專利名稱：可逆水電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水電設施領域。
背景技術：
長久以來，水電設施被7>眾所熟知，其一方面形成用于在水流(water chute)的作用下產生電能的單元，另一方面形成用于在電動機作用下泵浦水 的單元。
此外，在下面的專利文獻US-A-2 962 599和US陽A-3 614 268中提出了
混合水電設施。
文獻US-A-2 962 599描述了一種水力設施使得可以讓水從較高的儲水 池流到較低的儲水池，反之亦然。該設施包括主管道，該主管道具有兩部分， 其中一部分連接到較高的儲水池，而另一部分連接到較低的儲水池，在這兩 部分之間，經由兩個分支導流器，設置有兩個導管，這兩個導管并聯(lián)安裝且 經由第二導管連接到彼此。在該第二導管上安裝有可旋轉地連接到電力構件 的水力構件。
在導流器的第一關閉位置，水可以/人較高的儲水池沿一個方向穿過該水 力構件流到較低的儲水池，該水力構件形成用于驅動電力構件的渦輪，該電 力構件形成發(fā)電機。導流器的該第一位置適于在電源需要電能時使用，例如 在使用者具有較高需求期間。
在導流器的第二關閉位置，水可以從較低的儲水池沿與前述相同方向通 過該水力構件流到較高的儲水池，該水力構件于是形成由電力構件促動的 泵，于是該電力構件形成電動機。導流器的該第二位置適于在供電網可以是 電能供應器的時候使用，例如在使用者具有較低需求期間。
當導流器處于打開位置時，水通過并聯(lián)的導管直接乂人較高的儲水池流到 較低的儲水池，而不會通過水力構件。導流器的該打開位置可能由于溢出而 被采用。
文獻US-A-3 614 268描述了一種水力設施，其包括連接到電力構件的水力構件，安裝在用于直接從較高的儲水池連接到較低的儲水池的單個管道。 沿水A人較高的儲水池到較低的儲水池循環(huán)的方向，水力構件形成用于驅動同 步電力構件的渦輪，該同步電力構件形成為同步發(fā)電機。沿水從較低的儲水 池到較高的儲水池循環(huán)的另一方向，水力構件形成被電力構件驅動的泵，該 電力構件形成為同步電動機。電路使得可以保持水力構件和電力構件的公共 軸的恒定轉速，在渦輪模式下該電路作用于閥而在泵模式下該電路作用于逆 變器的頻率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提出一種水電設備，其能夠安裝在管道上，例如未
處理或^t用水的水力網絡的管道上，其中特別取決于與水力網絡(hydraulic network)相關的需要而使得水在該管道中沿一個或另一個方向循環(huán)。
本發(fā)明的另一個目的是提出一種水電設備，其能夠適應、且由此改變、 保持、降低或相反地增加在水力網絡中沿一個方向或另一個方向在水循環(huán)管 道中的壓力和/或流速的情況，以4更優(yōu)化該水力網絡的才喿作。
本發(fā)明的另一目的是提供一種水電設備，其能夠特別取決于與水力網絡 相關的需要而消耗電能或產生電能。
根據本發(fā)明的可逆水電設備，其可以安裝在外部管道上，該設備包括 水力動力單元，包括水力機械和水力回路，該水力機械包括可以逆轉作為渦 輪的離心泵，該水力回路具有分支和/或連接導管以及電動閥，它們允許水在 所述水力機械中沿一個或另一個方向循環(huán)而不管水在所述外部管道中的循 環(huán)方向；電力機械，聯(lián)接到所述水力機械并包括可以逆轉作為異步發(fā)電機的 異步電動機；以及電子系統(tǒng)，包括可編程控制器和電子變換器，該可編程控 制器用于調整和/或調節(jié)所述閥，該電子變換器用于調整和/或調節(jié)所述電力 機械的旋轉速度，從而根據循環(huán)方向水力機械的下游壓力和/或流速^皮穩(wěn)定或 調整到至少一個設定點值。
才艮據本發(fā)明，所述水力回路可以相對于所述水力機械對稱。 根據本發(fā)明，所述水力機械的主體可以包括對稱的導管。 根據本發(fā)明，電子系統(tǒng)可以包括四象限電子變換器，該電子變換器安裝 在供電網和所述電力機械之間，且在作為異步電動機操作時提供所述電力機 械的旋轉速度的調整和/或調節(jié)，在作為異步發(fā)電機操作時提供與供電網的電適酉己(electricity adaptation )。
根據本發(fā)明，電子變換器可以包括兩條并聯(lián)線路和開關，這兩條線路分 別包括在這些線路中一順一倒地安裝的整流器和逆變器，該開關設計為通過 這兩條線路中的 一條或另 一條連接所述電力機械和供電網。
根據本發(fā)明，電子系統(tǒng)可以包括壓力和/或流速傳感器，所述傳感器放置 在水力機械的每一側上并連接到所述可編程控制器。
根據本發(fā)明，電子系統(tǒng)可以包括檢測水力機械的方向和/或旋轉速度和/ 或扭矩并連接到所述可編程控制器的傳感器。
根據本發(fā)明，電子系統(tǒng)可以包括檢測所述電力機械的電壓和/或電流和/ 或頻率和/或熱特性的傳感器。
根據本發(fā)明，水力回路可以包括插入在所述外部管道的兩個部分之間的 兩個并聯(lián)的分支導管和至少一個連接導管，該連接導管的端部連接到所述分 支導管，所述水力機械可以安裝在該連接導管上，且所述設備還包括四個電 動閥，這些閥分別安裝在所述分支導管的形成在所述連接導管的端部每一側 的分支上。
根據本發(fā)明，可以設置多個并聯(lián)的連接導管，在所述連接導管上分別安 裝有連接到多個電力機械的水力機械。
根據本發(fā)明，可以在連接導管上設置多個串聯(lián)的水力機械，這些水力機 械連接到多個電力機械或經由傳送裝置連接到電力機械。


本發(fā)明在其各方面將在研究水電設備及其操作模式后被更好地理解，該 水電設備及其操作模式作為非限定性實例被描述并通過附圖來說明，在附圖 中
圖l示出了根據本發(fā)明的設備的外部透視圖2示出了根據本發(fā)明的水力動力單元的示意圖3到8示出了在所述水力動力單元中的水循環(huán)的各種模式；
圖9是總結所述水力動力單元的閥的操作模式的表；和
圖IO示出了設備的電氣和電子系統(tǒng)的示意具體實施方式
參考圖1和2,可以看出水電設備l示出為包括安裝在水力網絡的在該 設備之外的管道3上的水力動力單元2，電力機械4以及電氣和電子系統(tǒng)5。 水力動力單元2包括經由軸7連接到電力機械4的水力機械6和水力回路8。
該水力回if各8在兩個相對的端部導管9和10之間包括并4關安裝的兩個 分支導管11和12以及連接導管13,該連接導管13的端部連接到所述分支 導管且水力機械6安裝在該連接導管13上。
相對導管9和10的端部通過法蘭16和17連接到外部管道3的兩個相 對部分14和15。
水力動力單元2還包括四個電動閥VI、 V2、 V3和V4,分別安裝在形 成于連接導管13的端部的每一側上的分支導管11和12的分支上。
根據圖中的布置，外部管道3的部分14和15成一直線；相對的端部導 管9和10、分支導管11和12的與相對的端部導管9和10臨近且配備有閥 VI和V2的部分lla和12a以及連接導管13與外部管道3的部分14和15 對齊；而分支導管11和12的配備有電動閥V3和V4的其他部分llb和12b， 延伸的同時形成U型。
水力動力單元2還在其端部處配備有壓力傳感器18和19,安裝在相對 的端部導管9和10上并輸送對應于壓力P18和P19的信號。
有利地，水力機械6可以包括可以逆轉作為渦輪的離心泵，而電力機械 4可以包括可以逆轉作為異步發(fā)電機的異步電動機。
參考圖3到8，將根據電動閥V1、 V2、 V3和V4的各種狀態(tài)來描述設 備1的各種模式。
在所有的圖中，都默認外部管道的聯(lián)接到端部導管9的部分14位于左 側，而外部管道的耳關接到端部導管10的部分15位于右側。
還默認，當水在連接管道13中沿標記為Sl的方向從左到右循環(huán)時，水 力機械用作泵，被用作電動機的電力機械4驅動，而當水在連接管道13中 沿標記為S2的另一方向從右到左循環(huán)時，水力機械用作渦輪，驅動用作發(fā) 電才幾的電力才幾一成4。
還默認，當水在外部管道3中從左到右循環(huán)時，水沿標記為SC1的方向 循環(huán)，從而它從該管道的部分14行進到該管道的部分15,且當水在外部管 道3中從右到左循環(huán)時，水沿標記為SC2的方向循環(huán)，從而它從該管道的部分15行進到該管道的部分14。 情形1
如圖3和4所示，當閥VI和V3打開而閥V2和V4關閉時，能夠在外 部管道3中沿一個方向或另一個方向循環(huán)的水沿一個方向或另一個方向行進 通過水力回路8并通過分支導管11,而分支導管12被關閉。由此，水不能 行進通過連接導管13且由此不能通過水力機械6。
與該循環(huán)模式相關聯(lián)的是旁通的操作模式，使得水力機械6和由此電力 機械4不旋轉。由傳感器18和19檢測到的壓力P18和P19大致相同。
上述情況在圖9的表中描述，行L1為方向SC1的情況和行L4為方向 SC2的情況。.
當以對稱的方式，閥VI和V3關閉而閥V2和V4打開且隨后水通過導 管12時，可以獲得等價的操作模式。 情形2
如圖5和6所示，當閥V1和V2打開而閥V3和V4關閉時，能夠在外 部管道3中沿一個方向或另一個方向循環(huán)的水沿一個方向和另一個方向循環(huán) 通過水力回^各8，并進入分支導管11的部分lla、分支導管12的部分12a 和連接導管13且行進通過水力機械6，水沒有在分支導管11和12的部分 llb和12b中循環(huán)。
在圖5的情況下，水在外部管道3中沿方向SC1循環(huán)且在水力機械6 中沿方向S1循環(huán)。由此，水力機械6用作泵，其被用作電動機的電力機械 4驅動。這種情況在圖9表中的行L2示出。
在圖6的情況下，水在外部管道3中沿方向SC2循環(huán)且在水力機械6 中沿方向S2循環(huán)。由此，水力機械6用作渦輪，其驅動用作發(fā)電機的電力 機械4。這種情況在圖9表中的行L6示出。
在上述兩種情況下，由傳感器19輸送的壓力P19高于由傳感器18輸送 的壓力P18。
情形3
如圖7和8所示，當閥V1和V2關閉而閥V3和V4打開時，能夠在外 部管道3中沿一個方向或另一個方向循環(huán)的水沿一個方向和另一個方向循環(huán) 通過水力回路8，并進入分支導管11的部分llb、分支導管12的部分12b 和連接導管13且通過水力機械6，水沒有在分支導管11和12的部分lla和12a中循環(huán)。
在圖7的情況下，水在外部管道3中沿方向SC2循環(huán)且在水力機械6 中沿方向S1循環(huán)。由此，水力機械6用作泵，其被用作電動機的電力機知戈 4驅動。這種情況在圖9表中的行L5示出。
在圖8的情況下，水在外部管道3中沿方向SC1循環(huán)且在水力機械6 中沿相反方向S2循環(huán)。由此，水力機械6用作渦輪，其驅動用作發(fā)電機的 電力機械4。這種情況在圖9表中的行L3示出。
在上述兩種情況下，由傳感器18輸送的壓力P18高于由傳感器19輸送 的壓力P19。
在圖6和8的情況下，其中，水力機械6用作渦輪,有利的是閥V3或 V2沒有完全關閉，而是處于受到調節(jié)的開口以便使一定量的旁路水通過。
與閥V1、 V2、 V3和V4的各種狀態(tài)關聯(lián)的上述各種操作模式可以是包 括外部管道3的水力網絡的需要(imperative )、與在該管道中的期望循環(huán)方 向關聯(lián)的需要和涉及該管道的部分14和15中的一個或兩個的壓力的期望條 件(即涉及壓力P18、壓力P19或兩者)的需要的結果。
上述內容的結果是，設備1被設計為可以在任意時間調和地組合水管道 中的流速/壓力組合，而不論在該導管中水的循環(huán)方向，以便不僅不是太費電， 而且還能產生電。
設備1可以有利地構成水力網絡的管道中的流速-壓力適配器(adapter) 和水電轉換器(hydroelectric converter), 使得
-當在外部管道3中的流速和壓力太大時，設備l通過將水驅動力轉換 為電能來降低該流速和壓力，水力機械6用作驅動電力機械4的渦輪，
-或，相反地，設備l通過增加流速和壓力將來自外部的電驅動力轉換 為水能，水力機械6用作泵，其被用作電動機的電力機械4驅動。
如果設備l被用于專門"打破，，壓力并限制流速，電力的產出變得非常 重要。通過該設備提出的思路主要在于實現(xiàn)管道中的流速和壓力的完全調 節(jié)，然后回收在那種情況下?lián)p失的能量。
設備1還使得可以升高流速和壓力。這于是可以從各方面(in all directions)調節(jié)壓力和流速，這種調節(jié)可以根據環(huán)境而被修改，作為外部水 網絡的特性的預先研究的假設的函數(shù)。
設備1可以有利地安裝在任何管道3上，且更具體地說安裝在具有直徑范圍高至700mm和甚至更大的管道上。
從制造的觀點來看，設備l可以采取均勻的平行六面體組件的形式，包 括被適當布置并保護的流體動力部件、電氣部件和電子部件，這些部件被安 裝于保持在已焊好的框架上的獨立支承件上。
更具體地說，有利的是水力動力單元2位于底部處，而電力積4成4以及 電氣和電子部分放置在頂部處。該布置給出了很好的位置。在這些部分中的 一個或另一個發(fā)生意外事件時，不會存在水和電之間的相互作用。如圖1所 示， 一般的承載框架可以牢固地連接到容納它的土木工程結構。
由可以逆轉作為渦輪的離心泵形成的水力機械6的選擇性選擇通過以下 考慮作出。
在渦輪模式下，為了限制壓力和流速，這樣的聯(lián)接到電力機械6的泵并 提供可接受的機械動力特性，該機械動力可以從軸被收集。通過施加靜水壓 到這種類型的泵的排出口，泵成為具有可接受水力效率的渦輪，該效率如果 需要可以多達80%。
主體和轉子處的偏差(divergence)非常小，由此使得它沿兩個方向生效。
水力動力單元2可以通過賦予單件構造而被優(yōu)化，在該構造中大部分部 件被鑄造或焊接。
在示例性應用中，該選擇取決于壓力和流速的期望變化，將尤其涉及分 型線離心泵(parting-line centrifugal pump ),其具有垂直軸線、.轉子和在蟲咼殼 (volute)上的兩個吸入眼。這樣的合適離心泵一方面由于它的轉子和它的 蝸殼的簡單卻有效的形狀、另 一方面由于可變旋轉速度的可能性而允許壓力 和流速的非常精細的變化。該速度相對于電力機械的最大速度而言，作為泵 時減小到該最大速度的大約三分之一，作為渦輪時減小以便獲得約為三分之 二的優(yōu)化效率。
水力回路8優(yōu)選地具有下述特點。
它包括一組流體力學部件，這些部件被布置為使得它們總是在工作，無 論要獲得的壓力和流速值以及水的循環(huán)方向。其結構在一方面匹配所有可能 的外部組合，而在另一方面，在內部沿水入口方向作為泵或渦輪作為用于進 入和排出。
優(yōu)選地，水力回路8的導管與水力機械的主體形成一體， 一方面為了限制限制部件的數(shù)量并獲得緊湊的水力動力單元而另 一方面為了具有更多的 流體回路、具有更高的效率。
如圖l到8所示，根據優(yōu)選的示例性實施例，水力回路8相對于水力機 械6的旋轉部分的中心以對稱的方式制成。
導管的線向(alignment)在水力機械的轉子旋轉所處的空間每側上通過 分支導管11和12的相同部分lla和12a以及通過相同的相對端部導管9和 IO構成。
分支導管11和12的部分llb和12b是相同的且相對于水力機械6的旋 轉部分的中心對稱。它4門具有垂直于部分lla和12a的相同部分llc和12c, 平行于所述導管的線向的相同部分lld和12d,以及傾斜的并與部分lld和 12d形成相同鈍角且與部分12a和lla形成相同銳角的相同部分lle和12e。
包括可以逆轉作為異步、單相或三相發(fā)電機的異步電動機的電力機械4 的選擇性選擇基于下述考慮得出。
這樣的機械包括定子(固定部分，殼體)和轉子(旋轉部分)，該定子 包括由交流電源供電的繞組，該轉子包括一組不上電的繞組或更普通的稱為 "鼠籠"的短路導電條。
當定子繞組供應有交流電流時，它們產生旋轉的》茲場。定子通過感應為 轉子供電。轉子處產生感生電流，該感生電流使得轉子以幾乎等于該磁場速 度的速度旋轉。該機械在轉子旋轉比定子磁場塊時成為發(fā)電機。在電動機模 式下，轉子旋轉稍慢于同步的速度。這樣的機械的有利之處是它并不需要具 有被供電的轉子。這簡化了它的設計。由于沒有集電器，因此也沒有該層面 上的維護。確定每分鐘回轉的速度(n)的是定子的極對的數(shù)量。
參考圖IO,現(xiàn)在開始描述電氣和電子系統(tǒng)5。
該電氣和電子系統(tǒng)5的目的是管理在交流外部共電網(electricity mains supply ) 20和電力才幾才成4之間的電交#奐(electrical interchange )并選才奪'l"生i也 控制電動閥VI、 V2、 V3和V4，以便確保循環(huán)方向的采用和使外部管道3 中的壓力和流速與水力網絡的水力需要相適配。
主要地，電氣和電子系統(tǒng)5包括電子變換器(variator) 21和可編程控 制器22。
電子變換器21包括兩個并聯(lián)線路23和24，這兩個線路通過電子開關電 路30連接電力機械4和外部供電網20,且這兩個線路分別包括一順一倒地(head-to-toe )安裝的整流器25和26以及逆變器(inverter) 27和28，從而 形成已知的四象限(quadrant)結構。此外，可編程控制器22經由線路29 連接到開關30的控制輸入端以便經由線路23或經由線路24連接電力機械4 和外部供電網20。
可編程控制器22受外部信號的影響，該外部信號包括Sci信號和設定點 信號P18r和P19r,該Sci信號表示在外部管道3中的期望循環(huán)方向，即方 向SC1或方向SC2,該設定點信號表示在壓力傳感器18和19上的期望壓力。
可編程控制器22接收來自傳感器18和19的壓力信號P18和P19,和 來自連接電力機械4和水力機械6的軸7的旋轉速度的傳感器的信號Sv, 以及來自在該轉軸上的扭矩傳感器的信號St。
可編程控制器22被編程來輸送用于控制電動閥VI、 V2、 V3和V4以 及電子開關電路30的信號，以便選擇性地建立上述操作，從而建立期望的 循環(huán)方向并使壓力P18和P19趨向于期望的設定點壓力P18r和P19r，其中， 該壓力的一個、另一個或兩者取決于情況。
在水力^L械6如圖5所示作為泵工作的情況下，與連接導管13中的方 向Sl和外部管道3中的方向SC1相應，可編程控制器22被編程為通過電氣 變換器21操作作為電動機的電力機械4，從而由壓力傳感器19測得的下游 壓力P19抵達并保持在設定點壓力P19r處。
在水力機械6如圖7所示作為泵工作的情況下，與連接導管13中的方 向Sl和外部管道3中的方向SC2相應，可編程控制器22被編程為通過電氣 變換器21操作作為電動機的電力機械4，從而由壓力傳感器18測得的下游 壓力P18抵達并保持在設定值壓力P18r處。
在水力機械6如圖6所示作為渦輪工作的情況下，與連接導管13中的 方向S2和外部管道3中的方向SC2相應，可編程控制器22被編程為通過電 氣變換器21操作作為發(fā)電機的電力機械4，從而通過控制閥V3的孔并考慮 測得的上游壓力P19，由壓力傳感器18測得的下游壓力P18抵達并保持在 設定值壓力P18r處。
在水力機械6如圖8所示作為渦輪工作的情況下，與連接導管13中的 方向S2和外部管道3中的方向SC1相應，可編程控制器22被編程為通過電 氣變換器21操作作為發(fā)電機的電力機械4，從而通過控制閥V2的孔并考慮 測得的上游壓力P18,由壓力傳感器19測得的下游壓力P19抵達并保持在i殳定值壓力P19r處。
總體來說，當需要從一個操作狀態(tài)切換到新的操作狀態(tài)時，期望的是可 編程控制器22被編程為，在最初的過渡(transition)時間將閥放置或調節(jié)在 它們的如圖3或4所示的旁通狀態(tài)，然后在一定穩(wěn)定時間段之后的第二時間， 將閥優(yōu)選為逐漸地放置或調節(jié)到它們的與該新操作狀態(tài)相應的狀態(tài)。
電子系統(tǒng)的結構與下列考慮相關聯(lián)。
壓力和流速的調節(jié)以及速度的變化隨著水力機械的轉動方向發(fā)生。能量 通過連接到電力機械的軸傳遞。為了控制和調節(jié)通過水電動力單元產生或消 耗的能量，通常會優(yōu)選地利用軸7的狀態(tài)的兩個物理量，即其扭矩和其旋轉 速度。旋轉方向給出泵或者渦輪狀態(tài)，旋轉速度和扭矩的強度限定了四個被 稱為"象限，，的操作特征區(qū)域。兩個對應于兩個基本操作，作為泵(電動機) 或作為渦輪(發(fā)電機)。另外兩個對應于在泵操作或在渦輪操作中的水電動 力單元加速或減速的過渡相。
取決于設備1是處于泵操作還是渦輪操作，會發(fā)生來自外部供電網20 的電驅動力轉換為機械能或水驅動力轉換為輸送到外部供電網20的電能。
在作為泵操作的情況下，設備1于是成為電能消耗裝置，該電能來自外 部供電網20。
由于電子變換器21，在突然啟動和關閉時不會發(fā)生操作震動(operating
jolt)。
可編程控制器22將指令輸送到電子變換器21,該電子變換器21作用于 電動機4的旋轉速度，由此作用于泵6的旋轉速度，以便在外部管道3中獲 得正確的流速和正確的壓力。電子變換器21使得不僅可以改變電動機的速 度，而且還可以使它柔和地啟動或關閉。通過逐步的加速或減速梯度，它大 大降低了啟動時的過壓、猛震(hammering)和電消耗。
流和電壓實現(xiàn)的。在固定頻率的交流電源的幫助下，例如來自供電網20的 50Hz,產生了一個具有幾赫茲到60Hz范圍的可變頻率的新電源。操作原理 包括對供電網20的交流電壓進行整流，然后用獲得的直流電流供應到逆變 器，該逆變器將具有可變頻率的電壓輸送到電動機，由此為其提供可變的速 度。用于異步電動機的電子變換器21被稱為"頻率轉換器"，將來自供電網 20的電壓(例如從在各相之間為380v到600v或更大)轉換為具有可變頻率和幅度的電壓系統(tǒng)。該頻率于是確定電動機的速度，電壓作用于扭矩。
在另一情況下，當期望在外部管道3中"減慢水流，，時，為了降低壓力
和流速，水驅動力被轉換為電能然后送到供電網20。異步電力機械4變?yōu)榻?br> 流異步發(fā)電機。設備1于是作為渦輪操作。
至于所關注的技術問題，在渦輪操作中，電子變換器21能夠產生輸送 到交流供電網20的穩(wěn)定的電流和電壓。
的磁化所需的電壓。
由于發(fā)電機的旋轉速度是可變的，在其相對于供電網20的端子處的電 壓有利地被處理，否則其可變頻率使得它不能與電力產出相配。這樣，在線 路23和24上的整流器和逆變器一順一倒地定位。過程被反過來。被供電網 20脈沖傳送(pulse)且由用作發(fā)電機的電力機械輸送的交流電壓被整流器 26整流，然后通過逆變器28,該逆變器反過來在供電網20上提供交流電力 產出，例如處于50Hz的頻率。
在圖IO的示意圖中，應該注意到線路23被用于作為電動機的操作而線 路24被用于作為發(fā)電機的操作，且具有基于通過可編程控制器和線路29的 總控制值的優(yōu)化內部開關邏輯。
已經預先根據外部管道3的兩個部分14和15中的流速建立在設備1每 側上的水壓曲線，且這些曲線存儲在可編程控制器22中，經由壓力傳感器 18和19測量壓力足以讓設備1根據已存儲的程序進行操作。
閥還具有確認它們的設定的指示器?？删幊炭刂破?2可適用于實施受 控的加速和減速。電子變換器21由于使單元強有力并可逆的象限組件而使 得可以在任何時間保持優(yōu)化的效率。
根據變式實施例，可以設置多個并聯(lián)的連接導管13，在其上分別安裝有 連接到多個電力機械的水力機械。根據另一變式，可以在連接導管13上設 置多個串聯(lián)的水力機械，其連接到多個電力機械或經由傳送裝置 (transmission)連4妄到電力4幾才成。
權利要求
1、一種可逆水電設備，其可以安裝在外部管道上，其特征在于，該設備包括水力動力單元(2)，包括水力機械(6)和水力回路(8)，該水力機械包括可以逆轉作為渦輪的離心泵，該水力回路具有分支和/或連接導管(11、12、13)以及電動閥(V1、V2、V3和V4)，它們允許水在所述水力機械中沿一個或另一個方向循環(huán)而不管水在所述外部管道中的循環(huán)方向；電力機械(4)，聯(lián)接到所述水力機械(6)并包括可以逆轉作為異步發(fā)電機的異步電動機；以及電子系統(tǒng)(5)，包括可編程控制器(22)和電子變換器(21)，該可編程控制器用于調整和/或調節(jié)所述閥，該電子變換器用于調整和/或調節(jié)所述電力機械的旋轉速度，從而根據循環(huán)方向水力機械的下游壓力和/或流速被穩(wěn)定或調整到至少一個設定點值。
2、 如權利要求1所述的設備，其中，所述水力回路(8)相對于所述水 力機械對稱。
3、 如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述水力機械(6) 的主體包括對稱的導管。
4、 如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述電子系統(tǒng)(5) 包括四象限電子變換器(21)，該電子變換器安裝在供電網(20)和所述電 力機械(4)之間，且在作為異步電動機操作時提供所述電力機械的旋轉速 度的調整和/或調節(jié)，在作為異步發(fā)電機操作時提供與供電網(20 )的電適配。
5、 如權利要求4所述的設備，其中，所述電子變換器(21)包括兩條 并聯(lián)線路(23、 24)和開關(30),這兩條線路分別包括一順一倒地安裝的 整流器(25、 26)和逆變器(27、 28)，該開關設計為通過這兩條線路中的 一條或另一條連接所述電力機械(4)和供電網(20)。
6、 如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述電子系統(tǒng)包括 壓力和/或流速傳感器，所述傳感器放置在水力機械的每一側上并連接到所述 可編程控制器。
7、 如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述電子系統(tǒng)包括 檢測水力機械的方向和/或旋轉速度和/或扭矩并連接到所述可編程控制器的傳感器。
8、 如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述電子系統(tǒng)包括 檢測所述電力機械的電壓和/或電流和/或頻率和/或熱特性的傳感器。
9、 如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述水力回路包括插入在所述外部管道(3)的兩個部分之間的兩個并聯(lián)的分支導管(11、 12) 和至少一個連接導管(13),該連接導管(13)的端部連接到所述分支導管， 所述水力機械安裝在該連接導管上，且所述設備還包括四個電動閥(Vl、的端部每一側的部分上。
10、 如權利要求9所述的設備，包括多個并聯(lián)的連接導管，在所述連接 導管上分別安裝有水力機械，這些水力機械連接到多個電力機械，或在連接 導管(13)上安裝有多個串聯(lián)的水力機械，這些水力機械連接到多個電力機 械或經由傳送裝置連接到電力機械。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可逆水電設備，其可以安裝在外部管道上，該設備包括水力單元(2)，包括水力機械(6)和水力回路(8)，水力機械包括渦輪可逆離心泵，該水力回路具有旁通導管和電動閥，它們允許水在所述水力機械中沿任一方向循環(huán)并與在所述外部管道中的水循環(huán)方向獨立；電力機械(4)，聯(lián)接到所述水力機械并包括可以逆轉作為異步發(fā)電機的異步電動機；以及電子系統(tǒng)，包括自動裝置和電子調節(jié)器，該自動裝置用于調整和/或調節(jié)所述閥，該電子調節(jié)器用于調整和/或調節(jié)所述電力機械的旋轉速度，從而根據循環(huán)方向水力機械的下游壓力和/或流速被穩(wěn)定或調整到至少一個設定點值。
文檔編號F04D13/06GK101535652SQ200780041940
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2006年11月10日
發(fā)明者約瑟夫·保利 申請人:約瑟夫·保利