管道水流发电系统的研究与设计

发布时间：2020-04-03 03:48

【摘要】：城市供水管网的数据采集一直是一个难题,且智慧水务给供水管网的实时监测与控制提出了更高的要求。我们拟通过设计一个水流发电系统,解决低功耗设备的供电问题,同时通过电源管理实现冲击负载与长期低功耗设备的有效运行,提高系统整体的可靠性。有效解决传统的数据采集设备和工作设备需定期更换电池的难题,大大降低了维护成本,为大面积的使用和一些偏远地区和环境特殊的部署提供了方便。本文重点研究了100mm管径的水轮机满足输出功率和减小水头损失条件下,经计算和对比分析确定最优结构,且安装方便,不易损坏的多片式结构设计,并使用Solidworks建立了水轮机三维模型,在CFD软件中建立了流场模型,通过模拟仿真进行了结构优化;通过分析建立了负载的数学模型,并耦合了用水的时变性、负载变化的不确定性等因素,利用PSIM进行了管道水流发电机供电的电压变换器的MPPT控制策略进行仿真研究;通过选择合适的充电电池,达到系统的长期可用目的。为了延长电池使用寿命,通过引入控制算法,并进行了仿真分析,确保电池工作在合适的工作区间。首先介绍了发电系统的结构组成,分析了系统各个部分的工作原理;然后,使用了Solidworks软件对水轮机建立模型,基于流体力学基础,采用有限元分析软件ANSYS作为计算和分析的工具,设计出了符合既定目标的水轮机模型,遴选出与水轮机匹配的发电机,再使用PSIM软件对系统进行仿真研究,以达到最佳利用水流能为蓄电池和负载供电,最后对主电路进行了设计。
【图文】：

图 1-1 现场管网监测设备图来水管网上安装的流量计、压力传感器等数据采集设备蓄电池进行供电，，只有少部分能够接入市电的设备才选是目前使用的蓄电池的容量都是非常有限的，且使用

涡轮机流道图
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM612

【参考文献】

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本文编号：2612887