[发明专利]一种无轴发电机自供电调流调压智能装备

说明书

本发明公开了一种无轴发电机自供电调流调压智能装备，包括发电系统、监控系统和调控执行系统；所述发电系统为无轴发电机、所述监控系统为智能RTU系统，所述调控执行系统为内置式驱动活塞阀；所述无轴发电机与内置式驱动活塞阀连接，利用调流调压过程形成的余压和能量采用无轴发电技术发电，为实时监测与控制提供稳定输出电源；所述智能RTU系统集成仿真模型的控制策略库，实时采集阀门运行状态和水力参数，通过PID技术对内置式驱动活塞阀进行智能调节和分布式控制。本发明使用无轴发电机进行自供电，在确保管线在安全与压力需求的前提下，实现了管线余压的最大化利用；通过智能RTU和控制系统解决了输水管线多过程、多约束耦合复杂的调度问题。

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，更具体地，涉及一种无轴发电机自供电调流调压智能装备。

背景技术

活塞阀主要用于长距离供水的管网中，如南水北调管网等，起调节流量、消能排空、减压及调压等作用，尤其在大口径、高压力和大压差的工况更显其优越的调节和控制功能，具有消能、降噪、减振及防气蚀的特点。在大型调水工程项目中，多分水口的控制是一个多过程、多约束的耦合控制过程，同时受到末端调节室调流调压阀的影响，调节过程复杂而多变。传统的活塞阀只能由人力控制来操纵阀门的开启与关闭，无法智能化的运行和维护，不能监控阀门实时情况，根据阀中出现的问题或故障自动调节、发出报警指示，导致水资源损耗、浪费。

随着输水系统日益复杂，信息化程度逐渐升级。目前通常在调流调压阀外设置电动执行器，采用涡轮蜗杆和曲柄连杆机构传动，对管线压力、流量进行调控，水库放空等，白白丢弃了管网富余的水压，造成水力资源的浪费，且传动效率低；同时工程调度需要闸泵阀系统协同调度，在供水管线上布设数据采集仪器、数据传输设备等，包括阀门本身的驱动电力来源，都是一个需要解决的问题；沿管线架设电缆及网络线缆成本投入大，并且存在管理、安全等诸多问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种无轴发电机自供电调流调压智能装备，通过无轴发电机进行自供电，提高了对水能的利用效率，不会占用管道空间。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种无轴发电机自供电调流调压智能装备，包括发电系统、监控系统和调控执行系统；所述发电系统为无轴发电机，所述监控系统为智能RTU系统，所述调控执行系统为内置式驱动活塞阀；所述无轴发电机与内置式驱动活塞阀连接，采用无轴发电技术将调流调压过程形成的余压和能量转换成电能，为实时监测与控制提供稳定输出电源；所述智能RTU系统集成仿真模型的控制策略库，实时采集阀门运行状态和水力参数，并通过PID技术对内置式驱动活塞阀进行智能调节和分布式控制。

进一步地，所述无轴发电机包括定子、转子、桨叶和压盖，所述定子和转子设置在管道内，所述定子设置在转子外圈，所述转子与桨叶为一体化设计；所述定子外壁与管道固定连接；所述转子包括开槽圆环、永磁体，所述开槽圆环设置在桨叶外侧，所述开槽圆环的凹槽内交替放置极性不同的永磁体，所述压盖设置在无轴发电机与管道的连接处。

进一步地，所述无轴发电机自供电调流调压智能装备还包括数据采集控制装置，所述数据采集控制装置通过RS485总线与内置式驱动活塞阀相连，并在处理器内置嵌入式控制算法对内置式驱动活塞阀进行调节，Modbus、IEC104等常见水利行业协议进行传输，可以兼容多种不同信号形式传输，支持多种通信方式。

进一步地，所述数据采集控制装置中处理器集成了水力模型、设备特性曲线的仿真运行数据，构建策略知识库，准确控制阀门运行安全性，所述数据采集控制装置采用基于目标指令、控制策略的分布式控制方式控制内置式驱动活塞阀。

进一步地，所述数据采集控制装置中处理器中集成有阀门常见类故障与阀门运行特征数据，构建健康诊断知识库，快速、准确判断阀门健康度。