[發(fā)明專利]一種用于增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)的尾水流狀態(tài)控制器

在審

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109667699A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐肖陽;鄭源;張付林;張智;張玉全
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B15/00;F03B15/06;F03B3/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 吳樹山

本發(fā)明涉及一種用于增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)的尾水流狀態(tài)控制器，其特征在于，包括增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)的被控制組件和尾水流狀態(tài)控制器的內(nèi)部組件；所述被控制組件包括貫流式水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)輪葉片、垂直軸水輪機(jī)葉片和尾水流增流裝置，所述內(nèi)部組件包括功率控制器、信號處理器、液壓控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括推盤和轉(zhuǎn)動(dòng)桿，所述尾水流狀態(tài)控制器分別控制貫流式水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)輪葉片的葉片角度β₁的大小、垂直軸水輪機(jī)葉片的葉片角度β₂的大小以及感應(yīng)驅(qū)動(dòng)桿的移動(dòng)距離x的大小。本發(fā)明保證了增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其最佳性能，使增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)在不同工況下的水流能利用率最高、輸出功率最大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)的尾水流狀態(tài)控制器。

背景技術(shù)

我國低水頭水力資源十分豐富，該資源一般處于江河中下游的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。近些年，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，用電需求增速飛快。但是這些地區(qū)一般都是能源緊張地區(qū)，可開發(fā)的中、高水頭水力資源早在20世紀(jì)90年代以前就已開發(fā)完畢。為了滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的需要，人們又轉(zhuǎn)而開發(fā)低水頭資源。貫流式水電站是開發(fā)低水頭水力資源最好的方式，一般應(yīng)用于25m水頭以下。它與中、高水頭電站、低水頭立式軸流電站相比，具有流道簡單、過流通道的水力損失小、機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊、建設(shè)周期短、投資小、收效快、淹沒移民少等優(yōu)點(diǎn)。

但是，貫流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體型龐大、機(jī)械效率偏低，統(tǒng)計(jì)資料表明：貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口水流的動(dòng)能約占總水頭的45％以上，最大可達(dá)90％。雖然有尾水管回收這部分動(dòng)能，但是由于尾水管的水力設(shè)計(jì)以及考慮實(shí)際工程的開挖量問題，其回收能量的能力還是非常有限的。

中國專利申請201510760877.5公開了“一種水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)選方法”，該方法采用一種新型啟發(fā)式優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，能搜索到更優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)值，得到的解代表更優(yōu)的PID控制參數(shù)，使水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率偏差更小，調(diào)節(jié)速度更快，系統(tǒng)響應(yīng)曲線更加光滑，系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)更高。但該方法僅適用于單一水輪機(jī)的情況，無法適用多臺水輪機(jī)及水輪機(jī)之間相互影響時(shí)的情況，因此不能充分發(fā)揮系統(tǒng)的最大性能。

如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為當(dāng)今水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的重要難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種用于增流式智能水輪機(jī)系統(tǒng)的尾水流狀態(tài)控制器，本發(fā)明通過尾水流狀態(tài)控制器來分別控制貫流式水輪發(fā)電機(jī)組、尾水流增流裝置和垂直軸水輪機(jī)，從而保證了垂直軸水輪機(jī)能夠充分利用貫流式水輪發(fā)電機(jī)組排出，經(jīng)尾水流增流裝置增流的尾水能量，在提高水能利用率的同時(shí)又能夠使外部發(fā)電機(jī)能夠輸出品質(zhì)優(yōu)良的電能。