立式整装管道式水轮发电机组的制作方法

本发明专利与循环水能量回收利用装置有关。

背景技术：

一般工厂的循环冷却水经过换热设备使用后，汇入回水母管，再通过上塔阀门后上入冷却塔，其具有的富余能量未能回收利用，这种浪费很普片。近来有利用进入冷却塔的水流的水能，用水轮机代替电动机驱动冷却塔的风机，但因其存在达不到冷却效果或其结构受力不好，振动大、主轴封水易损坏漏水、轴承易损坏，结构复杂，安装和拆卸困难，维修困难。在气温低时本身不需要风机运转时，起不到节能效果。已有传统的用于水电站的水轮发电机组，因结构复杂、操作复杂、或与循环水系统工况不匹配等原因。这些节能改造在水轮机出现故障时，很有可能引起系统冷却量不够，造成减产，甚至停产，因此这些节能方法对用户来说风险很大，很难推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安全可靠、安装简单、使用方便的可以回收利用循环冷却水富余能量的水轮发电机组。

本发明是这样实现的：

进水锥管42、转轮室50、出水管46从下向上依次通过法兰连接，进水锥管42、直管型的转轮室50同轴线，出水管46为一个弯曲的管道，水流从下方进入水轮机，通过弯曲的管道，从斜上方流出水轮机。若干固定导水叶片44径向均匀布置在进水锥管42里面，并将进水锥管42与位于其中心的轴承座51连接为一体，进水锥管42的内壁与轴承座51和轴承座51下端连接的进水锥盖41的外表面共同形成管道式水轮机2的进水流道，水流通过固定导水叶片44之间空间引水进入转轮室50中的转轮45，转轮45用键固定安装在发电机1的主轴49上，转轮45将水能转换为旋转的动能驱动发电机1，轴承座51中装有轴承43，主轴49的下端支承于轴承43中，出水管46的支管上端装有密封48与主轴49密封配合，发电机1有支架47与出水管46连接，密封48防止出水管46中的水流从主轴49流出水轮机。

主轴49的下端套有护轴套453保护主轴49不被磨损，轴承座51内有轴承套457，轴承43装于轴承套457中，方便轴承43拆卸更换。

固定导水叶片44为弯曲的导水板，如图5所示，前部进水与轴切面交角为0至10度，后部出水与轴切面交角为10至80度，中部为弧形将前部与后部圆滑连接，固定导水叶片44数量为8至16片，根据水力学原理设计不同的交角，可以改变进入转轮的水流量，可以满足相适应的工况。

所述的转轮45为贯流式转轮或混流式转轮，转轮叶片451将水能转化为旋转的动能，转轮45的下部设计为下端直径大于上端直径的空心锥体形状的平力锥452，平力锥452的下端与轴承座51上端内壁之间应有间隙454，在平力锥452下端表面可以制作反螺纹或环形水槽458，目的是减小该间隙漏入轴承座51中的水，并使漏入的水压力变小，可以润滑轴承43。水流对平力锥452产生向下的水推力可以平衡一部分水流对转轮45产生向上的水推力，使发电机1的轴承承受的轴向力减小。

所述的转轮45为混流式转轮时，如图7所示，转轮45的下段的平力锥460的下端与轴承座51上端内壁之间应有间隙454，在平力锥460的下端表面可以制作反螺纹或环形水槽458，可以减小该间隙漏入轴承座51中的水，并使漏入的水压力变小，可以润滑轴承43，水流对平力锥460产生向下的水推力可以平衡一部分水流对转轮45产生向上的水推力，使发电机1的轴承承受的轴向力减小。

有润滑水管456穿过进水锥管42、轴承座51和轴承套457与轴承43接，有排水管455穿过进水锥管42和轴承座51与间隙454连接，润滑水管456接入清洁的润滑水，通入轴承座51中润滑轴承43，然后与间隙454漏入轴承座51中的水，从排水管455中排出水轮机2。

所述的发电机1为三相交流异步发电机或三相交流同步发电机，在发电机主轴49的上端安装飞轮21，增加水轮发电机组的转动惯量，提高发电的稳定性，还可以平衡水轮机向上的水推力，使发电机轴承受力更小。

所述的进水锥管42管壁上可以设计人孔盖458，检修时，可以开启人孔盖458，不拆卸进水锥管42就可以方便地更换轴承43和护轴套453。

所述的水轮发电机组功率应根据循环水具有的水头和流量，遵循水力设计原理设计相应的水轮机，选配相适应的发电机。

本发明的立式水轮机与现有的水轮机根本区别是水流是从下方进入水轮机，从斜上方流出水轮机，水轮机向一个弯曲的管道，因此形象地称为管道式水轮机，比传统水轮机用于冷却塔循环水具有水力损失小、轴承受力小、水能转换效率高、结构简单、占地面积小、安装和使用维护方便、可靠性高、制造成本低等优势。

本发明的立式整装管道式水轮发电机组利用被浪费了的循环水的富余水能，比现有的用水轮机驱动冷却塔风机比，安全可靠性高，对工厂循环水系统完全不影响，安装和使用维护方便，是循环水节能改造的一种先进方法，将带来高效的节能效果。

附图说明

图1为本发明的立式整装管道式水轮发电机组结构图

图2为本发明的管道式水轮机的一种实施结构图

图3为本发明的立式整装管道式水轮发电机组用于冷却塔循环水系统节能。

图4为已有冷却塔循环水系统节能改造，不停水在上塔管上面安装本发明的立式整装管道式水轮发电机组。

图5为固定导水叶片44的断面形状示意图。

图6为平力锥452下端表面可以制作环形水槽459示意图。

图7为采用混流式转轮的结构示意图。

具体实施方式

循环冷却水在工厂的换热设备使用后，进入冷却塔前，先引入本发明的立式整装管道式水轮发电机组，发电使用后再引入冷却塔。

如图3所示，在循环回水母管5上，安装管道式水轮机2的进水管4和进水阀门3，在管道式水轮机2的出水管46上安装出水阀门10，用连接管9将冷却塔11的进水管8与出水阀门10连接。

关闭冷却塔11的上水管6上的进塔阀门7，开启管道式水轮机2的进水阀门3和出水阀门10，循环回水通过管道式水轮机2后再通过连接管9和冷却塔11的进水管8进入冷却塔，管道式水轮机2将循环回水的富余压能转换为旋转的动能，驱动发电机1发电，发电机发的电通过发电机控制屏与工厂用电系统并网送电。

水电站通常采用的是三相交流同步发电机，需要采用同期装置使发电机并入电网，控制较为复杂，用于循环水节能的发电机最好采用三相交流异步发电机，可以向启动电动机一样启动，然后开启水轮机进出口阀门，发电机就向电网送电，操作简单方便可靠，还可以配四象限变频器调节水轮机的转速，从而调节系统流量，能方便地实现自动控制。

已有冷却塔循环水系统在节能改造时，一般不允许系统循环回水母管停水，可以如图4所示安装本发明的立式整装管道式水轮发电机组：先关闭冷却塔11的上水管6上的进塔阀门7，就可以进行改造，先在冷却塔11的进水管8的下段安装水轮机的进水管4和进水阀门3，将进水管8的中段管13割开安装调节阀门14，安装本发明的管道式水轮发电机机组，安装出水阀门10，用连接管9将冷却塔11的进水管8与出水阀门10连接。

如图2所示，实施时，可以在进水锥管42上设计润滑水管456和排水管455，润滑水管456可以外接清洁的润滑水，通入轴承座51中润滑轴承43，然后与间隙454漏入轴承座51中的水，从排水管455中排出水轮机2。外接清洁的润滑水润滑轴承43，可以提高轴承43寿命。