Система управления затвором микрогидроэлектростанции

-ОЙЦ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК ПАТЕНТУ митет Российской Федерации патентам и товарным знакам(71) Томский политехнический университет(72) Лу рин аВаухов СГ,(73) Томский политехнический университет(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАТВОРОММИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ(57) Использование: для электроснабжения автономных потребителей, удаленных ог линий электропередач. Сущность: гирротурбина связана череззавтор с водозаборником и механически соединенас.электрическим генератором, к которому подключены цепь нагрузки через регулятор вспомогательной нагрузкк вспомогательные сопротивления и командное устройство, связанное с регулятором вспомогательной нагрузке который подключен к устройству управления затвором гидротурбины а оно соединено с затвором турбины При изменении режимов работы микроГЭС командное устройство формирует управляющий сигнал на регулятор вспомогательной нагрузки пропорционально часто-, те вращения генератора При этом на вспомогательных сопротивлениях рассеивается часть мощности, вырабатываемой генератором, и обеспечивается постоянство его частоты вращения. Одновременно силовой сигнал от регулятора поступает на устроиство управления затвором гидротурбины, которое представляет собой. исполнительное устройство, обеспечивающее открытие или закрытие затвора турбины пропорционально сигналу, гюстулающему на йвгрузку, 1 заф-лы, 1 ип.Изобретение предназначено для электроснабжения автономных небольших потребителей в районах, удаленных от линийэлектропередач.Известны способ и устройство для уй, равления гидротурбиной или насосотурбиной, где устройство содержит впускнойклапан и направляющий аппарат, управляемый регулятором частоты вращения. 10Недостатком устройства является большая инерционность регулирования из-заприменения электромеханических регуляторов частоты.Известно также устройство для регулирования частоты генератора, приводимогово вращение гидротурбиной, в котором стабилизация частоты вращения гидротурбиныдостигается с помощью погруженных в ре-,зервуар. с жидкостью электрических сопротивлений, используемых в качестветормозящей нагрузки.Недостатом устройства является низкий КПД из-за потерь энергии на тормозящих сопротивлениях.Наиболее близкой к изобретению потехнической сущности является электрическая система регулирования, содержащаягидротурбину, соединенную через затвор сводозаборником и механически связаннуюс электрическим генератором, к которомуподключены цепь нагрузки, через регуляторвспомогательной нагрузки вспомогательные сопротивления и командное устройст- З 5во, связанное с регуляторомвспомогательной нагрузки и устройствомрегулирования затвором гидротурбины, которое соединено с затвором.Недостатком устройства являются повышенная схемная сложность командногоустройства, невысокие массогабаритныепоказатели из-за необходимости формирования нескольких сигналов управления иобязательное наличие специальных устройств для усиления этих сигналов,Целью изобретения является упрощение конструкции системы, повышение КПДи надежности.Эта цель достигается тем, что в системе 50управления затвором микроГЭС, содержащей управляемый приводной механизм, со. единенный с затвором, установлечныймежду водозаборным резервуаром и гидротурбиной, механически связанной с генератором, который электрически связан срабочей нагрузкой, регулятором мощностив цепи вспомогательной нагрузки и командным устройством формирования сигнала,пропорционального частоте вращения генератора, подключенным выходом к управляющему входу указанного регулятора мощности, приводной механизм выполнен в виде пропорционального электромагнита, катушка которого включена в цепь вспомогательной нагрузки. а якорь соединен с затвором.Благодаря подключению управляющего входа системы управления затвором микро- ГЭС к цепи вспомогательной нагрузки отпадает необходимость в выработке командным устройством сигнала для управления затвором гидротурбины, а само устройство управления затвором должно содержать. только исполнительный механизм без усилителя, так как на него поступает сигнал большой мощности, используемый для питания электрической вспомогательной нагрузки.Это обеспечивает упрощение конструкции, повышение КПД и надежности системы управления затвором гидротурбины, так как в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом отсутствует канал формирования управляющего сигнала на систему управления затвором в командном устройстве, а само устройство управления затвором микроГЭС не содержит усилителя мощности,На чертеже представлена структурная схема системы,Система управления затвором микро- ГЭС содержит управляемый приводной механизм 1, соединенный с затвором 2, установленным между водозаборным резервуаром 3 и гидротурбиной 4, механически связанной с генератором 5, который электрически связан с рабочей нагрузкой, регулятором 6 мощности в цепи вспомогательной нагрузки 7 и командным устройством 8 формирования сигнала, пропорционального частоте вращения генератора;При изменении режимов работы микро- ГЭС командное устройство 8 формирует управляющий сигнал на регулятор б мощности вспомог,тельной нагрузки 7 пропорционально частоте вращения генератора 5, При этом на вспомогательных сопротивлениях рассеивается часть мощности, вырабатываемой генератором, и обеспечивается постоянство его частоты вЕащения. Одновременно силовой сигнал от Еегулятора 6 поступает на устройство управления затвором микроГЭС, пЕиводной механизм которогО выполнен в виде пЕопоЕционального электромагнита. катушка которого включена в цепь веппмега 1 е;. п и ии Еузки,2005138 а якорь соединен с затвором, При таком регулировании в установившихся режимах работы вспомогательная нагрузка или не получает энергию, или рассеивает минимум мощности. В переходных режимах работы станции постоянство частоты вращения генератора обеспечивается вначале быстродействующим каналм регулирования вспомогательной нагрузки, а затем начинает работать более инерционная система управления затвором турбины и установка приходит к новому установившемуся режиму. Этим обеспечиваются хорошие динамические и статические показатели микроГЗС.Использование для управления устройством регулирования затвора турбины силового сигнала регулятора вспомогательной нагрузки позволяет при тех же статических и динамических характеристиках микроГЭС (по сравнению с прототипом) отказаться от формирования в командном устройстве управляющего сигнала на устройство регулирования затвора, а само устройство не будет Формула изобретения 1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАТВОРОМ МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащая управляемый приводной механизм, соединенный с затвором, установленным между водозаборным резервуаром и гидротурбиной, механически связанной с генератором, который электрически связан с рабочей нагрузкой, регулятором мощности в цепи вспомогательной нагрузки и с командным устройством формирования , сигнала, пропорционального частоте вращения генератора, подключенным выхосодержать усилитель мощности. Использование силового сигнала от регулятора вспомогательной нагрузки для управления затвором микроГЭС обосновано тем обсто ятельством, что между ними существует четко выраженная зависимость: при увеличении мощности, патребляемой вспомогательными сопротивлениями определенного заданного уровня, величина 0 открытия направляющего аппарата должнауменьшаться (т,е. затвор закрывается), а если силовой сигнал меньше этого уровня, то затвор должен открываться.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет при сохранении тех же выходных параметров микроГЭС значительно упростить устройство ее управления, а следовательно, повысить надежность станции и КПД.(56) Европейский патент М 0098047,кл, Р 03 В 15/06, опублик, 1983,дом к управляющему входу укаэанногорегулятора мощности, отличающаяся тем,что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и надежности, управляющий30 вход приводного механизма подключен квыходу регулятора мощности в цепи вспомогательной нагрузки.2. Система по п,1, отличающаяся тем,что приводной механизм выполнен в видепропорционального электромагнита, катушка которого включена в цепь вспомогательной нагрузки, а якорь соединен сзатвором,