一种基于物联网的新型水利发电机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于物联网的新型水利发电机，包括主体、水平设置在主体两侧的进水管和出水管；该基于物联网的新型水利发电机通过经过第一过滤层、第二过滤层过滤的水冲击叶轮，使叶轮旋转，叶轮带动传动轴旋转，传动轴通过变速箱输入轴带动变速箱变速旋转，变速箱通过输出轴和发电机传动轴带动发电机旋转，实现发电，同时在该峰值电压采样保持电路中，集成电路的输出电压和输入电压通过运算放大器进行比较，通过运算放大器对集成电路的逻辑控制端控制，实现了集成电路对于峰值电压的实时监测，而且集成电路具有采样和保持的功能，保证了对峰值电压的保持功能，从而保证了发电系统的电源电压的稳定性。
【专利说明】
一种基于物联网的新型水利发电机
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于物联网的新型水利发电机。【背景技术】
[0002]水利发电机是将河川、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，经水轮机转换成水轮机的机械能，水轮机又推动发电机发电，将机械能转换成电能，水力发电机中的水轮发电机由水轮机驱动。发电机的转速决定输出交流电的频率，因此稳定转子的转速对保证频率的稳定至关重要。可以采取闭环控制的方式对水轮机转速进行控制，即采取发出的交流电的频率信号样本，将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中从而去控制水轮机的输出功率，以达到让发电机转速稳定的目的。在我国电力需求的强力拉动下，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高，我国水轮机制造技术已达世界先进水平。目前，节能、环保、高效机组已成为发电设备产品的发展方向，作为水力发电设备重要组成部分的水轮机，未来也将朝着大功率和高参数方向发展。大型混流式水电机的国产化还带动了我国贯流式水轮机和冲击式水轮机的技术进步，我国水轮机制造业在国际市场上的地位不断提高。
[0003]现有的水力发电机大多是都是采用水位差实现能量的转换，对于水的要求都不是很高，很少采用过滤机构对水进行过滤，很容易使水中夹杂的杂质进入主体，损伤内部结构，而且现有很多传动机构比较复杂，操控不便，即增加了成本又增加了操控难度，降低了水利发电机的实用性，同时在工作过程中，由于电源电压稳定性比较差，从而导致了系统工作的不稳定，降低了系统的可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术结构复杂、操作不便、电源电压稳定性差的不足，提供一种基于物联网的新型水利发电机。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于物联网的新型水利发电机，包括主体、水平设置在主体两侧的进水管和出水管；
[0006]所述进水管上设有过滤机构和增压管，所述过滤机构设置在进水管的内部，所述过滤机构包括第一过滤层、第二过滤层和出渣口，所述第一过滤层和第二过滤层均竖直设置在进水管内，所述出渣口位于进水管的底部，所述增压管设置在进水管的一端且位于主体内；
[0007]所述主体设有传动结构，所述传动机构包括叶轮、叶轮杆、传动轴、第一皮带轮、传动带一、变速箱输入皮带轮、变速箱输入轴、变速箱、变速箱输出轴、变速箱输出皮带轮、传动带二、发电机传动轴、发电机皮带轮、发电机和轴承座，所述叶轮通过叶轮杆与传动轴固定连接，所述传动轴竖直设置在轴承座的下方且与轴承座传动连接，所述第一皮带轮固定在传动轴上且位于变速箱的下方，所述变速箱输入皮带轮竖直设置在变速箱的底部，所述变速箱输入皮带轮通过传动带一第一皮带轮传动连接，所述变速箱输出皮带轮竖直设置在变速箱的顶部，所述变速箱通过传动带二与发电机皮带轮传动连接，所述发电机皮带轮固定在发电机传动轴上；
[0008]所述发电机内设有峰值电压采样保持模块，所述峰值电压采样保持模块包括峰值电压采样保持电路，所述峰值电压采样保持电路包括集成电路、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容、三极管、二极管和稳压二极管，所述集成电路的型号为 LF398,所述运算放大器的型号为LM311，所述集成电路的芯片电源电压端和电源负端均外接15V直流电压电源，所述集成电路的芯片电源电压端和电源负端均通过第一电阻接地，所述集成电路的模拟量输入端与运算放大器的同相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端与集成电路的输出端连接，所述集成电路的逻辑输入控制端通过第二电阻接地，所述集成电路的逻辑输入控制端与运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极接地，所述运算放大器的输出端通过第三电阻外接15V直流电压电源，所述运算放大器的输出端与集成电路的逻辑基准端连接，所述运算放大器的输出端通过电容与集成电路的采样保持电容CH端连接，所述三极管的发射极与运算放大器的输出端连接，所述三极管的基极与第四电阻连接，所述三极管的集电极与二极管的阴极连接，所述二极管的阳极与集成电路的采样保持电容CH端连接。
[0009]作为优选，为了产生水位差，提高该水利发电机的可靠性，所述进水管位于所述出水管上方。
[0010]作为优选，由于不锈钢具有耐腐蚀性，活性炭的吸附能力强，所述第一过滤层为不锈钢滤网，所述第二过滤层中设有活性炭。
[0011]作为优选，所述发电机为同步发电机。
[0012]作为优选，为了提高该水利发电机的实用性，所述主体内部设有无线通讯模块。
[0013]作为优选，由于不锈钢材质抗腐蚀性强，所述主体采用不锈钢材质。
[0014]本发明的有益效果是，该基于物联网的新型水利发电机通过经过第一过滤层、第二过滤层过滤的水冲击叶轮，使叶轮旋转，叶轮带动传动轴旋转，传动轴通过变速箱输入轴带动变速箱变速旋转，变速箱通过输出轴和发电机传动轴带动发电机旋转，实现发电，同时在该峰值电压采样保持电路中，集成电路的输出电压和输入电压通过运算放大器进行比较，通过运算放大器对集成电路的逻辑控制端控制，实现了集成电路对于峰值电压的实时监测，而且集成电路具有采样和保持的功能，保证了对峰值电压的保持功能，从而保证了发电系统的电源电压的稳定性。【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1是本发明的基于物联网的新型水利发电机的结构示意图；
[0017]图2是本发明的基于物联网的新型水利发电机的过滤机构的结构示意图；
[0018]图3是本发明的基于物联网的新型水利发电机的传动机构的结构示意图；
[0019]图4是本发明的基于物联网的新型水利发电机的传动机构局部A的结构示意图；
[0020]图5是本发明的基于物联网的新型水利发电机的峰值电压采样保持电路的电路原理图；[0021 ]图中:1.进水管，2.过滤机构，3.增压阀，4.轴承座，5.第一过滤层，6.第二过滤层，7.出渣口，8.出水管，9.主体，10.叶轮，11.叶轮杆，12.传动轴，13.第一皮带轮，14.传动带一，15.变速箱输入皮带轮，16.变速箱输入轴，17.变速箱，18.变速箱输出轴，19.变速箱输出皮带轮，20.传动带二，21.发电机传动轴，22.发电机皮带轮，23.发电机，U1.集成电路， U2.运算放大器，R1.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，C1.电容，Q1.三极管，D1.二极管，D2.稳压二极管。【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]如图1-图5所示，一种基于物联网的新型水利发电机，包括主体9、水平设置在主体 9两侧的进水管1和出水管8;
[0024]所述进水管1上设有过滤机构2和增压管3，所述过滤机构2设置在进水管1的内部， 所述过滤机构2包括第一过滤层5、第二过滤层6和出渣口 7，所述第一过滤层5和第二过滤层 6均竖直设置在进水管1内，所述出渣口7位于进水管1的底部，所述增压管3设置在进水管1 的一端且位于主体9内；
[0025]所述主体9设有传动结构，所述传动机构包括叶轮10、叶轮杆11、传动轴12、第一皮带轮13、传动带一 14、变速箱输入皮带轮15、变速箱输入轴16、变速箱17、变速箱输出轴18、 变速箱输出皮带轮19、传动带二20、发电机传动轴21、发电机皮带轮22、发电机23和轴承座 4,所述叶轮10通过叶轮杆11与传动轴12固定连接，所述传动轴12竖直设置在轴承座4的下方且与轴承座4传动连接，所述第一皮带轮13固定在传动轴12上且位于变速箱17的下方，所述变速箱输入皮带轮15竖直设置在变速箱17的底部，所述变速箱输入皮带轮15通过传动带一 14第一皮带轮13传动连接，所述变速箱输出皮带轮19竖直设置在变速箱17的顶部，所述变速箱17通过传动带二20与发电机皮带轮22传动连接，所述发电机皮带轮22固定在发电机传动轴21上；
[0026]所述发电机23内设有峰值电压采样保持模块，所述峰值电压采样保持模块包括峰值电压采样保持电路，所述峰值电压采样保持电路包括集成电路U1、运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1、三极管Q1、二极管D1和稳压二极管D2， 所述集成电路U1的型号为LF398,所述运算放大器U2的型号为LM311，所述集成电路U1的芯片电源电压端和电源负端均外接15V直流电压电源，所述集成电路U1的芯片电源电压端和电源负端均通过第一电阻R1接地，所述集成电路U1的模拟量输入端与运算放大器U2的同相输入端连接，所述运算放大器U2的反相输入端与集成电路U1的输出端连接，所述集成电路 U1的逻辑输入控制端通过第二电阻R2接地，所述集成电路U1的逻辑输入控制端与运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的输出端与稳压二极管D2的阴极连接，所述稳压二极管D2的阳极接地，所述运算放大器U2的输出端通过第三电阻R3外接15V直流电压电源，所述运算放大器U2的输出端与集成电路U1的逻辑基准端连接，所述运算放大器U2的输出端通过电容C1与集成电路U1的采样保持电容CH端连接，所述三极管Q1的发射极与运算放大器U2 的输出端连接，所述三极管Q1的基极与第四电阻R4连接，所述三极管Q1的集电极与二极管 D1的阴极连接，所述二极管D1的阳极与集成电路U1的采样保持电容CH端连接。
[0027]作为优选，为了产生水位差，提高该水利发电机的可靠性，所述进水管1位于所述出水管8上方。
[0028]作为优选，由于不锈钢具有耐腐蚀性，活性炭的吸附能力强，所述第一过滤层5为不锈钢滤网，所述第二过滤层6中设有活性炭。
[0029]作为优选，所述发电机23为同步发电机。
[0030]作为优选，为了提高该水利发电机的实用性，所述主体9内部设有无线通讯模块。 [0031 ]作为优选，由于不锈钢材质抗腐蚀性强，所述主体9采用不锈钢材质。[〇〇32]该基于物联网的新型水利发电机的工作原理是:水从进水管1经过第一过滤层5和第二过滤层6的过滤，产生的杂质从出渣口7排出，经过过滤的自然水通过进水管1进入主题 9，再经过设置在进水管1与主体9连接部位的增压阀3对水增压，经过增压的水冲击叶轮10， 使叶轮10转动，叶轮10通过叶轮杆11带动传动轴12转动，传动轴12通过第一皮带轮13旋转， 第一皮带轮13通过传动带一 14与变速箱输入皮带轮15传动连接，变速箱输入皮带轮15通过变速箱输入轴16带动变速箱17转动，变速箱17通过变速箱17另一端上的变速箱输出轴18和套在变速箱输出轴18上的变速箱输出皮带轮19带动传动带二20旋转，传动带二20通过设置在传动带二20另一端的发电机传动轴21和发电机皮带轮22带动发电机23旋转，发电机23实现发电，主体9内部的水从出水管8流出；
[0033]该基于物联网的新型水利发电机的峰值电压采样保持电路，其中峰值电压采样保持电路以集成电路U1 (采样保持器芯片LF398)和运算放大器U2(电压比较器LM311)为主，其中，集成电路U1的输出电压和输入电压通过运算放大器U2进行比较；当输入电压大于输出电压时，运算放大器U2输出高电平，送到集成电路U1的逻辑控制端，使集成电路U1处于采样状态，当输入电压达到峰值而下降时，输入电压小于输出电压，运算放大器U2输出低电平， 集成电路U1的逻辑控制端置于低电平，使集成电路U1处于保持状态。由于运算放大器U2采用集电极开路输出，故需接上拉电阻。其中，集成电路U1具有采样和保持的功能，保证了对峰值电压的保持功能，从而保证了发电系统的电源电压的稳定性。
[0034]与现有技术相比，该基于物联网的新型水利发电机通过经过第一过滤层5、第二过滤层6过滤的水冲击叶轮10，使叶轮10旋转，叶轮10带动传动轴12旋转，传动轴12通过变速箱输入轴16带动变速箱17变速旋转，变速箱17通过输出轴18和发电机传动轴21带动发电机旋转，实现发电，同时在该峰值电压采样保持电路中，集成电路U1的输出电压和输入电压通过运算放大器U2进行比较，通过运算放大器U2对集成电路U1的逻辑控制端控制，实现了集成电路U1对于峰值电压的实时监测，而且集成电路U1具有采样和保持的功能，保证了对峰值电压的保持功能，从而保证了发电系统的电源电压的稳定性。
[0035]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。
【主权项】
1.一种基于物联网的新型水利发电机，其特征在于，包括主体(9)、水平设置在主体(9) 两侧的进水管(1)和出水管(8);所述进水管(1)上设有过滤机构(2)和增压管(3)，所述过滤机构(2)设置在进水管(1) 的内部，所述过滤机构(2)包括第一过滤层(5)、第二过滤层(6)和出渣口(7)，所述第一过滤 层(5)和第二过滤层(6)均竖直设置在进水管(1)内，所述出渣口(7)位于进水管(1)的底部， 所述增压管(3)设置在进水管(1)的一端且位于主体(9)内；所述主体(9)设有传动结构，所述传动机构包括叶轮(10)、叶轮杆(11)、传动轴(12)、第 一皮带轮(13)、传动带一(14)、变速箱输入皮带轮(15)、变速箱输入轴(16)、变速箱(17)、变 速箱输出轴(18)、变速箱输出皮带轮(19)、传动带二(20)、发电机传动轴(21)、发电机皮带 轮(22)、发电机(23)和轴承座(4)，所述叶轮(10)通过叶轮杆(11)与传动轴(12)固定连接， 所述传动轴(12)竖直设置在轴承座(4)的下方且与轴承座(4)传动连接，所述第一皮带轮 (13)固定在传动轴(12)上且位于变速箱(17)的下方，所述变速箱输入皮带轮(15)竖直设置 在变速箱(17)的底部，所述变速箱输入皮带轮(15)通过传动带一(14)与第一皮带轮(13)传 动连接，所述变速箱输出皮带轮(19)竖直设置在变速箱(17)的顶部，所述变速箱(17)通过 传动带二(20)与发电机皮带轮(22)传动连接，所述发电机皮带轮(22)固定在发电机传动轴 (21)上；所述发电机(23)内设有峰值电压采样保持模块，所述峰值电压采样保持模块包括峰值 电压采样保持电路，所述峰值电压采样保持电路包括集成电路(U1)、运算放大器(U2)、第一 电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、电容(C1)、三极管(Q1)、二极管 (D1)和稳压二极管(D2)，所述集成电路(U1)的型号为LF398,所述运算放大器(U2)的型号为 LM311，所述集成电路(U1)的芯片电源电压端和电源负端均外接15V直流电压电源，所述集 成电路(U1)的芯片电源电压端和电源负端均通过第一电阻(R1)接地，所述集成电路(U1)的 模拟量输入端与运算放大器(U2)的同相输入端连接，所述运算放大器(U2)的反相输入端与 集成电路(U1)的输出端连接，所述集成电路(U1)的逻辑输入控制端通过第二电阻(R2)接 地，所述集成电路(U1)的逻辑输入控制端与运算放大器(U2)的输出端连接，所述运算放大 器(U2)的输出端与稳压二极管(D2)的阴极连接，所述稳压二极管(D2)的阳极接地，所述运 算放大器(U2)的输出端通过第三电阻(R3)外接15V直流电压电源，所述运算放大器(U2)的 输出端与集成电路(U1)的逻辑基准端连接，所述运算放大器(U2)的输出端通过电容(C1)与 集成电路(U1)的采样保持电容CH端连接，所述三极管(Q1)的发射极与运算放大器(U2)的输 出端连接，所述三极管(Q1)的基极与第四电阻(R4)连接，所述三极管(Q1)的集电极与二极 管(D1)的阴极连接，所述二极管(D1)的阳极与集成电路(U1)的采样保持电容CH端连接。2.如权利要求1所述的新型水利发电系统，其特征在于，所述进水管(1)位于所述出水 管(8)上方。3.如权利要求1所述的新型水利发电系统，其特征在于，所述第一过滤层(5)为不锈钢 滤网，所述第二过滤层(6)中设有活性炭。4.如权利要求1所述的新型水利发电系统，其特征在于，所述发电机(23)为同步发电机。5.如权利要求1所述的新型水利发电系统，其特征在于，所述主体(9)内部设有无线通 讯模块。6.如权利要求1所述的新型水利发电系统，其特征在于，所述主体(9)采用不锈钢材质。
【文档编号】F03B11/08GK105952571SQ201610264090
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】马骏
【申请人】马骏