(5)，密封(5)上部装有轴承(6)。
2、根据权利要求1所述的冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，其特征在于，所说的蜗壳(1)为等高梯形断面。
3、根据权利要求1所述的冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，其特征在于，所说的座环(2)由上环(9)、下环(10)与固定导叶(11)构成，导叶(11)呈环状对称均置在上、下环间，上、下环为等厚度钢板。
4、根据权利要求1所述的冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，其特征在于，所说的尾水管(4)为钢板构成的直锥形或圆筒形。
5、根据权利要求1所述的冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，其特征在于，所说的转轮(2)通过键、螺母与主轴(7)连接。
6、根据权利要求1所述的冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，其特征在于，所说的轴承(6)为止推轴承和径向轴承组成的混合轴承，水轮机密封(5)为盘根式密封圈。
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