CN105952567A - 一种基于物联网的水轮机导水系统 - Google Patents

一种基于物联网的水轮机导水系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的水轮机导水系统，包括主体和若干周向均匀分布在主体外周的驱动机构，所述驱动机构的数量为3个，所述主体包括角度调节机构、设置在角度调节机构下方的底环和设置在角度调节机构上方的控制环，该基于物联网的水轮机导水系统通过驱动机构带动控制环发生角度偏移，使导叶发生角度转动，由于作用点均匀分布使得控制环受力均匀，保证了角度转动的精度，不仅如此，在主体中的液体检测电路中，通过热敏电阻减少了液体传感器对温度和湿度的敏感波动，同时通过可控硅的输入阻抗较低时和温度补偿的特点，降低了电压波动造成的液体传感器温度的变化，进一步提高液体传感器的工作性能，提高了流量监测的可靠性。

Description

一种基于物联网的水轮机导水系统
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的水轮机导水系统。
背景技术
在水利发电系统中，由引水室流向水轮机转轮的水流需经过导水系统再进入转轮，导水系统的主要作用是：根据电力系统负荷的变化，调节水轮机流量，以适应系统对机组的要求，形成和改变进入转轮的水流环量，以满足水轮机进入转轮前水流环量的要求，在转轮通知工作时必须关闭导叶截断水流。
在现有的水轮机导水系统中，通常由两个接力器操作控制环的转动，带动导叶角度的转动，在运行过程中由于接力器在控制环上的作用点少而接力器对控制环的作用力相对较大，稳定性差，容易造成接力器在控制环上的作用点发生位置偏移，导致导叶角度转动精度差，同时，作为电网系统中的一项重要发电设备，水轮机导水结构需要对实时的水流量进行精确的统计测量，方便进行发电功率转换计算，但现有的流量检测电路受周围环境的温度和湿度影响，测量稳定性差且精度较低，导致流量检测数据的可靠性较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中稳定性差、角度调节精度低且流量监测可靠性低的不足，提供一种稳定性好、角度调节精度高且流量监测可靠性高的基于物联网的水轮机导水系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的水轮机导水系统，包括主体和若干周向均匀分布在主体外周的驱动机构，所述驱动机构的数量为3个，所述主体包括角度调节机构、设置在角度调节机构下方的底环和设置在角度调节机构上方的控制环，所述控制环通过角度调节机构与底环连接；
所述角度调节机构包括水平设置的连杆、连接板、竖向设置的导叶轴和导叶，所述导叶轴设置在导叶的上方，所述连接板的一端与导叶轴铰接，所述连接板的另一端与连杆的一端连接，所述连杆的另一端与控制环连接；
所述驱动机构包括竖向设置的支柱、驱动电机、偏心轮和连接轴，所述驱动电机设置在支柱的上方，所述驱动电机通过驱动电机的驱动轴与偏心轮传动连接，所述偏心轮上设有偏心轴，所述连接轴的一端与偏心轴铰接，所述连接轴的另一端与控制环连接；
所述主体内设有中央处理器，所述驱动电机与中央处理器电连接，所述中央处理器内设有液体检测模块，所述液体检测模块包括液体检测电路，所述液体检测电路包括保险丝、指示灯、变压器、液体传感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、可调电阻、热敏电阻、可控硅和蜂鸣器，所述变压器的一次侧与保险丝连接，所述变压器的一次侧与指示灯并联，所述变压器的一次侧与可控硅和蜂鸣器组成的串联电路并联，所述变压器的二次侧与液体传感器的输入端连接，所述液体传感器的输出端通过第一电阻和第二电阻组成的串联电路与可控硅的阴极连接，所述液体传感器的输出端通过第一电阻、第三电阻、第四电阻和热敏电阻组成的串联电路与可控硅的阴极连接，所述液体传感器的输出端通过第一电阻、第三电阻和可调电阻组成的串联电路与可控硅的阴极连接，所述可调电阻的可调端与可控硅的触发端连接。
作为优选，利用氖灯耐高压的特点，为了提高系统的可靠性，所述指示灯为氖灯。
作为优选，为了提高液体检测电路可控硅的可靠性，所述可控硅的耐压值为1600V。
作为优选，利用直流电机驱动力强的特点，为了提高驱动机构的驱动力，所述驱动电机为直流电机。
作为优选，为了保证导叶角度旋转的精度，所述连接板的长度大于连杆的长度。
作为优选，利用丙烯酸乳液耐水腐蚀的特点，为了有效地保护导叶避免水腐蚀，所述导叶上涂有丙烯酸乳液。
作为优选，利用合金钢硬度高不易变形的特点，为了确保在驱动过程中连接轴受力不变形，所述连接轴的材料为合金钢。
本发明的有益效果是，该基于物联网的水轮机导水系统通过驱动机构带动控制环发生角度偏移，在连杆和连接板的配合下使导叶沿导叶轴发生角度转动，由于驱动机构的作用点均匀分布使得控制环受力均匀，保证了控制环和导叶的角度转动的精度，不仅如此，在主体中的液体检测电路中，通过热敏电阻减少了液体传感器对温度和湿度的敏感波动，同时通过可控硅的输入阻抗较低时和温度补偿的特点，降低了电压波动造成的液体传感器温度的变化，进一步提高液体传感器的工作性能，提高了流量监测的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于物联网的水轮机导水系统的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的水轮机导水系统的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的水轮机导水系统的角度调节机构的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的水轮机导水系统的驱动机构的结构示意图；
图5是本发明的基于物联网的水轮机导水系统的液体检测电路的电路原理图；
图中：1.驱动机构，2.角度调节机构，3.底环，4.控制环，5.连杆，6.连接板，7.导叶轴，8.导叶，9.支柱，10.驱动电机，11.偏心轮，12.偏心轴，13.连接轴，FU.保险丝，L1.指示灯，T1.变压器，P1.液体传感器，R1.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，Rp1.可调电阻，RT.热敏电阻，N1.可控硅，B.蜂鸣器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图5所示，一种基于物联网的水轮机导水系统，包括主体和若干周向均匀分布在主体外周的驱动机构1，所述驱动机构1的数量为3个，所述主体包括角度调节机构2、设置在角度调节机构2下方的底环3和设置在角度调节机构2上方的控制环4，所述控制环4通过角度调节机构2与底环3连接；
所述角度调节机构2包括水平设置的连杆5、连接板6、竖向设置的导叶轴7和导叶8，所述导叶轴7设置在导叶8的上方，所述连接板6的一端与导叶轴7铰接，所述连接板6的另一端与连杆5的一端连接，所述连杆5的另一端与控制环4连接；
所述驱动机构1包括竖向设置的支柱9、驱动电机10、偏心轮11和连接轴13，所述驱动电机11设置在支柱9的上方，所述驱动电机10通过驱动电机10的驱动轴与偏心轮11传动连接，所述偏心轮11上设有偏心轴12，所述连接轴13的一端与偏心轴12铰接，所述连接轴13的另一端与控制环4连接；
所述主体内设有中央处理器，所述驱动电机10与中央处理器电连接，所述中央处理器内设有液体检测模块，所述液体检测模块包括液体检测电路，所述液体检测电路包括保险丝FU、指示灯L1、变压器T1、液体传感器P1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、可调电阻Rp1、热敏电阻RT、可控硅N1和蜂鸣器B，所述变压器T1的一次侧与保险丝FU连接，所述变压器T1的一次侧与指示灯L1并联，所述变压器T1的一次侧与可控硅N1和蜂鸣器B组成的串联电路并联，所述变压器T1的二次侧与液体传感器P1的输入端连接，所述液体传感器P1的输出端通过第一电阻R1和第二电阻R2组成的串联电路与可控硅N1的阴极连接，所述液体传感器P1的输出端通过第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4和热敏电阻RT组成的串联电路与可控硅N1的阴极连接，所述液体传感器P1的输出端通过第一电阻R1、第三电阻R3和可调电阻Rp1组成的串联电路与可控硅N1的阴极连接，所述可调电阻Rp1的可调端与可控硅N1的触发端连接。
作为优选，利用氖灯耐高压的特点，为了提高系统的可靠性，所述指示灯L1为氖灯。
作为优选，为了提高液体检测电路可控硅N1的可靠性，所述可控硅N1的耐压值为1600V。
作为优选，利用直流电机驱动力强的特点，为了提高驱动机构1的驱动力，所述驱动电机10为直流电机。
作为优选，为了保证导叶8角度旋转的精度，所述连接板6的长度大于连杆5的长度。
作为优选，利用丙烯酸乳液耐水腐蚀的特点，为了有效地保护导叶8避免水腐蚀，所述导叶8上涂有丙烯酸乳液。
作为优选，利用合金钢硬度高不易变形的特点，为了确保在驱动过程中连接轴13受力不变形，所述连接轴13的材料为合金钢。
由引水系统导入的水流经过该导水系统时，水流通过角度调节机构2中的导叶8，根据导叶8的方向水流对底环3和控制环4之间的水轮机进行冲击做功，使水轮机发电，当电网负荷发生变化或需要对该水轮机的发电功率进行调整时，由主体内部的中央处理器控制导叶8的转向并以此改变水轮机的发电功率，该调节过程如下，由中央处理器控制驱动机构1中的驱动电机10发生一定的角度转动，带动偏心轮11转动，由于偏心轮11上的偏心轴12与连接轴13的一端铰接，与连接轴13另一端连接的控制环4发生一定的角度偏转，当控制环4发生角度转动时，带动控制环4下方的连杆5发生移动，在连接杆6的配合作用下，与连接板6铰接的导叶轴7发生一定的角度转动，从而带动导叶8沿导叶轴7发生相应的角度转动，通过导叶8的角度转动可控制水流的水轮机做功的大小，从而精确控制水轮机的发电功率。在该功率调节过程中，共由3个驱动机构1对控制环4做功，驱动机构1在控制环4上的作用点为3个且均匀分布在控制环4上，保证了控制环4均匀受力，提高了驱动机构1做功的稳定性，从而保证了导叶8角度调节的精度。
在该水轮机导水系统运行过程中，主体内部的液体检测模块开始工作，在其内部的液体检测电路中，液体传感器P1对温度和湿度的波动极其敏感，为了补偿这些波动的影响，在它的负载电路上加接了一个热敏电阻RT。通过元件第三电阻R3、第四电阻R4、可调电阻RP1以及热敏电阻RT的选用，可以抵消温度对负载电阻的影响。因为可控硅N1的输入阻抗较低时，温度补偿电路的工作越好。通过对电源电压进行稳压可以进一步提高液体传感器P1的工作性能，因为它可降低电压波动造成的液体传感器P1温度的变化。该电路通过热敏电阻RT减少了液体传感器P1对温度和湿度的敏感波动，同时通过可控硅N1的输入阻抗较低时和温度补偿的特点，降低了电压波动造成的液体传感器P1温度的变化，进一步提高液体传感器P1的工作性能，从而保证了流量监测的可靠性。
与现有技术相比，该基于物联网的水轮机导水系统通过驱动机构1带动控制环4发生角度偏移，在连杆5和连接板6的配合下使导叶8沿导叶轴7发生角度转动，由于驱动机构1的作用点均匀分布使得控制环4受力均匀，保证了控制环4和导叶8的角度转动的精度，不仅如此，在主体中的液体检测电路中，通过热敏电阻RT减少了液体传感器P1对温度和湿度的敏感波动，同时通过可控硅N1的输入阻抗较低时和温度补偿的特点，降低了电压波动造成的液体传感器P1温度的变化，进一步提高液体传感器P1的工作性能，提高了流量监测的可靠性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，包括主体和若干周向均匀分布在主体外周的驱动机构(1)，所述驱动机构(1)的数量为3个，所述主体包括角度调节机构(2)、设置在角度调节机构(2)下方的底环(3)和设置在角度调节机构(2)上方的控制环(4)，所述控制环(4)通过角度调节机构(2)与底环(3)连接；
所述角度调节机构(2)包括水平设置的连杆(5)、连接板(6)、竖向设置的导叶轴(7)和导叶(8)，所述导叶轴(7)设置在导叶(8)的上方，所述连接板(6)的一端与导叶轴(7)铰接，所述连接板(6)的另一端与连杆(5)的一端连接，所述连杆(5)的另一端与控制环(4)连接；
所述驱动机构(1)包括竖向设置的支柱(9)、驱动电机(10)、偏心轮(11)和连接轴(13)，所述驱动电机(11)设置在支柱(9)的上方，所述驱动电机(10)通过驱动电机(10)的驱动轴与偏心轮(11)传动连接，所述偏心轮(11)上设有偏心轴(12)，所述连接轴(13)的一端与偏心轴(12)铰接，所述连接轴(13)的另一端与控制环(4)连接；
所述主体内设有中央处理器，所述驱动电机(10)与中央处理器电连接，所述中央处理器内设有液体检测模块，所述液体检测模块包括液体检测电路，所述液体检测电路包括保险丝(FU)、指示灯(L1)、变压器(T1)、液体传感器(P1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、可调电阻(Rp1)、热敏电阻(RT)、可控硅(N1)和蜂鸣器(B)，所述变压器(T1)的一次侧与保险丝(FU)连接，所述变压器(T1)的一次侧与指示灯(L1)并联，所述变压器(T1)的一次侧与可控硅(N1)和蜂鸣器(B)组成的串联电路并联，所述变压器(T1)的二次侧与液体传感器(P1)的输入端连接，所述液体传感器(P1)的输出端通过第一电阻(R1)和第二电阻(R2)组成的串联电路与可控硅(N1)的阴极连接，所述液体传感器(P1)的输出端通过第一电阻(R1)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和热敏电阻(RT)组成的串联电路与可控硅(N1)的阴极连接，所述液体传感器(P1)的输出端通过第一电阻(R1)、第三电阻(R3)和可调电阻(Rp1)组成的串联电路与可控硅(N1)的阴极连接，所述可调电阻(Rp1)的可调端与可控硅(N1)的触发端连接。
2.如权利要求1所述的基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，所述指示灯(L1)为氖灯。
3.如权利要求1所述的基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，所述可控硅(N1)的耐压值为1600V。
4.如权利要求1所述的基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，所述驱动电机(10)为直流电机。
5.如权利要求1所述的基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，所述连接板(6)的长度大于连杆(5)的长度。
6.如权利要求1所述的基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，所述导叶(8)上涂有丙烯酸乳液。
7.如权利要求1所述的基于物联网的水轮机导水系统，其特征在于，所述连接轴(13)的材料为合金钢。
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