一种水轮机及其控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及水轮机技术领域，特别是一种水轮机及其控制系统。


背景技术：

2.水轮机的转速控制与调节是通过改变导水叶片开度的大小来实现的。水轮机启动时打开关闭着的导叶，水轮机上游来水经打开的导叶冲击推动水轮机叶轮转盘从而带动发电机旋转并发电。在水轮机发电机组负荷发生变化时其转速就会发生升高或降低的改变，这时就要对导叶的开度进行调节。
3.基于工控机的水轮机控制器，其稳定可靠，开放性和兼容性好，能够实现联网、组态及远程控制与访问，但装置体积大、成本高，访问时间长，不太适合水轮发电机组控制。基于单片机的水轮机控制器，代码执行速度快，效率高，使用简单，但有极强的针对性，通用性差，且故障查找较难，可维护性差，影响水轮机安全可靠运行。plc即可编程序控制器，其故障率低，编程简单，通用性好，适用于进行水轮机的控制。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种水轮机，其包括，主体，包括主轴，所述主轴底端连接有转轮，转轮上方设置有底环，底环上方设置有顶盖，底环与顶盖之间转动设置有导叶，导叶外侧设置有蜗壳，顶盖顶部设置有与导叶连接的的导叶控制机构；过滤体，所述过滤体设置于蜗壳入水口内腔。
6.作为本实用新型所述水轮机的一种优选方案，其中：所述过滤体包括过滤腔，过滤腔腔内两端均设置有安装圆环，过滤腔端部转动设置有固定件，安装圆环与固定件之间设置有过滤网。
7.作为本实用新型所述水轮机的一种优选方案，其中：所述主轴外侧设置有测速齿盘。
8.作为本实用新型一种水轮机控制系统的一种优选方案，其中：plc控制器，包括cpu处理器，所述cpu处理器连接有数字量输入模块和模拟量输出模块；测定单元，包括整形电路和齿盘测速装置，所述测定单元通过数字量输入模块与plc控制器连接；导叶控制单元，所述导叶控制单元通过模拟量输出模块与 plc控制器相连接。
9.作为本实用新型所述水轮机控制系统的一种优选方案，其中：所述plc控制器通过通讯接口连接有上位机。
10.作为本实用新型所述水轮机控制系统的一种优选方案，其中：所述cpu处理器内部设置有频率调节器，所述频率调节器连接有导叶前馈控制器和最优转速发生器，所述最优
转速发生器连接有转速调节器。
11.作为本实用新型所述水轮机控制系统的一种优选方案，其中：所述导叶前馈控制器和转速调节器通过模拟量输出模块与导叶控制单元连接。
12.作为本实用新型所述水轮机控制系统的一种优选方案，其中：所述plc控制器还设置有显示与键盘模块，用于现场显示和设置相关参数。
13.本实用新型有益效果为：本实用新型通过采集水轮发电机组频率和水轮机的转速，将其通过数字量输入模块传输给plc控制器，plc控制器内部的cpu 处理器将两路信号进行处理输出控制信号，通过模拟量输出模块传输给导叶控制单元，实现对水轮机的控制，提高了水轮机的功率响应速度和控制系统调节品质。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
15.图1为实施例1中水轮机整体结构示意图。
16.图2为实施例1中过滤体结构示意图。
17.图3为实施例1中过滤体分解示意图。
18.图4为实施例2中控制系统结构示意图。
19.图5为实施例2中控制系统原理示意图。
具体实施方式
20.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
21.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
22.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
23.实施例1
24.参照图1至图3，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种水轮机，其包括，主体400，包括主轴401，主轴401底端连接有转轮402，转轮402 上方设置有底环403，底环403上方设置有顶盖404，底环403与顶盖404之间转动设置有导叶405，导叶外侧设置有蜗壳406，顶盖404顶部设置有与导叶405 连接的的导叶控制机构407；过滤体500，过滤体500设置于蜗壳406入水口内腔。水流经蜗壳406进入水轮机主体400内，带动转轮402转动进行，导叶控制机构407通过改变导叶405的开度进而控制进水量，改变转轮402转速，设置于蜗壳406入水口内腔的过滤体500，用于过滤水中的杂物，防止杂物进入水轮机内，导致水轮机的旋转速度变慢，发电机的转速也随之减小，影响发电效率。
25.进一步的，过滤体500包括过滤腔501，过滤腔501腔内两端均设置有安装圆环502，过滤腔501端部转动设置有固定件503，安装圆环502与固定件503 之间设置有过滤网504，过滤体500两端通过安装圆环502和固定件503可拆卸地安装过滤网504，安装时，将过滤网504放入过滤腔501内，过滤网504与安装圆环502抵接，而后转动固定件503，使得固定件503与过滤网504另一面相抵接，即可将过滤网504安装于过滤腔501内，过滤网504可有效过滤水中诸如塑料袋、树皮等杂物，防止杂物进入水轮机导致水轮机的旋转速度变慢。主轴401外侧设置有测速齿盘408，测速齿盘408用于测定水轮机转轮402转速。
26.实施例2
27.参照图4和图5，为本实用新型第二个实施例，该实施例提供了一种水轮机控制系统，其包括，plc控制器100，包括cpu处理器101，cpu处理器101 连接有数字量输入模块102和模拟量输出模块103；测定单元200，包括整形电路201和齿盘测速装置202，测定单元200通过数字量输入模块102与plc控制器100连接；导叶控制单元300，导叶控制单元300通过模拟量输出模块103 与plc控制器100相连接。
28.整形电路201用于水轮机组频率信号，齿盘测速装置202用于测量水轮机组转速信号，两路信号通过数字量输入模块102传输给plc控制器100，plc 控制器100采用龙芯plc lx—400，plc控制器100将信号处理后传输给模拟量输出模块103，模拟量输出模块103输出信号给导叶控制单元300控制导叶开度进而控制机组转速
29.进一步的，plc控制器100通过通讯接口连接有上位机104，上位机104 用于监控整个控制系统，并作为后台以存储运行数据。
30.进一步的，cpu处理器101内部设置有频率调节器101a，频率调节器101a 连接有导叶前馈控制器101b和最优转速发生器101c，最优转速发生器101c连接有转速调节器101d。导叶前馈控制器101b和转速调节器101d通过模拟量输出模块103与导叶控制单元300连接。cpu处理器101将整形电路201测定的水轮发电机组频率与给定频率之间的偏差输入到频率调节器101a，频率调节器 101a输出功率偏差信号，与给定功率信号相结合，形成总功率信号，一方面输入到导叶前馈控制器101b，以按要求控制导叶方向，另一方面经过最优转速发生器101c，以产生最适合当前总功率信号的转速命令信号传输给转速调节器 101d。转速调节器101d将齿盘测速装置202测出的实际水轮机转速信号与最优转速发生器101c发出的转速命令信号相比较，发出导叶开度信号，并与导叶前馈控制器101b输出的导叶方向信号相结合输入到导叶控制单元300，从而控制导叶开度，实际开度信号又反馈给导叶控制单元300，如此循环控制，以使实际的转速与上述转速命令信号恰好相同。
31.进一步的，plc控制器100还设置有显示与键盘模块，用于现场显示和设置相关参数。
32.本实施例通过采集水轮发电机组频率和水轮机的转速，将其通过数字量输入模块102传输给plc控制器100，plc控制器100内部的cpu处理器101将两路信号进行处理输出控制信号，通过模拟量输出模块103传输给导叶控制单元300，实现对水轮机的控制，提高了水轮机的功率响应速度和控制系统调节品质。
33.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，
其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。