申请日2016.03.16
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号F03B13/00; F03B11/00; F03B15/02
摘要
本发明公开了一种污水处理厂整装式能源回收装置，可将污水处理后的尾水机械能转换并转换为电能的高效能源转换装置。其技术解决方案是：主要构成包括励磁、发电机、轴承、调节机构、主轴密封、引水部分、转动部分、排水部分等。引水部分将水引至能源转换装置，水将转动部分推转，发电机转子在励磁提供的磁力下将机械能转换为电能，调节机构控制水流大小。装置运输方便，可靠性高、技术性强、产品结构紧凑、操作简便、维护要求低、自动化程度高、利用PLC变频控制的智能污水处理厂整装式能源回收装置，能够根据自动根据水流量大小，控制发电量，使整个系统在安全、高效工况下运行，保证能量转换最大化，无人值守，少人值班。
权利要求书
1.一种污水处理厂整装式能源回收装置，其特征在于：主要构成包括励磁(1)、发电机(2)、轴承(3)、调节机构(4)、主轴密封(5)、引水部分(6)、转动部分(7)以及排水部分(8);励磁(1)位于发电机(2)上端;所述轴承(3)采用滚动轴承;
所述调节机构(4)由控制环(9)、顶盖(10)、底环(11)、导叶(12)组成;调节机构(4)直接调节和控制能源转换装置的出力，并能将机组径向力传递到座环基础上去;控制环布置在顶盖上方，控制导叶的开启和关闭;
所述主轴密封(5)的作用是封阻转动部分(7)与固定部分之间的间隙漏水;
引水部分(6)位于本能源转换装置的侧面用于将水引至能源转换装置，所述引水部分(6)包括能源转换器室(14)，座环;座环采用钢板焊接结构;
所述转动部分(7)由主轴(13)、能源转换器(15)组成，能源转换器与主轴锥度连接，键传递扭矩;所述排水部分(8)由锥管(16)、圆肘管(17)及延伸管(18)组成。
2.根据权利要求1所述污水处理厂整装式能源回收装置，其特征在于：按照如下方式运营：首先，污水经过处理后，通过管道排出，其管道进水与出水具有一定的高程差，为能源回收装置提供能量基础;
其次，排出管道的水通过能源回收装置，将水的势能转换为机械能，机械能通过主轴传递到发电机，将机械能转换为电能;
由于污水处理存在流量差，因时间不同，居民或工业用水量不同，因此能源回收装置需要设置流量控制装置，以控制能量转换在安全、可靠、高效工况下运行，主轴密封起到防止水通过转动部分与静止部分间隙流出作用;
最后，通过一系列转换过程，最终将水势能转换为电能，通过变压器提供给用户。
说明书
污水处理厂整装式能源回收装置
技术领域
本发明涉及一种高效能源转换装置，具体来讲是一种将污水处理后的尾水机械能转换并转换为电能的高效能源转换装置，可将污水处理厂处理后的水能转换为电能供用电设备使用的装置，达到节能降耗的目的。
背景技术
目前，中国是世界上第二位能源生产国和消费国，虽然能源资源总量比较丰富，但人均能源拥有量较低，煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。要实现经济社会的可持续发展，必须走节约资源和开发可再生能源的道路。污水处理厂污水处理完后的尾水存有落差，落差形成水力势能。
长久以来，已建成的污水处理厂在设计时均未考虑能源收集，污水处理尾水能源作为废弃能源被白白浪费。
该类型能源转换设备在此容量大小区间，效率在80%到86%之间。
高效能源转换装置正是将该废弃能源转换为电能供用电设备使用的装置，达到节能降耗的目的。
现场装配的装置零散部件在工地装配时，因部件间存在配合，为了使下次检修维护时内快速复位，因此配合部套间有定位销，现场安装的设备需在安装完毕，各项数据符合设计时，才能打定位销，因设备等多种条件局限，操作困难、精度低，检修后回装精度不易达到。
装置现场装配时由于运输变形等原因，容易出现错位、装好后难以达到设计要求等，因现场设备简陋，处理起来比较困难，甚至有时只能靠人工打磨的方式处理，非常花费时间。
整装式能源回收装置正是将该废弃能源转换为电能供用电设备使用的装置，达到节能降耗的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种污水处理厂整装式能源回收装置;解决传统污水处理厂对处理后的水未经任何能量转换而直接排放，造成资源浪费等问题;提供了自动化程度高、利用PLC变频控制的智能污水处理厂整装式能源回收装置，能够自动根据水流量大小，控制发电量，使整个系统在安全、高效工况下运行，保证能量转换最大化。本高效能源转换装置效率可达90.8%，具有极高的效率，相比其它类似产品极具优势，为污水处理厂带来的经济效益不容小觑。
本发明是这样实现的，构造一种污水处理厂整装式能源回收装置，其特征在于：主要构成包括励磁、发电机、轴承、调节机构、主轴密封、引水部分、转动部分以及排水部分;励磁位于发电机上端;所述轴承采用滚动轴承;所述调节机构由控制环、顶盖、底环、导叶组成;调节机构直接调节和控制能源转换装置的出力，并能将机组径向力传递到座环基础上去;控制环布置在顶盖上方，控制导叶的开启和关闭;所述主轴密封的作用是封阻转动部分与固定部分之间的间隙漏水;引水部分位于本能源转换装置的侧面用于将水引至能源转换装置，所述引水部分包括能源转换器室，座环;座环采用钢板焊接结构;所述转动部分由能源转换器、主轴组成，能源转换器与主轴锥度连接，键传递扭矩;所述排水部分由锥管、圆肘管及延伸管组成。
励磁根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值;控制并列运行各发电机间无功功率分配;提高发电机并列运行的静态稳定性;提高发电机并列运行的暂态稳定性;在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度;根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
发电机采用符合配套要求的型号，用一根轴将两个能量转换部件联接，键传递扭矩。
轴承根据本装置小，结构紧凑的特点，采用滚动轴承。
调节机构由底环、顶盖、导叶、控制环等零部件组成。调节机构直接调节和控制能源转换装置的出力，并能将机组径向力传递到座环基础上去。控制环布置在顶盖上方，控制导叶的开启和关闭，控制水流大小以控制装置发电量的大小。
主轴密封的作用是封阻转动部分与固定部分之间的间隙漏水。由于污水处理厂水位差值小，因此本装置主轴密封采用盘根密封型式即可保证装置稳定运行。
引水部分由能源转换器室，座环、蜗壳及蜗壳进人门，机坑里衬等零部件组成。座环采用钢板焊接结构，具有较好的强度和刚度，承担全部水轮机重量和轴向水推力。蜗壳进口设有测压头，沿圆周均布，用以测量蜗壳进口压力。
转动部分由能源转换器、主轴等零部件组成，能源转换器与主轴锥度连接，键传递扭矩。
排水部分由锥管、圆肘管及延伸管等零部件组成。为保证能源转换装置稳定运行，锥管内设有十字架补气装置，在装置较低负荷下运行时补气，可减小压力脉动，降低空蚀，延长能源转换装置的寿命。锥管进口设有供量测压力和真空用的测头，实时对装置进行运行监控。排水部分作为流道的一部分，还具有辅助提高能源回收效率作用。
本发明优势在于：本发明公开了一种高效能源转换装置，可将污水处理后的尾水机械能转换并转换为电能的高效能源转换装置。结构设计充分考虑能源转换装置高效率，对污水处理厂生产经营取得最佳经济效益;主要构成包括励磁、发电机、轴承、调节机构、主轴密封、引水部分、转动部分、排水部分等;引水部分将水引至能源转换装置，水将转动部分推转，发电机转子在励磁1提供的磁力下将机械能转换为电能，调节机构控制水流大小。装置运输方便，可靠性高、技术性强、产品结构紧凑、操作简便、维护要求低、自动化程度高、利用PLC变频控制的智能污水处理厂整装式能源回收装置，能够根据自动根据水流量大小，控制
