[发明专利]具有升降调向功能的微水头水轮机及控制方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种水力发电装置，具体地说是涉及具有升降调向功能的微水头水轮机及控制方法。

背景技术

水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源，因此世界各国把开发水力发电项目放在了首要的位置，我国更是如此，国家的能源“十二五”规划明确把水电开发放在了优先的位置。但为了有效利用天然水能，当今现有传统技术需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝等。因此，就目前我国已开发或正在开发的水电站来说，一般水头都在2.5m以上。这些传统技术的开发投资大、建设周期长、还会造成较大的土地淹没和人口迁移对生态和社会产生负面的影响。

我国对于水头在2.5m以下（以下简称微水头）的水能资源最保守估计都有千万kW数量级的资源量可供开发。但是由于海洋、河流中水流速度沿竖直方向分布随时间不断发生变化，以及水流、潮汐的流动方向也在时刻发生变化。因此，对于现有的微水头水轮发电机来说，不能根据水流的流速大小和方向做出及时调整，使水能资源不能得到充分利用。

发明内容

本发明针对上述不足提供一种能充分利用水流资源的具有升降调向功能的微水头水轮机及控制方法

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，包括底座，升降电机，升降杆，微水头水轮机，调向电机，轴承；所述的底座上布置升降杆；升降杆的顶端设有轴承；微水头水轮机通过轴承与升降杆相连，微水头水轮机沿轴承转动；底座内设有升降电机，升降电机控制升降杆的升降；调向电机带动轴承转动。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，还包括测速传感器网络、数据处理分析模块，电机控制系统；所述的测速传感器网络以升降杆为中心圆周分布，电机控制系统控制降电机与调向电机；测速传感器网络与数据处理分析模块相连；数据处理分析模块将数据传输给电机控制系统。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，所述的微水头水轮机和轴承之间采用过盈配合连接。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，所述的测速传感器网络包括传感器安装支架，流速传感器，信号输出支路，信号输出总线；所述的传感器安装支架为若干根，传感器安装支架沿升降杆为中心、成圆周排列；传感器安装支架上设有若干个流速传感器；信号输出支路与每个传感器安装支架上的流速传感器相连；信号输出支路与信号输出总线相连。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，所述的每两个相邻的传感器安装支架在圆周方向的角度差为30°。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，所述的每两个垂直方向相邻的流速传感器之间的距离为1m。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，所述的每两个水平方向相邻的流速传感器之间的角度为差为30°。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机，传感器安装支架与升降杆之间的距离为3m。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机的控制方法，步骤如下：

1）、将微水头水轮机放置完成后，开启并运作，流速传感器收集信号；

2）、流速传感器将收集到的信号传输只流入数据处理分析模块；

3）、数据处理分析模块对流入传感器信号进行分析处理，得到具有最大流速位置的坐标（Φ，h）；

4）、数据处理分析模块通过电机控制系统控制升降电机和调向电机，使得微水头水轮机调整其高度和角度到指定位置，即最大流速所在处。

本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机控制方法，所述的步骤2）中流速传感器每隔一小时工作一次。

有益效果

本发明提供的具有升降调向功能的微水头水轮机及控制方法，相比于传统技术的水力发电，有效开发微水头水能资源、投资小、建设周期短、对生态友好；相比于传统技术的微水头发电机，充分利用水能资源，通过间断性的工作可避免升降电机和调向电机的疲劳运转、进而延长电机使用寿命。

附图说明

图1本发明所述的具有升降调向功能的微水头水轮机的整体结构示意图。

图2是本发明所述的测速传感器网络的结构示意图。

图3是本发明所述的测速传感器网络的俯视图。

具体实施方式