Система управления затвором микрогидроэлектростанции

Авторы патента:

F03B15/06 - автоматическое регулирование

Использование: для электроснабжения автономных потребителей, удаленных от линий электропередач Сущность: гидротурбина связана через завтор с водозаборником и механически соединена с электрическим генератором, к которому подключены цепь нагрузки через регулятор вспомогательной нагрузки, вспомогательные сопротивления и командное устройство, связанное с регулятором вспомогательной нагрузки, который подключен к устройству управления затвором гидротурбины; а оно соединено с затвором турбины При изменении режимов работы микроГЭС командное устройство формирует управляющий сигнал на регулятор вспомогательной нагрузки пропорционально частоте вращения генератора При этом на вспомогательных сопротивлениях рассеивается часть мощности вырабатываемой генератором, и обеспечивается постоянство его частоты вращения Одновременно силовой сигнал от регулятора поступает на устройство управления затвором гидротурбины, которое представляет собой исполнительное устройство , обеспечивающее открытие или закрытие затвора турбины пропорционально сигналу, поступающему на нйгрузку 1 злф-лы, 1 ил.

(w ЩД (1ц 2 (51) РОЗ В 15 66

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

Й Я :- МТ,""! тг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

С0

М (21) 4945320/29 (22) 1?.0491 (46) 30.1293 Бюл. Йя 47-48 (71) Томский политехнический университет (72) Jlyxyrw аВ„.06yxoa СГ. (73) Томский политехнический университет (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАТВОРОМ

МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (57) Использование: для электроснабжения автономных потребителей, удаленных ог линий электропередач. Сущность: гирротурбина связана через завтор с водозаборником и механически соединена с.электрическим генератором,.к которому подключены цепь нагрузки через регулятор вспомогательной нагрузщ вспомогательные сопротивления и ко« мандное устройство, связанное с регулятором вспо2 могательной нагрузкщ который подключен к устройству управления затвором гидротурбинц а оно соединено с затвором турбины При изменении режимов работы микроГЭС командное устройство формирует управляющий сигнал на регулятор вспомогательной нагрузки пропорционально часто-. те вращения генератора При этом на вспомогательных сопротивлениях рассеивается часть мощности, вырабатываемой генератором, и обеспечивается постоянство его частоты вращения. Одновременно силовой сигнал от регулятора поступает на устройство управления затвором гидротурбинц которое представляет собой. исполнительное устройство, обеспечивающее открытие или закрытие затвора турбины пропорционально сигналу, поаулающему на йвгрузку, 1 an,ф-лц 1 m

2005138

Изобретение предназначено для электроснабжения автономных небольших потребителей в районах, удаленных от линий электропередач.

Известны способ и устройство дпя yfi, равления гидротурбиной или насосотурбиной, где устройство содержит впускной клапан и направляющий аппарат, управляемый регулятором частоты вращения. 10

Недостатком устройства является большая инерционность регулирования из-за применения электромеханических регуляторов частоты.

Известно также устройство для регули- 15 рования частоты генератора, приводимого во вращение гидротурбиной, в котором стабилизация частоты вращения гидротурбины достигается с помощью погруженных в ре-, зервуар. с жидкостью электрических сопро- 20 тивлений, используемых в качестве тормозящей нагрузки.

Недостат«ом устройства является низкий КПД из-за потерь энергии на тормозящих сопротивлениях.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является электрическая система регулирования, содержащая гидротурбину, соединенную через затвор с водозаборником и механически связанную с электрическим генератором, к которому подключены цепь нагрузки, через регулятор вспомогательной нагрузки вспомогательные сопротивления и командное устройст- 35 во, связанное с регулятором вспомогательной нагрузки и устройством регулирования затвором гидротурбины, которое соединено с затвором.

Недостатком устройства являются по- 40 вышенная схемная сложность командного устройства, невысокие массогабаритные показатели из-за необходимости формирования нескольких сигналов управления и обязательное наличие специальных уст- 45 ройств для усиления этих сигналов.

Целью изобретения является упрощение конструкции системы, повышение КПД и надежности.

Эта цель достигается тем, что в системе 50 управления затвором микроГЭС, содержащей управляемый приводной механизм, со. единенный с затвором, установлечный между водозаборным резервуаром и гидротурбиной, механически связанной с генера- 55 тором, который электрически связан с рабочей нагрузкой, регулятором мощности в цепи вспомогательной нагрузки и командным устройством формирования сигнала, пропорционального частоте вращения генератора, подключенным выходом к управляющему входу указанного регулятора мощности, приводной механизм выполнен в виде пропорционального электромагнита, катушка которого включена в цепь вспомогательной нагрузки. а якорь соединен с затвором.

Благодаря подключению управляющего входа системы управления затвором микроГЭС к цепи вспомогательной нагрузки отпадает необходимость в выработке командным устройством сигнала дпя управления затвором гидротурбины, а само устройство управления затвором должно соде ржать. тол ько испол нител ьны и механизм без усилителя, так как на него поступает сигнал большой мощности, используемый для питания электрической вспомогательной нагрузки.

Это обеспечивает упрощение конструкции, повышение КПД и надежности системы управления затвором гидротурбины, так как в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом отсутствует канал формирования управляющего сигнала на систему управления затвором в командном устройстве, а само устройство управления затвором микроГЭС не содержит усилителя мощности, На чертеже представлена структурная схема системы.

Система управления затвором микроГЭС содержит управляемый приводной механизм 1, соединенный с затвором 2, установленным между водозаборным резервуаром 3 и гидротурбиной 4, механически связанной с генератором 5, который электрически связан с рабочей нагрузкой, регулятором 6 мощности в цепи вспомогательной нагрузки 7 и командным устройством 8 формирования сигнала, пропорционального частоте вращения генератора;

При изменении режимов работы микроГЭС командное устройство 8 формирует управляющий сигнал на регулятор 6 мощности вспомогательной нагрузки 7 пропорционально частоте вращения генератора 5. При этом на вспомогательных сопротивлениях рассеивается часть мощности, вырабатываемой генератором, и обеспечивается постоянство его частоты вращения.

Одновременно силовой сигнал от регулятора 6 поступает на устройство управления затвором микроГЭС, приводной механизм которого выполнен в виде пропорционального электромагнита. катушка которого включена B цепь 0(llof4ol ï ..-> н<.и l1 è рузки, 2005138 а якорь соединен с затвором. При таком регулировании в установившихся режимах работы вспомогательная нагрузка или не получает энергию, или рассеивает минимум мощности. В переходных режимах работы станции постоянство частоты вращения ге; нератора обеспечивается вначале быстродействующим канал м регулирования вспомогательной нагрузки. а затем начинает работать более инерционная система управления затвором турбины и установка приходит к новому установившемуся режиму. Этим обеспечиваются хорошие динамические и статические показатели микроГЗС.

Использование для управления устройством регулирования затвора турбины силового сигнала регулятора вспомогательной нагрузки позволяет при тех же статических и динамических характеристиках микроГЭС (по сравнению с прототипом) отказаться от формирования в командном устройстве управляющего сигнала на устройство регулирования затвора, а само устройство не будет

Формула изобретения

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ 3АТВ0РОМ МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащая управляемый приводной механизм. соединенный с затвором, установленным между водозаборным резервуаром и гидротурбиной, механически связанной с генератором, который электрически связан с рабочей нагрузкой, регулятором мощности в цепи вспомогательной нагрузки и с командным устройством формирования, сигнала, пропорционального частоте вращения генератора, подключенным выхосодержать усилитель мощности. Использование силового сигнала от регулятора вспомогательной нагрузки для управления затвором микроГЭС обосновано тем обстоятельством, что между ними существует четко выраженная зависимость: при увеличении мощности, патребляемой вспомогательными сопротивлениями определенного заданного уровня, величина 0 открытия направляющего аппарата должна уменьшаться (т.е. затвор закрывается), а если силовой сигнал меньше этого уровня, то затвор должен открываться.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет при сохранении тех же выходных параметров микроГЭС значительно упростить устройство ее управления, а следовательно, повысить надежность станции и КПД. (56) Европейский патент М 0098047, кл. F 03 В 15/06, опублик, 3983, дом к управляющему входу укаэанного регулятора мощности, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и надежности, управляющий

30 вход приводного механизма подключен к выходу регулятора мощности в цепи вспомогательной нагрузки.

2. Система по п,t, отличающаяся тем, что приводной механизм выполнен в виде пропорционального электромагнита, катушка которого включена в цепь вспомогательной нагрузки, а якорь соединен с затвором.

2005338

Составитель С.Обухов

Редактор Н.Цалихина Техред M.Moðãåíòàë Корректор А.Обручар

Заказ 3423

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Укгород. Ул.Гагарина. 301

Система управления затвором микрогидроэлектростанции

Изобретение относится к гидромашиностроению

Способ набора технологического минимума нагрузки гидроагрегата и устройство для его осуществления // 1681041

Изобретение относится к гидроэнергетике , Цель изобретения - повышение надежности при пуске гидроагрегата на изолированные потребители

Устройство для пуска и останова гидротурбины малой мощности // 1416743

Регулятор гидротурбины // 1377446

Система управления направляющим аппаратом гидротурбины // 1351295

Изобретение относится к гидромашиностроению и позволяет упростить конструкцию системы

Регулятор частоты вращения гидротурбины // 1337546

Способ управления лопастями поворотнолопастной гидротурбины // 1100420

Устройство для управления лопастями рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины // 985401

Автоматический регулятор скорости гидротурбины // 969946

Способ наладки комбинаторной связи с поворотнолопастной гидротурбины // 919434

Устройство преобразования электрической энергии // 2408126

Изобретение относится к области электротехники и гидромашиностроения и может быть использовано в микро- и малых гидроэлектростанциях

Способ и устройство для измерений, проверки и/или непрерывного контроля функционирования турбины // 2451825

Система автоматического управления направляющим аппаратом малой гидротурбины // 2069793

Автоматический регулятор скорости гидротурбины // 2012826

Изобретение относится к гидромашиностроению

Способ стабилизации напряжения переносной микрогэс // 2018026

Способ электроснабжения летней дойки от микрогэс // 2464442

Изобретение относится к сельскому хозяйству

Приводной механизм электрогенератора (варианты), способ регулирования частоты вращения приводного механизма электрогенератора, турбина (варианты) // 2471087

Изобретение относится к регулированию выработки электроэнергии от вращающихся турбомашин, приводимых в движение потоком текучей среды

Радиальная турбина // 2533602

Изобретение относится к радиальным турбинам и предназначено для преобразования энергии рабочего тела, в качестве которого могут быть использованы вода или газ, например воздух, в энергию вращения вала агрегата. Вода, обладающая потенциальной энергией полного напора, из водохранилища поступает в узел подачи рабочего тела в патрубок 10. Из сопла 11 вода, обладающая наибольшей скоростью, при данном напоре поступает в кольцевую полость 5 между корпусом 1 и рабочим колесом 3. Там вода, обладающая кинетической энергией, движется по кругу. Поступающая в кольцевую полость 5 из сопла 11 вода вытесняет обладающую кинетической энергией лишнюю воду из кольцевой полости 5 в полости лопаток 4, где она отдает свою кинетическую энергию рабочему колесу 3, обеспечивая его вращение. Из лопаток 4 рабочего колеса 3 вода через его среднюю часть без сопротивления уходит в слив. Все лопатки 4 рабочего колеса 3 нагружены одновременно и одинаково независимо от расстояния до сопла. Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение ее надежности с одновременным упрощением управлением турбиной. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство повышения точности управления углом установки лопастей поворотно-лопастной турбины // 2608793

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано в системах управления гидроагрегатов для коррекции угла установки лопастей рабочего колеса путем корректировки сигнала измеренного напора. Способ коррекции угла установки лопастей рабочего колеса поворотно-лопастной турбины, сформированного на основе сигналов датчика 1 открытия направляющего аппарата и комбинаторного механизма датчика 2 напора, включает измерение сигналов датчиков угла установки лопастей и активной мощности генератора 5.1 и 5.2. По сигналам датчиков открытия направляющего аппарата и угла установки лопастей 1 и 5.1 на основе заводской характеристики формируют сигнал эталонной мощности, который сравнивают с сигналом активной мощности генератора. Если результат сравнения отличен от нуля, то корректируют сигнал датчика напора, поступающий на комбинаторный механизм для изменения угла установки 2 лопастей до тех пор, пока активная мощность генератора не станет равной эталонной мощности. Изобретение направлено на повышение точности установки угла лопастей рабочего колеса, увеличение КПД турбины и повышение надежности системы управления. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Способ управления сервомотором рабочего колеса поворотно-лопастной турбины // 2614232

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано в системах управления гидроагрегатов на низконапорных ГЭС. Способ управления сервомотором рабочего колеса поворотно-лопастной турбины посредством смещения главного золотника от среднего положения включает определение текущего положения главного сервомотора, определение величины отклонения его текущего положения от заданного положения, использующий для формирования задания смещения золотника от среднего положения выходной сигнал импульсного трехпозиционного регулятора, входным сигналом для которого является величина отклонения, и сигнал, пропорциональный этой величине. Формируют дополнительный сигнал, пропорциональный превышению уровня указанной величины отклонения текущего положения сервомотора от заданного, величина которого выбирается в соответствии со скоростью, определенной расчетом точности позиционирования его при отклонениях, выбранных для управления его движением только регулятором. Используют в качестве сигнала задания смещения золотника сумму дополнительного сигнала и выходного сигнала регулятора. Изобретение направлено на улучшение надежности работы привода лопастей рабочего колеса. 12 ил.