【技術實現步驟摘要】
本技術涉及水電站，尤其涉及能量回收型發電式減壓裝置及其水電站技術供水系統。
技術介紹
1、水電站的技術供水系統是其重要的輔助設備之一，用于提供具有一定流量、溫度和清潔度的水源，滿足電力生產所需的冷卻、密封或消防用途。現有的水電站技術供水系統主要依賴機械式減壓閥進行減壓，但存在諸多不足，如膜片易損壞、使用壽命短、維護困難、振動大、噪音高、能量利用效率低等問題。雖然已有基于水輪機的發電式減壓技術供水方案，但其涉及蝸殼、導葉等復雜設備，控制復雜，不利于推廣使用。因此，有必要提出一種新型的發電式減壓裝置，以解決現有技術中存在的問題。
2、例如cn220336996u一種輸水管道高余壓發電系統，水輪機進水口經管道與進口閥出水口相連通，進口閥進水口經管道與過濾器出水口相連通，過濾器進水口經管道與管道進口閥出水口相連通，水輪機的尾水管出口經管道與出口閥進水口相連通，出口閥出水口經管道與減壓閥進水口相連通，減壓閥出水口經管道與管道出口閥相連通，水輪機的主軸與發電機的發電機軸相連通，發電機與綜合控制柜相連并入電力系統；該裝置結構復雜，且減壓功能還是通過減壓閥來輔助實現的，減壓閥的使用存在較明顯的富余水能浪費，且現有水電站技術供水系統常使用的減壓閥為機械式減壓設備，其多為膜片式節流裝置，而減壓閥的膜片經常損壞，使得減壓閥的操作閥易出現銹蝕、振動、破裂損壞、漏水等現象，使用壽命短，維護困難，使減壓閥失去作用；并且在高水頭下振動偏大，引起焊接法蘭等部位的金屬疲勞現象，影響技術供水管路的安全；此外，在減壓過程中，轉化的壓差水頭勢能多以熱能形式
3、為將可以進一步利用的富余水能轉化為電能，亟需一種利用水輪發電機代替常規減壓閥、控制簡單的發電式減壓裝置及其技術供水方案。
技術實現思路
1、本技術所要解決的技術問題是，提供一種能量回收型發電式減壓裝置及其水電站技術供水系統，解決現有技術中減壓裝置結構復雜、維護困難、能量利用效率低的問題。
2、為解決上述技術問題，本技術采用的技術方案為：能量回收型發電式減壓裝置，包括水泵，用作原動機，從水電站水輪發電機的尾水處取水，驅動水泵葉輪轉動，水泵葉輪連接異步發電機，異步發電機用作中間環節，完成水頭壓差勢能至電能的轉換，尾水減壓后送至技術用水系統，異步發電機設置有變頻控制裝置，變頻控制裝置連接異步發電機和電網系統，實現水泵的轉速調節和異步發電機的并網控制。優選的方案中，所述水泵設有進水口和出水口，進水口連接水電站水輪發電機的尾水處，出水口連接技術用水系統。
3、優選的方案中，所述水泵采用軸流泵，完成尾水至水泵處的引水，利用尾水壓力推動水泵葉輪旋轉，旋轉葉輪帶動異步發電機旋轉。
4、優選的方案中，所述軸流泵葉片浸沒在尾水處的水池中，葉輪高速旋轉，在葉片產生的阻力作用下，連續不斷的將進水口的水泄壓，軸向進，軸向出，使水沿出水口流出。
5、優選的方案中，所述異步發電機的輸入端與水泵旋轉葉輪相連，帶動異步發電機轉子轉動，轉子切割定子產生的旋轉磁場，產生三相交流電。
6、優選的方案中，所述異步發電機為感應發電機，利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發電機，其轉子的轉向和旋轉磁場的轉向相同。
7、優選的方案中，所述變頻控制裝置包括兩臺交流-直流電力電子變換器，兩臺變換器的直流側相連，各自的交流側分別連接異步發電機和電網，其中，連接異步發電機的作為機側變換器，連接電網的作為網側變換器。
8、優選的方案中，所述變頻控制裝置與異步發電機電氣連接，采用一次電纜接線和通信等二次接線，變頻控制裝置還包括信號采集系統和控制系統，信號采集系統完成對異步發電機和機側變換器相關電流、電壓信號的采集，送至控制系統，控制系統包括控制程序和相關硬件平臺，用于對兩臺變換器的運行控制，以完成對尾水勢能合理范圍內的利用，以及與交流電網的穩定連接。
9、水電站技術供水系統，包括上述任意一項所述的能量回收型發電式減壓裝置，該裝置通過水泵經管道連接水電站水輪發電機的尾水處進行取水，并將減壓后的水送至技術用水系統。
10、優選的方案中，所述技術供水系統還包括冷卻用水系統，所述能量回收型發電式減壓裝置的出水口與冷卻用水系統連通，冷卻用水系統的出水最終經水輪發電機組的尾水管流出。
11、本技術提供的一種能量回收型發電式減壓裝置及其水電站技術供水系統，有如下有益效果：
12、1、本技術解決了現有技術中減壓裝置結構復雜、維護困難、能量利用效率低的問題，具有廣泛的應用前景和重要的實用價值；
13、2、本技術能量回收型發電式減壓裝置的結構簡潔，避免了常規減壓閥的復雜機械結構，提高了裝置的可靠性和壽命耐久性；
14、3、本技術通過異步發電機和變頻控制裝置，實現了水頭壓差勢能至電能的轉化利用，避免了水能的無端浪費，提高了水電站的水能利用率，具有更好的經濟性；
15、4、本技術能量回收型發電式減壓裝置結構簡單、噪音低、壽命長，避免了常規減壓閥的復雜機械結構和易損壞的膜片，提高了裝置的可靠性和耐久性；
16、5、本技術控制過程簡單，相較于基于水輪機的發電式減壓技術供水方案，本技術使用簡單的水泵作為原動機，利用異步發電機和變頻控制裝置實現并網控制，避免了蝸殼、導葉等一系列復雜設備的使用；
17、6、本技術在實際應用中，能量回收型發電式減壓裝置可根據水電站的具體情況進行定制和優化，以適應不同的工作環境和工作需求，同時，本技術還可與其他水電站設備和技術相結合，形成更為完善、高效的水電站技術供水系統，可擴展性強。
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1.能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：包括水泵（1），用作原動機，從水電站水輪發電機（8）的尾水處取水，驅動水泵（1）葉輪轉動，水泵（1）葉輪連接異步發電機（2），異步發電機（2）用作中間環節，完成水頭壓差勢能至電能的轉換，尾水減壓后送至技術用水系統（9），異步發電機（2）設置有變頻控制裝置（3），變頻控制裝置（3）連接異步發電機（2）和電網系統，實現水泵（1）的轉速調節和異步發電機（2）的并網控制。
2.根據權利要求1所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述水泵（1）設有進水口（4）和出水口（5），進水口（4）連接水電站水輪發電機（8）的尾水處，出水口（5）連接技術用水系統（9）。
3.根據權利要求2所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述水泵（1）采用軸流泵，完成尾水至水泵（1）處的引水，利用尾水壓力推動水泵（1）葉輪旋轉，旋轉葉輪帶動異步發電機（2）旋轉。
4.根據權利要求3所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述軸流泵葉片浸沒在尾水處的水池中，葉輪高速旋轉，在葉片產生的阻力作用
5.根據權利要求3所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述異步發電機（2）的輸入端與水泵（1）旋轉葉輪相連，帶動異步發電機（2）轉子轉動，轉子切割定子產生的旋轉磁場，產生三相交流電。
6.根據權利要求5所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述異步發電機（2）為感應發電機，利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發電機，其轉子的轉向和旋轉磁場的轉向相同。
7.根據權利要求6所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述變頻控制裝置（3）包括兩臺交流-直流電力電子變換器，兩臺變換器的直流側相連，各自的交流側分別連接異步發電機（2）和電網，其中，連接異步發電機（2）的作為機側變換器（6），連接電網的作為網側變換器（7）。
8.根據權利要求7所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述變頻控制裝置（3）與異步發電機（2）電氣連接，采用一次電纜接線和通信等二次接線，變頻控制裝置（3）還包括信號采集系統和控制系統，信號采集系統完成對異步發電機（2）和機側變換器（6）相關電流、電壓信號的采集，送至控制系統，控制系統包括控制程序和相關硬件平臺，用于對兩臺變換器的運行控制，以完成對尾水勢能合理范圍內的利用，以及與交流電網的穩定連接。
9.水電站技術供水系統，其特征在于，包括權利要求1~8中任意一項所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），該裝置通過水泵（1）經管道連接水電站水輪發電機（8）的尾水處進行取水，并將減壓后的水送至技術用水系統（9）。
10.根據權利要求9所述的水電站技術供水系統，其特征在于：所述技術供水系統還包括冷卻用水系統，所述能量回收型發電式減壓裝置（10）的出水口（5）與冷卻用水系統連通，冷卻用水系統的出水最終經水輪發電機組的尾水管流出。
...【技術特征摘要】
1.能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：包括水泵（1），用作原動機，從水電站水輪發電機（8）的尾水處取水，驅動水泵（1）葉輪轉動，水泵（1）葉輪連接異步發電機（2），異步發電機（2）用作中間環節，完成水頭壓差勢能至電能的轉換，尾水減壓后送至技術用水系統（9），異步發電機（2）設置有變頻控制裝置（3），變頻控制裝置（3）連接異步發電機（2）和電網系統，實現水泵（1）的轉速調節和異步發電機（2）的并網控制。
2.根據權利要求1所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述水泵（1）設有進水口（4）和出水口（5），進水口（4）連接水電站水輪發電機（8）的尾水處，出水口（5）連接技術用水系統（9）。
3.根據權利要求2所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述水泵（1）采用軸流泵，完成尾水至水泵（1）處的引水，利用尾水壓力推動水泵（1）葉輪旋轉，旋轉葉輪帶動異步發電機（2）旋轉。
4.根據權利要求3所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述軸流泵葉片浸沒在尾水處的水池中，葉輪高速旋轉，在葉片產生的阻力作用下，連續不斷的將進水口（4）的水泄壓，軸向進，軸向出，使水沿出水口（5）流出。
5.根據權利要求3所述的能量回收型發電式減壓裝置（10），其特征在于：所述異步發電機（2）的輸入端與水泵（1）旋轉葉輪相連，帶動異步發電機（2）轉子轉動，轉子切割定子產生的旋轉磁場，產生三相交流電。
6.根據權利要求5所述的能量回收型發電式減壓裝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒祖冰，孫勇，武文，
申請(專利權)人：中國長江三峽集團有限公司，
類型：新型
國別省市：
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