一种考虑清洁能源发电的温度控制系统及方法与流程

本发明涉及发电机温度控制，具体涉及一种考虑清洁能源发电的温度控制系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、近年来随着经济的不断增长，我国的整体用电量也在持续增长，包括山东在内的多个省份已经连续多年用电超负荷，尤其是在高温的夏季，这不仅造成电网运载压力增大，也影响电网的稳定性与安全性。如果部分用户能够进行发电自用，将缓解电网的运载压力，保障电网运行安全。

3、目前，由于化石能源的不可再生性，并且火力发电带来的环境问题愈发严重，如水能、风能等清洁能源的应用逐渐成为主流，我国也在不断地壮大清洁能源发展。我们熟知的三峡大坝就是利用了水能发电，但水能发电不仅仅是在大型河流中安装大型的发电机组才能实现。我国的小水电资源相当丰富，临近这些小水电资源的家庭或者企业可以通过安装微型或者小型水力发电机将水能转化为电能，既能够达到节约能源、保护环境的效果，也能缓解电网的运载压力，保障电网运行安全。

4、水力发电是利用水的能量转换成水轮机的动能，再通过水轮机为原动力，带动发电机产生电能。但是当水轮机转速过快时，容易造成其内部的零件或者装置损坏，并且也容易使发电机产生较高热量，造成发电机温度过高，尤其是在高温的夏季，更容易造成发电机温度过高，从而影响其使用寿命。

5、那么如何控制小型水力发电机的温度不会超高，保证其使用寿命，使其能够稳定发电，缓解电网运载压力成为需要考虑的一个主要问题。

6、专利cn116054481a采用风冷装置对发电机进行降温的方法；专利cn106286091a采用制备冷凝水对发电机进行喷水降温的方法。但是，采用安装风冷装置或者水冷装置只能对发电机进行辅助降温。现有技术中，通常采用控制水轮机入水口阀门的大小来调节水流的大小，从而影响水轮机的转速，调节发电机的温度，但水注入时，将其停止或者减速是比较困难的，这种控制转速的方式难度较大，并且无法保证发电机温度控制的精度、及时有效性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑清洁能源发电的温度控制系统及方法，通过对水轮机转速的精准调控以及辅助降温的方式，可以及时精准有效地控制发电机的温度不会超高，保证了发电机的使用寿命使其能够稳定发电，缓解电网运载压力。

2、为实现上述目的，本发明的具体技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种考虑清洁能源发电的温度控制系统，包括水轮机、发电机、循环水冷装置、风冷装置、控制器，所述发电机通过第一支座设置在水轮机的上部，所述循环水冷装置的循环水冷管道环绕所述发电机的侧壁设置，所述风冷装置通过第二支座设置在发电机的上部，所述控制器设置在第一支座内部。

4、优选的，所述发电机包括发电机壳、发电装置，所述发电装置与驱动轴一端相连，所述驱动轴转动时发电装置发电工作；所述水轮机包括水轮机壳、主转轴。

5、优选的，所述水轮机壳顶部形心位置设置有第一中孔，所述发电机壳底部形心位置设置有第二中孔；所述主转轴一端穿出第一中孔，所述驱动轴的另一端穿出第二中孔，所述主转轴与驱动轴固定连接。

6、优选的，所述发电机壳体内安装有与所述控制器电性连接的温度传感器；所述主转轴的另一端端顶安装有与所述控制器电性连接的转速传感器。

7、优选的，所述水力发电机的温度控制系统还包括摩擦组件，所述摩擦组件包括两个上摩擦组和四个下摩擦组，所述上摩擦组包括第一凹凸支座，所述第一凹凸支座固定设置在靠近第一中孔的水轮机壳内部；所述下摩擦组包括第二凹凸支座，所述第二凹凸支座固定设置在所述主转轴上；所述第一凹凸支座与第二凹凸支座之间有空隙；所述摩擦组件均匀分布在主转轴的圆周方向上。

8、优选的，所述上摩擦组包括若干上磨擦板、中短磨擦板、若干上部滑杆、若干第一弹簧；所述中短磨擦板固定设置在所述第一凹凸支座底板中间位置，所述第一凹凸支座两侧壁与所述中短磨擦板之间设置有若干上部滑杆，所述上部滑杆的一端与所述第一凹凸支座的侧壁连接，另一端与中短磨擦板连接；所述上部滑杆上套接有多片上磨擦板，在相邻磨擦板（包括上磨擦板与中短磨擦板）之间的上部滑杆上均套装有第一弹簧。

9、优选的，所述下摩擦组包括若干下磨擦板、中长磨擦板、若干下部滑杆、若干第二弹簧；所述中长磨擦板固定设置在所述第二凹凸支座底板中间位置，所述第二凹凸支座两侧壁与所述中长磨擦板之间设置有若干下部滑杆，所述下部滑杆的一端与所述第二凹凸支座的侧壁连接，另一端与中长磨擦板连接；所述下部滑杆上套接有多片下磨擦板，在相邻磨擦板（包括下磨擦板与中长磨擦板）之间的上部滑杆上均套装有第二弹簧。

10、优选的，所述第二凹凸支座两个侧壁的中上位置各设置有一个第一直管，所述第一直管的一端与侧壁固定连接，所述第一直管靠近侧壁的一端内部固定安装有第一电动推杆装置，所述第一直管的另一端开口，所述第一电动推杆装置的推杆与推板固定连接，所述第一电动推杆装置分别与控制器电性连接。

11、优选的，所述中短磨擦板与中长磨擦板之间有空隙，所述上磨擦板与下磨擦板的尺寸一致，且在第一、第二弹簧的作用下，上磨擦板与下磨擦板之间存在间隙。

12、优选的，水力发电机的温度控制系统还包括若干叶片组件，所述叶片组件固定设置在所述主转轴安装转速传感器的一端；所述叶片组件沿主转轴圆周均匀分布。

13、优选的，所述叶片组件包括第二直管，第二直管的一端与所述主转轴固定连接，所述第二直管的另一端开口；所述第二直管内部靠近所述主转轴的位置固定安装有第二电动推杆装置；所述第二电动推杆装置共同与控制器电性连接；所述第二电动推杆装置的推杆固定连接有叶片导向轴，所述叶片导向轴远离第二电动推杆装置的一端固定连接叶片；所述第二直管与所述叶片导向轴套接在一起。

14、优选的，所述叶片导向轴的横截面直径与叶片的横截面整体高度一致，所述第二直管的横截面尺寸大于所述叶片导向轴的截面尺寸，所述第二直管的长度也大于所述叶片导向轴的长度，所述叶片导向轴、叶片在所述第二电动推杆装置的推杆带动下，可以恰好收纳进第二直管内。

15、优选的，所述叶片组件的个数为不少于六个的偶数。

16、优选的，所述水轮机还包括进水口、出水口，所述进水口设置于所述水轮机壳的侧壁下部，所述进水口正对叶片组件，所述出水口位于所述水轮机壳底部。

17、优选的，所述循环水冷装置还包括循环水泵、冷却设备，所述循环水泵、冷却设备的电机均与控制器电性连接。

18、优选的，所述发电机壳的顶板上还开有若干个通风口，所述通风口用于风冷装置向发电机内吹送空气；所述风冷装置包括风冷装置电机、风扇、过滤网等构件，所述风冷装置电机与控制器电性连接。

19、第二方面，本发明提供一种考虑清洁能源发电的温度控制系统的控制方法，包括：

20、（1）当控制器接收到发电机中温度传感器的温度检测信号超过设定值且持续上升时，控制器控制第二电动推杆装置逐步带动叶片向第二直管运动，逐步减少叶片外漏面积，减少水流对叶片组件的冲击，影响主转轴的转动速度，逐步降低发电机的温度上升速度；

21、（2）控制器根据接收的主转轴端部转速传感器的转速检测信号，控制器逐步控制下摩擦组件中一侧的第一电动推杆装置推动推杆，使该侧下磨擦板移动与上磨擦板接触，通过逐步增加摩擦组件产生的摩擦阻力进一步减缓主转轴的转动速度；当仅控制一侧的第一电动推杆装置无法满足转速调整要求时，控制器逐步控制下摩擦组件中另一侧的第一电动推杆装置推动推杆，使该侧下磨擦板移动与上磨擦板接触，通过逐步增加摩擦组件产生的摩擦阻力再一步减缓主转轴的转动速度；

22、（3）通过逐步增大摩擦组件的摩擦阻力，逐步减小水流对叶片组件的冲击共同控制主转轴的转动速度，使其转速精准地逐渐降低至发电机温度不再上升时，控制器同时控制循环水冷装置、风冷装置启动对发电机进行降温，使发电机温度快速降低到设定值以下；

23、（4）当控制器接收到发电机中温度传感器的温度检测信号降低到设定值以下时，控制器控制第一电动推杆装置逐渐收回，此时摩擦组件产生的摩擦阻力逐渐减小，控制第二电动推杆装置逐渐增大叶片外漏面积，使主转轴的转速逐渐提升，保持循环水冷装置、风冷装置对发电机进行持续降温。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、本发明可以通过温度传感器向控制器传输温度监测信号值，从而能够实时监测感知发电机的温度变化，可以通过控制叶片组件中的第二电动推杆装置改变叶片的外漏面积，使得水流对叶片的冲击力改变，从而影响水轮机主转轴的转速，逐步降低发电机的温度上升速度；通过转速传感器向控制器传输转速信号，从而能够实时监测感知水轮机的转速变化，控制器可以逐步控制摩擦组件左右两侧的第一电动推杆装置，从而精准控制水轮机的转速逐渐降低至发电机温度不再上升；控制器可以通过控制循环水冷装置、风冷装置对发电机实现快速降温。

26、本发明通过对水轮机转速的精准调控以及辅助降温的方式，可以及时精准有效地控制发电机的温度不会超高，保证了发电机的使用寿命使其能够稳定发电，缓解电网运载压力。