智能水能循环节电系统技术方案

本发明专利技术为智能水能循环节电系统，解决传统系统无发电功能，维护和运行管理不便，能耗高的问题。由智能控制装置，水轮机旁路，高效水泵旁路组成，在回水管路上安装第1温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供水管路上安装第2温度传感器，在水轮机的轴承座上安装第3温度传感器，在水轮机的接力器上安装位移传感器，传感器采集回水、供水管路的有关参数提供给智能控制柜1的PLC可编程控制器，可编程控制器根据传感器采集的回水管路的实时温度、压力、流量和供水管路的温度的变化，与供水系统要求的参数的设定值比较，当这些参数中的一个超出设定值时，可编程控制器通过液压站、接力器调节水轮机的流量和供水管路水泵的流量，使该参数回复到设定值范围内。

Intelligent Water Energy Circulation Energy Saving System

【技术实现步骤摘要】
智能水能循环节电系统
本专利技术与水泵供水系统节能有关。
技术介绍
许多水泵供水的系统，目前采用的是一台或若干台水泵对水加压，输送到需要的场景，使用后的水流有多种处理方式。有的将水引到水处理设备处理后再排到河流；有的排到地下；有的通过回水管路将水引入冷却塔降温，然后再由水泵加压输送到需要的场景，从而实现水的循环使用。然而，使用后的水流往往还具有大量水能：第一，还存在富余位能。比如地源热泵从地下取水到地面使用后流入地下的位能。工厂的设备或物料需要冷却的换热器，因工艺需要安装位置较高，冷却水从高位换热器流到热水池或流入冷却塔，还存在富余位能。第二，供水、供暖系统，因使用用户的远近距离不同，管路损失不同，用水距离越短的回水余压越大。第三，为了保证供水流量满足用户的最大需要，设计师必须按最大需要流量设计供水水泵，并考虑安全系数，因此，水泵实际流量有较大富余。第四、因环境气温高低变化，用户使用需求的变化，实际流量存在富余。在国家节能减排政策的倡导下，产生了许多回收回水余能，或减少循环水能量的技术和方法。比如，因水泵本身不能调节流量，采用变频电机对水泵变速来调节流量，但存在变频器本身耗电，水泵富余能量不多时变频不节电反而费电，还有产生高次谐波影响电网电能质量，导致电机发热增大。又比如，有用冷却塔水轮机回收利用回水浪费的富余能量，但因水轮机可能发生故障，会影响风机抽风，造成冷却循环水系统影响生产。再比如，还有采用水轮发电机组利用回水余压发电节能，但存在发电系统增加了用户的使用和管理难度，降低了供水系统的可靠性等问题。但是，已有技术的节电率都不高，一般为10%左右，而水泵供水系统的能量浪费普遍有40%以上，甚至有的高达70%！本专利技术人的专利号为ZL201721854153.8《节能的水冷却循环系统》，提供一种由轴伸贯流式水轮机和高效水泵组成的水轮泵的安全可靠、高效节能的水循环冷却系统。轴伸贯流式水轮机将系统余压转化为动能直接提供给高效水泵，取代或减少电动机耗电，从而使循环水能耗降低，该技术只适用于回水压力不高、回水能量小的循环水系统，其使用范围不广，节电效果不理想。并且使用运行管理麻烦。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有水能循环和发电功能，安全可靠、维护和运行管理方便、高效节能的水泵供水智能水能循环节电系统。本专利技术是这样实现的：智能水能循环节电系统由智能控制装置，水轮机旁路，高效水泵旁路组成，水轮机旁路由水轮机4及其第一进水管路9上的第1阀门10、第1出水管路6上的第2阀门5组成，智能控制装置由若干传感器、电动阀门、智能控制柜1，液压站2，接力器3组成，高效水泵旁路由高效水泵13及其第2进水管路19上的第3阀门20、第2出水管路14上的第4阀门12、与高效水泵13传动连接的异步电机17组成，第1出水管路6、第1进水管路9分别与系统的回水管路8连接，两连接点之间有第5阀门7，高效水泵13的一端轴与水轮机4的轴通过第1联轴器11连接，另一端轴与异步电机17通过第2联轴器18连接，或者同轴直接连接，高效水泵13旁路与系统供水管路15上的第1水泵16并联运行，高效水泵13的进出口分别有第3阀门20、第4阀门12，第1水泵16的进出口分别有第6阀门53、第7阀门54，智能控制装置通过液压站2、接力器3控制水轮机的导水机构52或转浆机构300调节水轮机的流量。在回水管路8上安装第1温度传感器、第1压力传感器和流量传感器，在供水管路15上安装第2温度传感器，在水轮机4的轴承座上安装第3温度传感器，在水轮机的接力器3上安装位移传感器50检测接力器的活塞51的位移，传感器采集回水、供水管路的有关参数提供给智能控制柜1的PLC可编程控制器，可编程控制器根据传感器采集的回水管路的实时温度、压力、流量和供水管路的温度的变化，与供水系统要求的参数的设定值比较，当这些参数的其中一个超出设定值时，可编程控制器通过液压站2、接力器3调节水轮机的流量和供水管路水泵的流量，使该参数回复的到设定值范围内。异步电机17采用具有发电机和电动机两种功能的异步电机，当回水的富余能量较大，水轮机4转换提供给高效水泵13的轴功率大于高效水泵13需要的轴功率时，异步电机17作为发电机运行，高效水泵13将多余的轴功率提供给异步电机17反向发电供给电网，当回水的富余能量较小，水轮机4转换提供给高效水泵13的轴功率小于高效水泵13需要的轴功率时，异步电机17作为电动机运行，电动机补充水轮机4不足的轴功率提供给高效水泵13。在回水压力较高的供水系统，水轮机4适宜采用混流式水轮机，所有阀门采用电动型，当水轮机4或高效水泵13有故障或需要检修时，智能控制装置控制将回水从水轮机旁路自动切换到回水管路8回水，将高效水泵旁路供水自动切换到供水管路15的第1水泵16供水，保证供水正常运行，当水轮机轴承座上的第3温度传感器检测到轴承温度超过设定的报警值时，可编程控制器控制报警器报警；当水轮机轴承座上的第三温度传感器检测到轴承温度达到设定的事故停机值时，可编程控制器控制第3阀门20和第4阀门12关闭，同时控制供水管路15上第1水泵16进口的第6阀门53和出口的第7阀门54开启，将高效水泵13供水切换为第1水泵16供水，然后控制回水管路8上的第5阀门7开启，同时将第1阀门10和第2阀门5关闭，使回水从水轮机旁路切换到回水管路8回水，然后对水轮机进行故障检查排除，对水轮机进行检修，水轮机正常后，可编程控制器控制第3阀门20和第4阀门12开启，同时控制供水管路15上第1水泵16进口的第6阀门53和出口的第7阀门54关闭，将第1水泵16供水切换为高效水泵13供水，然后控制回水管路8上的第5阀门7关闭，同时将第1阀门10和第2阀门5开启，使回水从回水管路8切换到水轮机旁路回水。在供水切换过程中，可编程控制器根据压力传感器检测到的回水压力数值，控制阀门开关的速度，在供水切换为第1水泵16供水的过程中，回水管路压力超过正常回水压力设定值时，减小第6阀门53和第1水泵16出口的第7阀门54的开启速度，或暂停开启，待回水管路压力回复到正常回水压力设定值时再切换阀门恢复原来状态，反之，在供水切换为第1水泵16供水的过程中，回水压力低于正常回水压力设定值时，减小第3阀门20和第4阀门12的关闭速度，或暂停关闭，待回水压力回复到正常回水压力设定值时再切换阀门恢复原来状态。许多情况下，在供水管路15中并联若干水泵，其中至少有一台水泵为备用。在供水管路15上安装第2温度传感器和第2压力传感器，高效水泵13、第1水泵16、第2水泵161、第3水泵162并联于供水管路15，第2水泵161的进出口分别有第8阀门55、第9阀门56，第3水泵162的进出口分别有第10阀门57、第11阀门58，所有阀门采用电动型。在回水压力较小的供水系统，水轮机4适宜采用后轴伸贯流转浆式水轮机，智能控制装置的接力器3直接设计在水轮机4的转轮体302里面，智能控制柜1通过液压站2，再通过控制水轮机转轮体302里面的接力器3，直接控制水轮机的转浆机构300驱动水轮机的叶片301转动，该结构是直线往复运动变转动的结构，后轴伸贯流转浆式水轮机已经在水电站广泛应用，许多水轮机结构教材、设计手册等资料里面有介绍，水轮机专业的技术人员很容易就能设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能水能循环节电系统，其特征在于，由智能控制装置，水轮机旁路，高效水泵旁路组成，水轮机旁路由水轮机（4）及其第一进水管路（9）上的第1阀门（10）、第1出水管路6上的第2阀门（5）组成，智能控制装置由若干传感器、电动阀门、智能控制柜(1)，液压站(2)，接力器(3)组成，高效水泵旁路由高效水泵(13)及其第2进水管路(19)上的第3阀门(20)、第2出水管路(14)上的第4阀门(12)、与高效水泵(13)传动连接的异步电机(17)组成，第1出水管路(6)、第1进水管路(9)分别与系统的回水管路(8)连接，两连接点之间有第5阀门(7)，高效水泵(13)的一端轴与水轮机(4)的轴通过第1联轴器(11)连接，另一端轴与异步电机(17)通过第2联轴器(18)连接，或者同轴直接连接，高效水泵（13）旁路与系统供水管路（15）上的第 1水泵（16）并联运行，高效水泵（13）的进出口分别有第3阀门（20）、第4阀门（12），第1水泵（16）的进出口分别有第6阀门（53）、第7阀门(54)， 智能控制装置通过液压站(2)、接力器(3)控制水轮机（4）的导水机构（52）或转浆机构（300）调节水轮机的流量，在回水管路（8）上安装第1温度传感器、第1压力传感器和流量传感器，在供水管路（15）上安装第2温度传感器，在水轮机（4）的轴承座上安装第3温度传感器，在水轮机的接力器（3）上安装位移传感器（50）检测接力器的活塞（51）的位移，传感器采集回水、供水管路的有关参数提供给智能控制柜（1）的PLC可编程控制器，可编程控制器根据传感器采集的回水管路的实时温度、压力、流量和供水管路的温度的变化，与供水系统要求的参数的设定值比较，当这些参数中的一个超出设定值时，可编程控制器通过液压站、接力器调节水轮机的流量和供水管路水泵的流量，使该参数回复到设定值范围内。...

【技术特征摘要】
1.智能水能循环节电系统，其特征在于，由智能控制装置，水轮机旁路，高效水泵旁路组成，水轮机旁路由水轮机（4）及其第一进水管路（9）上的第1阀门（10）、第1出水管路6上的第2阀门（5）组成，智能控制装置由若干传感器、电动阀门、智能控制柜(1)，液压站(2)，接力器(3)组成，高效水泵旁路由高效水泵(13)及其第2进水管路(19)上的第3阀门(20)、第2出水管路(14)上的第4阀门(12)、与高效水泵(13)传动连接的异步电机(17)组成，第1出水管路(6)、第1进水管路(9)分别与系统的回水管路(8)连接，两连接点之间有第5阀门(7)，高效水泵(13)的一端轴与水轮机(4)的轴通过第1联轴器(11)连接，另一端轴与异步电机(17)通过第2联轴器(18)连接，或者同轴直接连接，高效水泵（13）旁路与系统供水管路（15）上的第1水泵（16）并联运行，高效水泵（13）的进出口分别有第3阀门（20）、第4阀门（12），第1水泵（16）的进出口分别有第6阀门（53）、第7阀门(54)，智能控制装置通过液压站(2)、接力器(3)控制水轮机（4）的导水机构（52）或转浆机构（300）调节水轮机的流量，在回水管路（8）上安装第1温度传感器、第1压力传感器和流量传感器，在供水管路（15）上安装第2温度传感器，在水轮机（4）的轴承座上安装第3温度传感器，在水轮机的接力器（3）上安装位移传感器（50）检测接力器的活塞（51）的位移，传感器采集回水、供水管路的有关参数提供给智能控制柜（1）的PLC可编程控制器，可编程控制器根据传感器采集的回水管路的实时温度、压力、流量和供水管路的温度的变化，与供水系统要求的参数的设定值比较，当这些参数中的一个超出设定值时，可编程控制器通过液压站、接力器调节水轮机的流量和供水管路水泵的流量，使该参数回复到设定值范围内。2.根据权利要求1所述的智能水能循环节电系统，其特征在于，异步电机（17）采用具有发电机和电动机两种功能的异步电机，当回水的富余能量较大，水轮机（4）提供给高效水泵（13）的轴功率大于高效水泵需要的轴功率时，异步电机作为发电机运行，高效水泵将多余的轴功率提供给异步电机反向发电供给电网，当回水的富余能量较小，水轮机提供给高效水泵的轴功率小于高效水泵需要的轴功率时，异步电机作为电动机运行，补充水轮机不足的轴功率提供给高效水泵。3.根据权利要求1或2所述的智能水能循环节电系统，其特征在于，水轮机（4）为混流式水轮机，所有阀门采用电动型，当水轮机或高效水泵有故障或需要检修时，智能控制装置控制将回水从水轮机旁路自动切换到回水管路（8）回水，将高效水泵旁路供水自动切换到供水管路（15）的第1水泵（16）供水，保证供水正常运行，当水轮机轴承座上的第3温度传感器检测到轴承温度超过设定的报警值时，可编程控制器控制报警器报警，当水轮机轴承座上的第三温度传感器检测到轴承温度达到设定的事故停机值时，可编程控制器控制第3阀门（20）和第4阀门（12）关闭，同时控制供水管路（15）上第1水泵（16）进口的第6阀门（53）和出口的第7阀门（54）开启，将高效水泵供水切换为第1水泵供水，然后控制回水管路（8）上的第5阀门（7）开启，同时将第1阀门（10）和第2阀门（5）关闭，使回水从水轮机旁路切换到回水管路（8）回水，然后对水轮机进行故障检查排除，对水轮机进行检修，水轮机正常后，可编程控制器控制第3阀门（20）和第4阀门（12）开启，同时控制供水管路（15）上第1水泵（16）进口的第6阀门（53）和出口的第7阀门（54）关闭，将第1水泵（16）供水切换为高效水泵（13）供水，然后控制回水管路（8）上的第5阀门（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广平，杨智焜，
申请(专利权)人：杨广平，
类型：发明
国别省市：四川,51