一种基于分级发电方式的智能水利发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，其结构包括仪表开关、发电机、散热口、上轴轴承、水轮机调速器、传动轴、调速连杆、导水罩、进水导叶、固定盘、下轴轴承、水轮机、光电编码器、叶轮、入水通道、水闸、拦垃圾网、螺旋式进水口、喇叭式尾水管、坝体、出水口，本发明专利技术模糊控制器能够克服克服由于过程本身的不确定性、不精确性和噪声带来的困难，实现被控制对象的控制作用，且在该水轮机调速器内部设有的光电编码器将该频率反馈用码盘与机端电压相结合，机端电压频率采用交流采样技术，采集频率随电网电压变化而变化，光电编码器的频率来自水轮机转轴，可提高水轮机调速器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分级发电方式的智能水利发电系统
本专利技术是一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，属于水利发电领域。
技术介绍
分级发电方式可以按照水头的高低进行划分(水电站的水头,是指水电站上游和下游的高度差,单位用“米”表示)，目前我国按以下标准划分：1)最大水头40m以下的水电站称为低水头水电站；2)最大水头在40一200m的水电站称为中水头水电站；3)最大水头在200m以上的水电站称为高水头水电站，水利发电是发电的一种方式，利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。它是由建筑物来集中天然水流的落差，形成水头，并以水库汇集、调节天然水流的流量；基本设备是水轮发电机组。当水流通过水轮机时，水轮机受水流推动而转动，水轮机带动发电机发电，机械能转换为电能，再经过变电和输配电设备将电力送到用户。水能为自然界的再生性能源，随着水文循环，重复再生。水力发电在运行中不消耗燃料，运行管理费和发电成本远比燃煤电站低。水力发电在水能转化为电能的过程中不发生化学变化，不排泄有害物质，对环境影响小，因此水力发电所获得的是一种清洁的能源，水电站分类：潮汐水电站：而潮汐电站由于造价昂贵，尚未能大规模开发利用。其他形式的水力发电，如利用波浪能发电尚处于试验研究阶段。为实现不同类型的水电开发，需要使用水文、地质、水工建筑物、水力机械、电器装置、水利勘测、水利规划、水利工程施工、水利管理、水利经济学和电网运行等方面的知识，对下列方面进行研究；坝式水电站与引水式水电站：世界上已建的绝大多数水电站都属于利用河川天然落差和流量而修建的常规水电站。这种水电站按对天然水流的利用方式和调节能力分为径流式和蓄水式两种；按开发方式又可分为坝式水电站、引水式水电站和坝-引水混合式水电站，抽水蓄能电站是20世纪60年代以来发展较快的一种水电站；水力发电是再生能源，对环境冲击较小，发电效率高达90％以上，发电成本低，发电起动快，数分钟内可以完成发电，调节容易，单位输出电力之成本最低。除可提供廉价电力外，还有下列之优点：控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。在现有的水利发电系统中，水轮发电机组组作为核心设备，水轮发电机组组的运形状态决定着电能质量和系统安全，目前，实现对水轮发电机组组的控制与调节，应用最为广泛仍是传统的PID控制器，主要是因为这种控制器的结构简单，控制策略易于实现，且具有一定的鲁棒性，但水力发电机组的水利发电系统是一个典型的非线性，大时滞，时变的复杂系统，所以在机组的实际运行过程中，常规PID控制器一般难以满足其调节品质的要求，在水利发电系统中，水轮发电机组的频率一般从机端电压提取，然后反馈到水轮机调速器的输入端，与给定频率相比较，该方式会导致机端电压在尖脉冲、浪涌等干扰影响下，由于测量的不准确，导致水轮机控制出现偏差，使得发电效率低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，以解决在机组的实际运行过程中，常规PID控制器一般难以满足其调节品质的要求，在水利发电系统中，水轮发电机组的频率一般从机端电压提取，然后反馈到水轮机调速器的输入端，与给定频率相比较，该方式会导致机端电压在尖脉冲、浪涌等干扰影响下，由于测量的不准确，导致水轮机控制出现偏差，使得发电效率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，其结构包括仪表开关、发电机、散热口、上轴轴承、水轮机调速器、传动轴、调速连杆、导水罩、进水导叶、固定盘、下轴轴承、水轮机、光电编码器、叶轮、入水通道、水闸、拦垃圾网、螺旋式进水口、喇叭式尾水管、坝体、出水口，所述发电机上设有两个散热口其之间焊接有仪表开关，所述发电机的底端通过上轴轴承与水轮机调速器的外壳为一体化结构，所述水轮机调速器的内部与传动轴的一端活动连接，所述传动轴的另一端贯穿于两个固定盘之间且固定连接在导水罩内部并与调速连杆相平行，所述导水罩的外表面设有两个以上的进水导叶且为一体成型结构，所述下轴轴承机械连接在传动轴与水轮机之间，所述水轮机的内部安装有光电编码器，所述水轮机与导水罩为一体化结构器内部安装有叶轮，所述入水通道上分别安装有水闸与拦垃圾网，所述发电机的底端垂直连接在螺旋式进水口上，所述螺旋式进水口的底端设有喇叭式尾水管且均安装在坝体的内部，所述喇叭式尾水管的底端与出水口相互贯通，所述光电编码器由电路板、光检测器、挡板、码盘、光源发射口、转轴、外壳、底座、滤镜、透镜组成，所述电路板的信号端与光检测器采用电连接，所述光检测器与挡板均焊接在电路板的底端且位于码盘上，所述码盘的中心部位活动连接有转轴，所述光源发射口上安装有透镜并通过安装在码盘上的滤镜与电路板上的光敏元件相配合，所述码盘与外壳之间通过转轴机械连接，所述外壳垂直固定在底座上，所述水轮机连接有水轮机调速系统，所述水轮机调速系统包括模糊控制器、控制器、接力器、水轮机调速器、光电编码器、水轮机转轴、叶轮，所述模糊控制器的信号输入端电连接于控制器，所述模糊控制器的信号输出端与发电机采用电连接，所述控制器的信号输出端通过接力器与叶轮电连接发电机，所述水轮机转轴的频率输出端电连接于光电编码器，所述光电编码器的信号输出端与水轮机调速器的信号端采用信号连接，所述模糊控制器包括A/D转换器、计算控制变量模块、模糊量化处理模块、模糊控制规则模块、模糊决策模块、非模糊化处理模块、D/A转换器、传感器，所述A/D转换器通过计算控制变量模块电连接于模糊量化处理模块，所述模糊控制规则模块、模糊决策模块、非模糊化处理模块的信号输入端与模糊量化处理模块电连接其信号输出端与D/A转换器信号连接，所述D/A转换器的信号端电连接于水轮机与发电机，所述水轮机与发电机的反馈信号电路通过传感器与模糊控制器电连接。进一步地，所述固定盘设有两个均设在水轮机调速器的底端且呈上下平行。进一步地，所述发电机的内部设有线圈定子、磁极转子。进一步地，所述磁极转子设在线圈定子的内部并与仪表开关的接线端电连接。进一步地，所述叶轮通过设有两个以上的叶片环绕构成一个风扇形结构。进一步地，所述导水罩可以上下移动实现调节进水量的功能。进一步地，所述喇叭式尾水管其目的是为了让水在里面流得更快，往下吸引水轮的力气就更大，发的电量就更多了，上小下大的比例一般是下面口径是上面的一倍。进一步地，所述水轮机转轴设有密封结构，所述密封结构由密封供水口、转环、密封环、导向杆、密封座组成。进一步地，所述转环的外表面设有一层抗磨层，所述密封供水口安装在水轮机转轴的左端，所述转环活动连接在导向杆上端，所述导向杆固定在密封环之间，所述水轮机转轴的左右两端设有导向杆并机械连接在密封座上。有益效果本专利技术一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，本专利技术通过引入了模糊控制器，在水利发电系统中与模糊控制器与光电编码器相结合，首先，水利发电系统的原理为：在有水位差的地方，水从高处往低处流，水有一定的流动速度，因此水带有动能；因为水位差，水在高处被地球的引力吸引往低处，从而水带有重力势能，水的动能和水的势能总和就是水的能量，水位差越高，水流量越大，水的能量就越大，水的能量作用在水轮机上，使得水轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，其结构包括仪表开关(1)、发电机(2)、散热口(3)、上轴轴承(4)、水轮机调速器(5)、传动轴(6)、调速连杆(7)、导水罩(8)、进水导叶(9)、固定盘(10)、下轴轴承(11)、水轮机(12)、光电编码器(13)、叶轮(14)、入水通道(15)、水闸(16)、拦垃圾网(17)、螺旋式进水口(18)、喇叭式尾水管(19)、坝体(20)、出水口(21)，其特征在于：所述发电机(2)上设有两个散热口(3)其之间焊接有仪表开关(1)，所述发电机(2)的底端通过上轴轴承(4)与水轮机调速器(5)的外壳为一体化结构，所述水轮机调速器(5)的内部与传动轴(6)的一端活动连接，所述传动轴(6)的另一端贯穿于两个固定盘(10)之间且固定连接在导水罩(8)内部并与调速连杆(7)相平行，所述导水罩(8)的外表面设有两个以上的进水导叶(9)且为一体成型结构，所述下轴轴承(11)机械连接在传动轴(6)与水轮机(12)之间，所述水轮机(12)的内部安装有光电编码器(13)，所述水轮机(12)与导水罩(8)为一体化结构器内部安装有叶轮(14)，所述入水通道(15)上分别安装有水闸(16)与拦垃圾网(17)，所述发电机(2)的底端垂直连接在螺旋式进水口(18)上，所述螺旋式进水口(18)的底端设有喇叭式尾水管(19)且均安装在坝体(20)的内部，所述喇叭式尾水管(19)的底端与出水口(21)相互贯通；所述光电编码器(13)由电路板(131)、光检测器(132)、挡板(133)、码盘(134)、光源发射口(135)、转轴(136)、外壳(137)、底座(138)、滤镜(139)、透镜(1310)组成，所述电路板(131)的信号端与光检测器(132)采用电连接，所述光检测器(132)与挡板(133)均焊接在电路板(131)的底端且位于码盘(134)上，所述码盘(134)的中心部位活动连接有转轴(136)，所述光源发射口(135)上安装有透镜(1310)并通过安装在码盘(134)上的滤镜(139)与电路板(131)上的光敏元件相配合，所述码盘(134)与外壳(137)之间通过转轴(136)机械连接，所述外壳(137)垂直固定在底座(138)上；所述水轮机(12)连接有水轮机调速系统，所述水轮机调速系统包括模糊控制器(121)、控制器(122)、接力器(123)、水轮机调速器(5)、光电编码器(13)、水轮机转轴(124)、叶轮(14)，所述模糊控制器(121)的信号输入端电连接于控制器(122)，所述模糊控制器(121)的信号输出端与发电机(2)采用电连接，所述控制器(122)的信号输出端通过接力器(123)与叶轮(14)电连接发电机(2)，所述水轮机转轴(124)的频率输出端电连接于光电编码器(13)，所述光电编码器(13)的信号输出端与水轮机调速器(5)的信号端采用信号连接；所述模糊控制器(121)包括A/D转换器(1211)、计算控制变量模块(1212)、模糊量化处理模块(1213)、模糊控制规则模块(1214)、模糊决策模块(1215)、非模糊化处理模块(1216)、D/A转换器(1217)、传感器(1218)，所述A/D转换器(1211)通过计算控制变量模块(1212)电连接于模糊量化处理模块(1213)，所述模糊控制规则模块(1214)、模糊决策模块(1215)、非模糊化处理模块(1216)的信号输入端与模糊量化处理模块(1213)电连接其信号输出端与D/A转换器(1217)信号连接，所述D/A转换器(1217)的信号端电连接于水轮机(12)与发电机(2)，所述水轮机(12)与发电机(2)的反馈信号电路通过传感器(1218)与模糊控制器(121)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分级发电方式的智能水利发电系统，其结构包括仪表开关(1)、发电机(2)、散热口(3)、上轴轴承(4)、水轮机调速器(5)、传动轴(6)、调速连杆(7)、导水罩(8)、进水导叶(9)、固定盘(10)、下轴轴承(11)、水轮机(12)、光电编码器(13)、叶轮(14)、入水通道(15)、水闸(16)、拦垃圾网(17)、螺旋式进水口(18)、喇叭式尾水管(19)、坝体(20)、出水口(21)，其特征在于：所述发电机(2)上设有两个散热口(3)其之间焊接有仪表开关(1)，所述发电机(2)的底端通过上轴轴承(4)与水轮机调速器(5)的外壳为一体化结构，所述水轮机调速器(5)的内部与传动轴(6)的一端活动连接，所述传动轴(6)的另一端贯穿于两个固定盘(10)之间且固定连接在导水罩(8)内部并与调速连杆(7)相平行，所述导水罩(8)的外表面设有两个以上的进水导叶(9)且为一体成型结构，所述下轴轴承(11)机械连接在传动轴(6)与水轮机(12)之间，所述水轮机(12)的内部安装有光电编码器(13)，所述水轮机(12)与导水罩(8)为一体化结构器内部安装有叶轮(14)，所述入水通道(15)上分别安装有水闸(16)与拦垃圾网(17)，所述发电机(2)的底端垂直连接在螺旋式进水口(18)上，所述螺旋式进水口(18)的底端设有喇叭式尾水管(19)且均安装在坝体(20)的内部，所述喇叭式尾水管(19)的底端与出水口(21)相互贯通；所述光电编码器(13)由电路板(131)、光检测器(132)、挡板(133)、码盘(134)、光源发射口(135)、转轴(136)、外壳(137)、底座(138)、滤镜(139)、透镜(1310)组成，所述电路板(131)的信号端与光检测器(132)采用电连接，所述光检测器(132)与挡板(133)均焊接在电路板(131)的底端且位于码盘(134)上，所述码盘(134)的中心部位活动连接有转轴(136)，所述光源发射口(135)上安装有透镜(1310)并通过安装在码盘(134)上的滤镜(139)与电路板(131)上的光敏元件相配合，所述码盘(134)与外壳(137)之间通过转轴(136)机械连接，所述外壳(137)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱承启，
申请(专利权)人：朱承启，
类型：发明
国别省市：江西,36