專利名稱：混流式計算機控制水力發電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬計算機與發電領域，涉及一種由機算機控制的混流式微型水力發電機。
我國還有不少地區沒有電，特別是邊遠山區，電能更為缺乏，這給發展生產和人民生活帶來極大的不便，由于缺電而無法擺脫貧窮落后地區的面貌。然而這些地區往往都有比較豐富的水力資源。利用居民點和村落附近的小型水利資源來發電，就可以應用本專利的混流式計算機控制水力發電機。目前現有的小型水力發電機大多不是高水頭就是低水頭的，不適用于流量較小、水頭適中的水利條件。當水位高度大幅度變化或負載功率變化時，現有發電機均無法適應，而停止工作或遭到損壞，至少也會引起電壓與頻率的較大波動。
本實用新型提供一種利用計算機技術解決因負載變化而產生的電壓或頻率波動、功率為7.5～20千瓦的水力發電機。本實用新型還有另一個新設計，即在由于水位大幅度變化或操作調試不當而使自動控制系統發生故障時，能自動轉為普通手動控制而不影響發電機發電。就是說，仍然可以繼續供給維修調試計算機控制器所需用電，當計算機正常工作時，本機又可以自動地從手動控制轉為計算機控制。這一設計對以水力發電機所發的電為唯一電源的邊遠山區顯得特別重要。
本實用新型方案如下利用0.15～0.21米3／秒的小流量及8～18米中等水頭的水流，當水流通過電動或手動閥門進入水力發電機的蝸殼時，均勻縮小的蝸殼過流截面使水流的速度不斷增加，使水流在到達混流式轉輪時具有較高的旋轉環量水能，而尾水管與尾水池相連，水壓力與大氣壓相近，由于上下形成的壓力差及水流經過轉輪葉片正反兩個不同曲面而形成的壓力差使轉輪旋轉。
轉輪通過主軸與發電機聯接，先把水能轉變為機械能，再由機械能轉變為電能。這種電能通過控制器的調節、控制，成為符合用電器使用標準的電。控制器的電子計算機可采用單板機、單片機或其他微機。為了保證輸出電源的頻率、電壓穩定，計算機控制器設有中央處理系統、采樣系統、比較計算系統、負載耗能切換系統(如繼電器或可控硅)及事故應急系統。此外，本機還沒有電磁耗能器，隨時把多余的電能消耗掉。
本機的最大特點是，設計了新型的計算機控制自動轉換器，其中包括取樣電路、放大電路、操作電路和報警器等。當計算機控制器發生故障時，自動轉換器立即獲得信號，通過放大啟動操作器，在2秒鐘之內觸發繼電器，使手動控制器接入電路，同時驅動聲光報警器(如蜂鳴器或閃紅燈)向外界報警，報告發電機已進入手動運行狀態。此時發電機仍然正常發電，工作人員可以檢修、調試計算機控制系統。當調修完畢重新接入電路中運行時，自動轉換器又自動接通計算機控制系統，發電機又在計算機控制下正常運行。
本實用新型為水頭中等，流量較小的水力條件下的發電工作提供了新的設備，在水位高低變化時仍可正常發電，負載功率變化時輸出頻率與電壓很少波動，是較好的發電設備。
本實用新型功率為7.5～20千瓦，發電機可以是同步機也可以是異步機，轉速為250～3000轉／分鐘，單相電壓200v／110v，三相為380v，頻率50Hz／60Hz，主軸上設離合器，且裝有皮帶輪，不需發電時可以直接用皮帶輪來帶動糧食加工機械或木工機械等。
結合附圖與實施例作進一步說明
圖1為本實用新型一個實施例結構示意圖；圖2為該實施例設備設置圖。
參照圖1，當水流通過進水管(4)進入水輪機時，由閥門(5)調節水流大小，水流經過閥門進入水輪機蝸殼(8)，由大截面漸成小截面，而此時流量不變，因而流速增大，形成相當大的旋轉環量作用在轉輪(6)上，使轉輪快速旋轉，水流經過轉輪進入尾水管(2)，由尾水管收回相當部分的動能，最后進入尾水池(1)。水輪機由地腳(3)固定在水泥地坪上，防止振動。轉輪(6)轉動后經主軸(7)帶動發電機(9)轉動而發電。主軸(7)上設有離合器及皮帶輪。
參照圖2，此時，發電機發出的電是不平穩的，電由四芯電纜線輸向自動轉換器(10)。自動轉換器中有勵磁電容，電子采樣電路、放大電路、操作電路、報警電路及轉換繼電器等。當計算機控制器〔14〕正常工作時，自動轉換器(10)把發電機電源接向計算機控制器〔14〕經過取樣比較，計算操作把電流送到用戶用電器〔12〕上。當用戶關燈或減少用電器時，由于發電機的軟特性，電壓和頻率會增大，此時計算機控制器及時導通三個雙向可控硅，接通電磁耗能裝置〔13〕，增加發電機的總負載，使電壓和頻率迅速下降到原來數值。若電壓和頻率因增加用電器而減小時，計算機控制器立即關閉雙向可控硅，退出電磁耗能裝置〔13〕，減少發電機總負載，使電壓和頻率恢復到標準數值。在計算機控制器的作用下，發電機輸出的電壓能穩定在220v±2.5％，頻率穩定在50Hz±2.5Hz范圍內。當計算機控制器發生故障時，該控制器發出信號，自動轉換器接受信號并進行快速放大，驅動報警電路發出聲光報警，并在2秒鐘內接通轉換繼電器或導通無觸點開關，把由發電機來的電源立即送向手動控制器〔11〕，經過手動控制器〔11〕向用戶用電器〔12〕供電，于是完成了由自動控制向手動控制的轉換。反之，當計算機控制器恢復正常運行時，自動轉換器獲得正常信號，進行放大，在2秒內切斷手動控制器，由計算機控制器向用戶供電。
權利要求1.一種混流式計算機控制水力發電機，由進水管、閥門、水輪機、發電機及尾水管組成，其特征是所說的發電機為混流式，即具有一個截面積均勻縮小的蝸殼，同時設置有一個電子計算機控制器，其中包括計算機與取樣電路、放大電路、操作電路與報警器，另外設置有與計算機控制器相連接的電磁耗能裝置，在主軸上設置有離合器與皮輪。
2.根據權利要求1的水力發電機，其特征是在計算機控制器與手動控制器之間設置有一個自動轉換機構。
專利摘要本實用新型提供一種混流式計算機控制水力發電機，由水輪機與混流式發電機構成，并設置有一個由電子計算機、取樣電路、放大電路、操作電路、報警器與電磁耗能裝置組成的自動控制系統，適合于在中等水頭、小流量水利條件下自動發電。當水位變化或負載功率變化時，可自動調節控制，使發電電壓及頻率不發生波動。在自動控制系統發生故障時，自動轉換機構可自動改換成手動控制并報警，因此不影響正常發電。
文檔編號H02P9/00GK2054234SQ89205268
公開日1990年3月7日 申請日期1989年7月29日 優先權日1989年7月29日
發明者徐爾駿, 蔣乃群, 徐潤明, 歐陽炘明, 厲復, 徐磊, 王吉文, 唐少敏, 汪明智, 田玉蘭 申請人:徐爾駿