垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能设备技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力转动机与电机结合驱动 的冷却塔。
[0002]
【背景技术】
[0003] 现有技术中，冷却塔是利用空气同水的接触(直接或间接）来冷却水的设备，是以 水为循环冷却剂，从一系统中吸收热量并排放至大气中，从而降低塔内循环水的温度，制造 冷却水可循环使用的设备。冷却塔是中央空调系统和其它冷却系统中的一个重要部分，是 一个比较耗能的设备，而其中的内部散热风机是主要的耗能部件。冷却塔按通风种类可分 为自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。
[0004] 目前国内应用最多的是机械通风冷却塔，传统的机械通风冷却塔依靠电力电机驱 动风机来吸引或强行充入空气与循环水充分接触，从而降低循环水的温度。据统计，Im 3/ h循环水在机械通风冷却塔上的耗能为0. 07-0. 10KW，其中电机耗电量为0. 025-0. 060KW， 能耗将近冷却系统能耗的一半。相关数据显示，机械通风冷却塔的电机的年运行时数约为 8000小时，那么Im 3 /h循环水在机械通风冷却塔上的电机耗能1年可达200-480KW/h，那么 一台传统的机械通风冷却塔电机运行1年的用电量非常大。即现有技术中的机械通风冷却 塔耗电量大，能耗高，不利于节能环保。
[0005] 因此，现有技术还有待于改进和发展。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种垂直轴风力 转动机与电机结合驱动的冷却塔。提供了一种利用风力和电机结合的节能冷却装置，风力 驱动为主，大大降低了能耗，节约了大量的电能。
[0008] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下： 一种垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，包括：冷却塔本体，设置在冷却塔 本体内的风机，其中，其还包括： 设置在所述冷却塔本体上的用于驱动所述风机转动的螺旋形垂直轴风力转动机，所述 螺旋形垂直轴风力转动机上设置有用于将风能转为动能的螺旋形风叶； 设置在所述冷却塔本体上的用于辅助驱动所述风机转动的备用电机； 以及与所述备用电机连接的用于当螺旋形垂直轴风力转动机驱动所述风机转动低于 预定转数时控制备用电机开启辅助驱动所述风机转动致额定转数的智能控制装置。
[0009] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，所述螺旋形垂直轴风 力转动机还包括：连接支撑所述螺旋形风叶的螺旋形风叶转轴，设置在螺旋形风叶转轴下 端的螺旋形风叶转轴齿轮。
[0010] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，所述螺旋形垂直轴风 力转动机还包括：一第一单向轴承，所述螺旋形风叶转轴齿轮通过所述第一单向轴承安装 在在所述螺旋形风叶转轴下端。
[0011] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，所述冷却塔本体内设 置有用于安装所述风机的风机支架，所述风机通过一风机转轴安装在所述风机机架上，并 在所述风机转轴上固定安装有一风机齿轮，所述风机齿轮与所述螺旋形风叶转轴齿轮相齿 合。
[0012] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，螺旋形风叶转轴上套 设置有一用于测量所述螺旋形垂直轴风力转动机转速的转速测量仪。
[0013] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，其还包括：与备用电机 连接并通过备用电机驱动的电机齿轮，所述电机齿轮通过第二单向轴承与备用电机的转轴 连接；所述电机齿轮与所述风机齿轮相齿合。
[0014] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，所述螺旋形风叶转轴 齿轮、所述风机齿轮、所述电机齿轮三者安装在同一水平面并且正常啮合；当螺旋形风叶带 动螺旋形风叶转轴齿轮转动的时，螺旋形风叶转轴齿轮带动风机齿轮转动，风机齿轮带动 电机齿轮转动，由于第二单向轴承的作用，电机的转轴不受转矩的作用； 当电机工作的时候，螺旋形风叶转轴不会受到来自于电机的转矩的作用。
[0015] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，在所述冷却塔本体上 设置有用于支撑安装所述螺旋形垂直轴风力转动机的支架，所述支架包括第一支架和第二 支架； 在所述螺旋形风叶转轴的下部依次套接有用于将螺旋形风叶通过所述支架垂直安装 在冷却塔上的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承；第一圆锥滚子轴承与所述第一支架 连接，第二圆锥滚子轴承与第二支架连接。
[0016] 所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，其中，在所述第一圆锥滚子 轴承处安装一用于遮挡从冷却塔排风口排出来的空气的挡板，所述挡板的大小与所述螺旋 形风叶的宽度相同。
[0017] -种如上任一项所述的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔的控制方法， 其中，包括： 当设置在所述冷却塔本体上的用于驱动所述风机转动的螺旋形垂直轴风力转动机的 螺旋形风叶受风力驱动转动时，螺旋形风叶带动螺旋形风叶转轴齿轮转动，螺旋形风叶转 轴齿轮带动风机齿轮转动，风机齿轮带动电机齿轮转动； 所述智能控制装置将转速测量仪所测得的螺旋形垂直轴风力转动机的转速数据与所 设定的螺旋形风叶的最低转速值相比较，当所测定的螺旋形风叶的实时转速低于所设定的 螺旋形风叶最低转速时，所述智能控制装置控制电机通电并进入工作状态，通过电机驱动 所述风机转动致额定转数； 冷却塔本体内的风机运转将吸引或强行充入空气到冷却塔本体内部，使空气与冷却塔 内的循环水充分接触进行热交换从而降低循环水的温度。
[0018] 本发明所提供的垂直轴风力转动机与电机结合驱动的冷却塔，本发明采用在于驱 动冷却塔风机工作方面主要用螺旋形垂直轴风力转动机作为驱动装置来驱动。本发明的冷 却塔采用螺旋形垂直轴风力转动机有如下好处： 、起动风速低，因为该螺旋形风叶受风面积大，风能利用率也提高了，故相应的 启动风速低，能在极低的风速条件下启动运行。传统的机械通风冷却塔风机的转速为 210r-320r/min，而本发明的螺旋形垂直轴风力转动机在风速为8m/s的情况下，其转速即 可达到150r/min。
[0019] (1)、风向改变的时候无需对风，因为本发明的螺旋形垂直轴风力转动机的风叶为 螺旋形，任何方向的风都可以使螺旋形风叶受力转动，该无需对风的特性也提高了风能的 利用率。螺旋形垂直轴风力转动机通过齿轮传动的方式把机械能传递给冷却塔风机并使其 运转工作，设置较低的齿轮传速比即可在较低的风速下达到冷却塔风机的额定转速。当螺 旋形垂直轴风力转动机的转速按齿轮传动比匹配后的冷却塔风机转速达到其额定转速时， 由螺旋形垂直轴风力转动机驱动冷却塔风机运转工作来吸引或强行充入空气到冷却塔内 部，使空气与循环水在冷却塔内部充分接触进行热交