CN112610387B - 水力发电机温控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水力发电机温控装置，包括：控制器，水轮机，下端设有支座的发电机，装于发电机壳体内且与控制器电性连接的温度传感器，发电机冷却装置；水轮机包括：设有进水口和出水口且与支座下端连接的机壳，设有中孔且与机壳上端枢接的主轴，若干个沿主轴圆周分布的叶片组件，叶片方位调整装置；主轴的上端伸出机壳与发电机的驱动轴连接；控制器装于支座中。所述的水力发电机温控装置，控制水轮机转速的精度较好，发电机温度控制容易。

Description

水力发电机温控装置
技术领域
本发明涉及发电机温度控制技术领域，尤其是一种水力发电机温控装置。
背景技术
水利发电是清洁能源，得到大力发展；一般的水利发电机都是通过水轮机带动发电机进行发电；水利发电机的结构可从中国专利申请号：201921355172.5的实用新型涉及的一种方便安装的水利发电机获得了解；水利发电机发电时，由于水轮机的高速运转，发电机常常会因为工作温度过高而影响其使用寿命，所以需要对发电机的工作温度进行实时控制；传统的水力发电机温度控制都是采用控制阀门的大小来调整水轮机的转速，存在控制水轮机转速的精度较差，发电机温度控制困难的不足，因此，设计一种控制水轮机转速的精度较好，发电机温度控制容易的水力发电机温控装置，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前的水力发电机温度控制都是采用控制阀门的大小来调整水轮机的转速，存在控制水轮机转速的精度较差，发电机温度控制困难的不足，提供一种控制水轮机转速的精度较好，发电机温度控制容易的水力发电机温控装置。
本发明的具体技术方案是：
一种水力发电机温控装置，包括：控制器，水轮机，下端设有支座的发电机，装于发电机壳体内且与控制器电性连接的温度传感器，发电机冷却装置；水轮机包括：设有进水口和出水口且与支座下端连接的机壳，设有中孔且与机壳上端枢接的主轴，若干个沿主轴圆周分布的叶片组件，叶片方位调整装置；主轴的上端伸出机壳与发电机的驱动轴连接；控制器装于支座中。
作为优选，所述的叶片组件包括：设于主轴侧围的径向导向孔，位于径向导向孔中且直径与径向导向孔直径适配的导向轴，设于径向导向孔侧围的螺旋导向槽，装于导向轴上且宽度与螺旋导向槽宽度适配的导向块，设有套在导向轴外的阶梯孔且与主轴外侧围连接的固定套，叶片；阶梯孔的大端位于外端；阶梯孔的小端直径与导向轴直径适配；叶片内端伸入阶梯孔大端中且与导向轴外端连接。
作为优选，所述的方位调整装置包括：与中孔侧围连接的安装盘，与安装盘下端连接且与控制器电性连接的电机，下端设有凸块且与电机的输出轴连接的转盘，与凸块下端连接的盖盘，个数与叶片组件个数相同且一一对应的内端设有球缺形压头的连杆；转盘下端设有个数与叶片组件的个数相同的弧形上槽，弧形上槽一端与转盘中心的径向距离大于另一端与转盘中心的径向距离；盖盘上端设有个数与弧形上槽的个数相同且一一对应的弧形下槽；连杆的直径与凸块的厚度适配；连杆的外端与导向轴内端连接且球缺形压头位于弧形上槽和弧形下槽之间；电机为步进电机或伺服电机。
作为优选，所述的发电机冷却装置包括：设于发电机壳体内的冷却水道，装于一个径向导向孔侧围内端的接近传感器，装于支座中的水泵；水泵的出口端与冷却水道进口连通；接近传感器、水泵分别与控制器电性连接。
作为优选，所述的叶片组件还包括：设于主轴外侧围的凸圈，固定套与凸圈连接。
作为优选，所述的阶梯孔小端与导向轴之间设有直线轴承和位于直线轴承外侧的密封圈。
作为优选，所述的机壳设有的内腔的横截面形状为与主轴同轴的圆形：进水口位于机壳侧围，进水方向为内腔的切向；出水口位于机壳下端。
工作原理：用温度传感器对发电机温度进行监测，当温度传感器检测到发电机温度高于设定值时，控制器控制电机启动驱动转盘和盖盘转动，位于弧形上槽和弧形下槽之间的球缺形压头经连杆、导向轴、带动叶片向内侧运动缩短叶片露出固定套的长度，同时，导向块沿螺旋导向槽向内侧运动且带动导向轴和叶片转动，减小叶片相对进水方向的投影面积，使叶片受力面积减小，降低水轮机的转速，从而降低发电机转速，使发电机温度趋于设定值；当导向轴向内端运动到接近传感器处，温度传感器检测到发电机温度仍然高于设定值时，控制器控制与冷却水源连通的水泵启动，冷却水流经冷却水道对发电机进行冷却；当温度传感器检测到发电机温度低于设定值时，控制器控制电机启动驱动转盘和盖盘反向转动，位于弧形上槽和弧形下槽之间的球缺形压头经连杆、导向轴、带动叶片向外侧运动加长叶片露出固定套的长度，同时，导向块沿螺旋导向槽向外侧运动且带动导向轴和叶片反向转动，增大叶片相对进水方向的投影面积，使叶片受力面积增大，提高水轮机的转速，从而提高发电机转速，使发电机温度趋于设定值；提高水力应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的水力发电机温控装置，控制水轮机转速的精度较好，发电机温度控制容易。通过位于弧形上槽和弧形下槽之间的球缺形压头经连杆、导向轴、带动叶片伸缩，通过导向块沿螺旋导向槽运动且带动导向轴和叶片转动，改变叶片相对进水方向的投影面积，改变叶片受力面积，且只用一个电机驱动，结构简单紧凑，运动精度高。发电机冷却装置利于在叶片露出固定套的长度调整到设定最短长度，叶片转动调整到相对进水方向的投影面积达到最小设定的投影面积，温度传感器检测到发电机温度仍然高于设定值时，冷却水流经冷却水道对发电机进行冷却。阶梯孔小端与导向轴之间设有直线轴承位于导向轴运动灵活且提高运动精度，阶梯孔小端与导向轴之间设有密封圈利于密封。设于主轴外侧围的凸圈与设于固定套外侧围的法兰连接，利于提高强度且连接稳固。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是叶片组件的结构示意图。
图中：控制器1，水轮机2，支座3，发电机4，温度传感器5，进水口6，出水口7，机壳8，中孔9，主轴10，径向导向孔11，导向轴12，螺旋导向槽13，导向块14，阶梯孔15，固定套16，叶片17，安装盘18，电机19，凸块20，转盘21，盖盘22，球缺形压头23，连杆24，弧形上槽25，冷却水道26，接近传感器27，水泵28，凸圈29，直线轴承30，密封圈31，内腔32。
具体实施方式
下面结合附图所示对本发明进行进一步描述。
如附图1、附图2所示：一种水力发电机温控装置，包括：控制器1，水轮机2，下端设有支座3的发电机4，装于发电机4壳体内且与控制器1电性连接的温度传感器5，发电机冷却装置；水轮机2包括：设有进水口6和出水口7且与支座3下端螺接的机壳8，设有中孔9且与机壳8上端通过轴承枢接的主轴10，八个沿主轴10圆周均布的叶片组件，叶片方位调整装置；主轴10的上端伸出机壳8与发电机4的驱动轴螺接；控制器1装于支座3中。
所述的叶片组件包括：设于主轴10侧围的径向导向孔11，位于径向导向孔11中且直径与径向导向孔11直径间隙配合的导向轴12，设于径向导向孔11侧围的螺旋导向槽13，装于导向轴12上且宽度与螺旋导向槽13宽度间隙配合的导向块14，设有套在导向轴12外的阶梯孔15且与主轴10外侧围连接的固定套16，叶片17；阶梯孔15的大端位于外端；阶梯孔15的小端直径与导向轴12直径间隙配合；叶片17内端伸入阶梯孔15大端中且与导向轴12外端螺接。
所述的方位调整装置包括：与中孔9侧围螺接的安装盘18，与安装盘18下端螺接且与控制器1电性连接的电机19，下端设有凸块20且与电机19的输出轴螺接的转盘21，与凸块20下端螺接的盖盘22，个数与叶片17组件个数相同且一一对应的内端设有球缺形压头23的连杆24；转盘21下端设有个数与叶片17组件的个数相同的弧形上槽25，弧形上槽25一端与转盘21中心的径向距离大于另一端与转盘21中心的径向距离；盖盘22上端设有个数与弧形上槽25的个数相同且一一对应的弧形下槽（未图示）；连杆24的直径与凸块20的厚度间隙配合；连杆24的外端与导向轴12内端一体构成连接且球缺形压头23位于弧形上槽25和弧形下槽之间；电机19为步进电机。
所述的发电机冷却装置包括：设于发电机4壳体内的冷却水道26，装于一个径向导向孔11侧围内端的接近传感器27，装于支座3中的水泵28；水泵28的出口端与冷却水道26进口通过连接管（未图示）连通；接近传感器27、水泵28分别与控制器1电性连接。
本实施例中，所述的叶片17组件还包括：设于主轴10外侧围的凸圈29，固定套16与凸圈29螺接。
所述的阶梯孔15小端与导向轴12之间设有直线轴承30和位于直线轴承30外侧的密封圈31。
所述的机壳8设有的内腔32的横截面形状为与主轴10同轴的圆形：进水口6位于机壳8侧围，进水方向为内腔32的切向；出水口7位于机壳8下端。
工作原理：用温度传感器对发电机温度进行监测，当温度传感器检测到发电机温度高于设定值时，控制器控制电机启动驱动转盘和盖盘转动，位于弧形上槽和弧形下槽之间的球缺形压头经连杆、导向轴、带动叶片向内侧运动缩短叶片露出固定套的长度，同时，导向块沿螺旋导向槽向内侧运动且带动导向轴和叶片转动，减小叶片相对进水方向的投影面积，使叶片受力面积减小，降低水轮机的转速，从而降低发电机转速，使发电机温度趋于设定值；当导向轴向内端运动到接近传感器处，温度传感器检测到发电机温度仍然高于设定值时，控制器控制与冷却水源连通的水泵启动，冷却水流经冷却水道对发电机进行冷却；当温度传感器检测到发电机温度低于设定值时，控制器控制电机启动驱动转盘和盖盘反向转动，位于弧形上槽和弧形下槽之间的球缺形压头经连杆、导向轴、带动叶片向外侧运动加长叶片露出固定套的长度，同时，导向块沿螺旋导向槽向外侧运动且带动导向轴和叶片反向转动，增大叶片相对进水方向的投影面积，使叶片受力面积增大，提高水轮机的转速，从而提高发电机转速，使发电机温度趋于设定值；提高水力应用。
本发明的有益效果是：所述的水力发电机温控装置，控制水轮机转速的精度较好，发电机温度控制容易。通过位于弧形上槽和弧形下槽之间的球缺形压头经连杆、导向轴、带动叶片伸缩，通过导向块沿螺旋导向槽运动且带动导向轴和叶片转动，改变叶片相对进水方向的投影面积，改变叶片受力面积，且只用一个电机驱动，结构简单紧凑，运动精度高。发电机冷却装置利于在叶片露出固定套的长度调整到设定最短长度，叶片转动调整到相对进水方向的投影面积达到最小设定的投影面积，温度传感器检测到发电机温度仍然高于设定值时，冷却水流经冷却水道对发电机进行冷却。阶梯孔小端与导向轴之间设有直线轴承位于导向轴运动灵活且提高运动精度，阶梯孔小端与导向轴之间设有密封圈利于密封。设于主轴外侧围的凸圈与设于固定套外侧围的法兰连接，利于提高强度且连接稳固。
除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水力发电机温控装置，包括：控制器，水轮机，下端设有支座的发电机，其特征是，所述的水力发电机温控装置还包括：装于发电机壳体内且与控制器电性连接的温度传感器，发电机冷却装置；水轮机包括：设有进水口和出水口且与支座下端连接的机壳，设有中孔且与机壳上端枢接的主轴，若干个沿主轴圆周分布的叶片组件，叶片方位调整装置；主轴的上端伸出机壳与发电机的驱动轴连接；叶片组件包括：设于主轴侧围的径向导向孔，位于径向导向孔中且直径与径向导向孔直径适配的导向轴，设于径向导向孔侧围的螺旋导向槽，装于导向轴上且宽度与螺旋导向槽宽度适配的导向块，设有套在导向轴外的阶梯孔且与主轴外侧围连接的固定套，叶片；阶梯孔的大端位于外端；阶梯孔的小端直径与导向轴直径适配；叶片内端伸入阶梯孔大端中且与导向轴外端连接；方位调整装置包括：与中孔侧围连接的安装盘，与安装盘下端连接且与控制器电性连接的电机，下端设有凸块且与电机的输出轴连接的转盘，与凸块下端连接的盖盘，个数与叶片组件个数相同且一一对应的内端设有球缺形压头的连杆；转盘下端设有个数与叶片组件的个数相同的弧形上槽，弧形上槽一端与转盘中心的径向距离大于另一端与转盘中心的径向距离；盖盘上端设有个数与弧形上槽的个数相同且一一对应的弧形下槽；连杆的直径与凸块的厚度适配；连杆的外端与导向轴内端连接且球缺形压头位于弧形上槽和弧形下槽之间。
2.根据权利要求1所述的水力发电机温控装置，其特征是，所述的发电机冷却装置包括：设于发电机壳体内的冷却水道，装于一个径向导向孔侧围内端的接近传感器，装于支座中的水泵；水泵的出口端与冷却水道进口连通；接近传感器、水泵分别与控制器电性连接。
3.根据权利要求1或2所述的水力发电机温控装置，其特征是，所述的叶片组件还包括：设于主轴外侧围的凸圈，固定套与凸圈连接。
4.根据权利要求1或2所述的水力发电机温控装置，其特征是，所述的阶梯孔小端与导向轴之间设有直线轴承和位于直线轴承外侧的密封圈。
5.根据权利要求1或2所述的水力发电机温控装置，其特征是，所述的机壳设有的内腔的横截面形状为与主轴同轴的圆形：进水口位于机壳侧围，进水方向为内腔的切向；出水口位于机壳下端。
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