本發(fā)明涉及水力發(fā)電，具體涉及一種水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、隨著能源需求的不斷增長，提高水電站的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
2、水電站技術(shù)供水是指水輪發(fā)電機(jī)組所需的各種軸承冷卻器、空氣冷卻器以及主軸密封用水，水輪機(jī)組在運(yùn)行過程中需要技術(shù)供水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和潤滑(如水輪機(jī)橡膠瓦導(dǎo)軸承)，而技術(shù)供水系統(tǒng)在水輪啟動(dòng)前先運(yùn)行進(jìn)行供水，在水輪機(jī)組停機(jī)后才停止供水，在水輪機(jī)組未運(yùn)行期間，技術(shù)供水未被充分利用，造成能源的浪費(fèi)，增加了水輪機(jī)發(fā)電成本，不能滿足增效需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)所述的問題，因此提供一種水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)及方法。
2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案：
3、一種水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，包括：
4、技術(shù)供水管，用于為水輪機(jī)組供水；
5、發(fā)電單元，設(shè)置在技術(shù)供水管的內(nèi)部，用于通過技術(shù)供水管中水流進(jìn)行發(fā)電；
6、發(fā)電啟停控制單元，與發(fā)電單元信號(hào)連接，用于根據(jù)技術(shù)供水管中水流狀態(tài)控制發(fā)電單元的啟停；
7、發(fā)電單元安裝優(yōu)化單元，用于根據(jù)技術(shù)供水管中水流狀態(tài)確定技術(shù)供水管中發(fā)電單元的安裝狀態(tài)；
8、發(fā)電采集單元，與發(fā)電單元電連接，用于對(duì)發(fā)電單元的發(fā)電進(jìn)行采集。
9、進(jìn)一步限定，所述發(fā)電單元包括連接套管和依次連接的小型水輪機(jī)、聯(lián)軸器和發(fā)電機(jī)，所述小型水輪機(jī)朝向技術(shù)供水管的進(jìn)水端，小型水輪機(jī)、聯(lián)軸器和發(fā)電機(jī)均設(shè)置在連接套管內(nèi)，連接套管與技術(shù)供水管同軸設(shè)置；
10、連接套管通過連接法蘭與技術(shù)供水管連接，所述小型水輪機(jī)與發(fā)電單元啟?？刂茊卧盘?hào)連接。
11、進(jìn)一步限定，所述連接套管上開設(shè)有檢修窗口；
12、所述連接套管的內(nèi)徑與技術(shù)供水管的內(nèi)徑相同，發(fā)電單元與技術(shù)供水管出水端之間的間距s，滿足5d≤s≤8d，其中d為技術(shù)供水管的內(nèi)徑。
13、進(jìn)一步限定，所述小型水輪機(jī)的葉片與水流方向之間的夾角為15°，所述聯(lián)軸器為磁力聯(lián)軸器。
14、進(jìn)一步限定，所述發(fā)電單元啟?？刂茊卧髁坑?jì)、壓力傳感器和啟停控制器，所述流量計(jì)和壓力傳感器均安裝在連接套管內(nèi)，流量計(jì)和壓力傳感器均與啟?？刂破餍盘?hào)連接，啟?？刂破髋c小型水輪機(jī)信號(hào)連接；
15、所述流量計(jì)用于采集技術(shù)供水管內(nèi)對(duì)應(yīng)位置的水流流量q，所述壓力傳感器用于采集技術(shù)供水管內(nèi)對(duì)應(yīng)位置的壓力p；
16、所述啟?？刂破饔糜谠谒髁髁看笥陬~定流量，且單位時(shí)間內(nèi)的壓力波動(dòng)不超過10%時(shí)，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)；否則，發(fā)送停止信號(hào)；
17、所述小型水輪機(jī)接收到停止信號(hào)時(shí)進(jìn)行制動(dòng)，小型水輪機(jī)接收到啟動(dòng)信號(hào)時(shí)取消制動(dòng)。
18、進(jìn)一步限定，所述啟停控制器還用于獲取水輪機(jī)組的工作狀態(tài)；
19、當(dāng)水輪機(jī)組急停時(shí)，啟?？刂破靼l(fā)送停止信號(hào)。
20、進(jìn)一步限定，所述發(fā)電單元安裝優(yōu)化單元包括安裝數(shù)量計(jì)算模塊，所述安裝數(shù)量計(jì)算模塊用于根據(jù)計(jì)算得到技術(shù)供水管中發(fā)電單元允許安裝的最大數(shù)量 nmax；
21、其中，δp允許為技術(shù)供水管內(nèi)允許的水流的壓差，k為技術(shù)供水管的摩擦系數(shù)，l為等效長度。
22、進(jìn)一步限定，所述發(fā)電單元安裝優(yōu)化單元還包括安裝位置處理模塊，用于根據(jù)確定小型水輪機(jī)在技術(shù)供水管中的安裝高度 hopt，其中h為小型水輪機(jī)的水頭高度，δp管為小型水輪機(jī)兩側(cè)水流的壓差，g為重力加速度，v為技術(shù)供水管中水流的流速， ρ為水流的密度。
23、進(jìn)一步限定，所述發(fā)電采集單元包括發(fā)電統(tǒng)計(jì)模塊和儲(chǔ)能模塊；
24、所述發(fā)電統(tǒng)計(jì)模塊通過儲(chǔ)能模塊與發(fā)電機(jī)電連接；
25、所述發(fā)電統(tǒng)計(jì)模塊通過計(jì)算得到發(fā)電機(jī)的發(fā)電量 w輔，其中， η為發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率， h凈為小型水輪機(jī)的凈水頭。
26、一種水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電方法，基于上述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，包括以下步驟：
27、s1、獲取技術(shù)供水管中的水流狀態(tài)；
28、s2、根據(jù)技術(shù)供水管中水流狀態(tài)確定技術(shù)供水管中發(fā)電單元的數(shù)量；
29、s3、將對(duì)應(yīng)數(shù)量的發(fā)電單元設(shè)置在技術(shù)供水管的內(nèi)部；
30、s4、根據(jù)技術(shù)供水管中水流狀態(tài)控制發(fā)電單元的啟停；
31、s5、發(fā)電單元利用技術(shù)供水管中的水流進(jìn)行發(fā)電；
32、s6、對(duì)發(fā)電單元的發(fā)電進(jìn)行采集。
33、本發(fā)明的有益效果在于：
34、本發(fā)明通過在技術(shù)供水管中增設(shè)發(fā)電單元，充分利用水輪機(jī)組的技術(shù)供水，提高資源利用率的同時(shí)，增加發(fā)電量，滿足發(fā)電增效需求，增加經(jīng)濟(jì)效益；發(fā)電單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便根據(jù)需求與技術(shù)供水管進(jìn)行配合安裝，同時(shí)利用發(fā)電單元安裝優(yōu)化單元，確定技術(shù)供水管中發(fā)電單元的數(shù)量，降低對(duì)技術(shù)供水的影響，保證汽輪機(jī)組的正常工作；通過發(fā)電啟?？刂茊卧鲃?dòng)對(duì)發(fā)電單元進(jìn)行啟停控制，能夠避免發(fā)電單元空轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，降低設(shè)備損耗提高使用壽命的同時(shí)，保證發(fā)電安全可靠，滿足實(shí)際發(fā)電需求。
1.一種水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電單元（200）包括連接套管（201）和依次連接的小型水輪機(jī)（210）、聯(lián)軸器（220）和發(fā)電機(jī)（230），所述小型水輪機(jī)（210）朝向技術(shù)供水管（100）的進(jìn)水端，小型水輪機(jī)（210）、聯(lián)軸器（220）和發(fā)電機(jī)（230）均設(shè)置在連接套管（201）內(nèi)，連接套管（201）與技術(shù)供水管（100）同軸設(shè)置；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述連接套管（201）上開設(shè)有檢修窗口；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述小型水輪機(jī)（210）的葉片與水流方向之間的夾角為15°，所述聯(lián)軸器（220）為磁力聯(lián)軸器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電單元啟?？刂茊卧?00）包括流量計(jì)（310）、壓力傳感器（320）和啟?？刂破鳎?30），所述流量計(jì)（310）和壓力傳感器（320）均安裝在連接套管（201）內(nèi)，流量計(jì)（310）和壓力傳感器（320）均與啟停控制器（330）信號(hào)連接，啟停控制器（330）與小型水輪機(jī)（210）信號(hào)連接；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述啟停控制器（330）還用于獲取水輪機(jī)組（600）的工作狀態(tài)；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電單元安裝優(yōu)化單元（400）包括安裝數(shù)量計(jì)算模塊（410），所述安裝數(shù)量計(jì)算模塊（410）用于根據(jù)計(jì)算得到技術(shù)供水管（100）中發(fā)電單元（200）允許安裝的最大數(shù)量nmax；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電單元安裝優(yōu)化單元（400）還包括安裝位置處理模塊（420），用于根據(jù)確定小型水輪機(jī)（210）在技術(shù)供水管（100）中的安裝高度hopt，其中h為小型水輪機(jī)（210）的水頭高度，δp管為小型水輪機(jī)（210）兩側(cè)水流的壓差，g為重力加速度，v為技術(shù)供水管（100）中水流的流速，ρ為水流的密度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電采集單元（500）包括發(fā)電統(tǒng)計(jì)模塊（520）和儲(chǔ)能模塊（510）；
10.一種水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)組供水管路增效發(fā)電系統(tǒng)，包括以下步驟：