[发明专利]一种用于增流式智能水轮机系统的尾水流状态控制器

说明书

本发明涉及一种用于增流式智能水轮机系统的尾水流状态控制器，其特征在于，包括增流式智能水轮机系统的被控制组件和尾水流状态控制器的内部组件；所述被控制组件包括贯流式水轮发电机组转轮叶片、垂直轴水轮机叶片和尾水流增流装置，所述内部组件包括功率控制器、信号处理器、液压控制器和执行机构，所述执行机构包括推盘和转动杆，所述尾水流状态控制器分别控制贯流式水轮发电机组转轮叶片的叶片角度β₁的大小、垂直轴水轮机叶片的叶片角度β₂的大小以及感应驱动杆的移动距离x的大小。本发明保证了增流式智能水轮机系统能够充分发挥其最佳性能，使增流式智能水轮机系统在不同工况下的水流能利用率最高、输出功率最大。

技术领域

本发明属于水力发电技术领域，特别是涉及一种用于增流式智能水轮机系统的尾水流状态控制器。

背景技术

我国低水头水力资源十分丰富，该资源一般处于江河中下游的经济发达地区。近些年，这些地区经济发展迅速，用电需求增速飞快。但是这些地区一般都是能源紧张地区，可开发的中、高水头水力资源早在20世纪90年代以前就已开发完毕。为了满足该地区经济迅速发展的需要，人们又转而开发低水头资源。贯流式水电站是开发低水头水力资源最好的方式，一般应用于25m水头以下。它与中、高水头电站、低水头立式轴流电站相比，具有流道简单、过流通道的水力损失小、机组结构紧凑、建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少等优点。

但是，贯流式水轮发电机组结构复杂、体型庞大、机械效率偏低，统计资料表明：贯流式水轮机转轮出口水流的动能约占总水头的45％以上，最大可达90％。虽然有尾水管回收这部分动能，但是由于尾水管的水力设计以及考虑实际工程的开挖量问题，其回收能量的能力还是非常有限的。

中国专利申请201510760877.5公开了“一种水轮机调节系统控制参数的优选方法”，该方法采用一种新型启发式优化算法优化目标函数，能搜索到更优的目标函数值，得到的解代表更优的PID控制参数，使水轮机调节系统频率偏差更小，调节速度更快，系统响应曲线更加光滑，系统调节品质更高。但该方法仅适用于单一水轮机的情况，无法适用多台水轮机及水轮机之间相互影响时的情况，因此不能充分发挥系统的最大性能。

如何克服现有技术的不足已成为当今水力发电技术领域中亟待解决的重要难题之一。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种用于增流式智能水轮机系统的尾水流状态控制器，本发明通过尾水流状态控制器来分别控制贯流式水轮发电机组、尾水流增流装置和垂直轴水轮机，从而保证了垂直轴水轮机能够充分利用贯流式水轮发电机组排出，经尾水流增流装置增流的尾水能量，在提高水能利用率的同时又能够使外部发电机能够输出品质优良的电能。