[發明專利]一種用于增流式智能水輪機系統的尾水流狀態控制器

在審

• 申請號: 201811445909.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109667699A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 唐肖陽;鄭源;張付林;張智;張玉全
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B15/00;F03B15/06;F03B3/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳樹山

本發明涉及一種用于增流式智能水輪機系統的尾水流狀態控制器，其特征在于，包括增流式智能水輪機系統的被控制組件和尾水流狀態控制器的內部組件；所述被控制組件包括貫流式水輪發電機組轉輪葉片、垂直軸水輪機葉片和尾水流增流裝置，所述內部組件包括功率控制器、信號處理器、液壓控制器和執行機構，所述執行機構包括推盤和轉動桿，所述尾水流狀態控制器分別控制貫流式水輪發電機組轉輪葉片的葉片角度β₁的大小、垂直軸水輪機葉片的葉片角度β₂的大小以及感應驅動桿的移動距離x的大小。本發明保證了增流式智能水輪機系統能夠充分發揮其最佳性能，使增流式智能水輪機系統在不同工況下的水流能利用率最高、輸出功率最大。

技術領域

本發明屬于水力發電技術領域，特別是涉及一種用于增流式智能水輪機系統的尾水流狀態控制器。

背景技術

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濟發達地區。近些年，這些地區經濟發展迅速，用電需求增速飛快。但是這些地區一般都是能源緊張地區，可開發的中、高水頭水力資源早在20世紀90年代以前就已開發完畢。為了滿足該地區經濟迅速發展的需要，人們又轉而開發低水頭資源。貫流式水電站是開發低水頭水力資源最好的方式，一般應用于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、機組結構緊湊、建設周期短、投資小、收效快、淹沒移民少等優點。

但是，貫流式水輪發電機組結構復雜、體型龐大、機械效率偏低，統計資料表明：貫流式水輪機轉輪出口水流的動能約占總水頭的45％以上，最大可達90％。雖然有尾水管回收這部分動能，但是由于尾水管的水力設計以及考慮實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“一種水輪機調節系統控制參數的優選方法”，該方法采用一種新型啟發式優化算法優化目標函數，能搜索到更優的目標函數值，得到的解代表更優的PID控制參數，使水輪機調節系統頻率偏差更小，調節速度更快，系統響應曲線更加光滑，系統調節品質更高。但該方法僅適用于單一水輪機的情況，無法適用多臺水輪機及水輪機之間相互影響時的情況，因此不能充分發揮系統的最大性能。

如何克服現有技術的不足已成為當今水力發電技術領域中亟待解決的重要難題之一。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足而提供一種用于增流式智能水輪機系統的尾水流狀態控制器，本發明通過尾水流狀態控制器來分別控制貫流式水輪發電機組、尾水流增流裝置和垂直軸水輪機，從而保證了垂直軸水輪機能夠充分利用貫流式水輪發電機組排出，經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又能夠使外部發電機能夠輸出品質優良的電能。