過剩水壓利用系統(tǒng)

過剩水壓利用系統(tǒng)第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四目錄010203項目簡介原理探究效益與拓展過剩水壓利用系統(tǒng)目錄04回顧總結(jié)Blue,MakesLifeWonderful

第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四本設(shè)計為一套過剩水壓利用系統(tǒng)，主要功能是將過剩水壓（既高于日常生活所需水壓）所蘊含的動能轉(zhuǎn)化為電能。本系統(tǒng)由可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機和單片機等設(shè)備組成，具備水力發(fā)電、半自動化控制和語音提示等功能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)減壓閥，不僅可以控制水壓的高低，還可以將浪費的動能轉(zhuǎn)換為可利用的電能。在過剩水壓發(fā)電的整個過程中不會產(chǎn)生任何二次污染，也不會消耗其他能源。這不僅有很好的節(jié)能效果，還為住戶提供合適的生活水壓，是一個科學(xué)性與人性化相互結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計！

一、項目簡介過剩水壓利用系統(tǒng)Blue,MakesLifeWonderful

第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四過剩水壓：過剩水壓是指入戶水壓減去用戶適用水壓的差值。通過查閱資料和實地調(diào)查得知，水壓過剩的情況普遍存在于大部分樓層建筑的1-4層，過剩水壓利用空間非常廣闊。該系統(tǒng)的研發(fā)目的就是將生活中過剩水壓轉(zhuǎn)換為可利用的電能?，F(xiàn)狀：國家強制性標(biāo)準(zhǔn)，供水總公司保證樓房底層揚程在28米左右，即進戶水壓為0.28Mpa。而事實上，0.12Mpa的水壓已經(jīng)能夠滿足家庭用戶生活所需。既理想狀態(tài)下的過剩水壓為0.16Mpa。所以，對于大部分高層建筑的底層用戶而言，可利用的過剩水壓資源非常豐富。過剩水壓利用系統(tǒng)一、項目簡介Blue,MakesLifeWonderful

第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四附表：我們對惠州學(xué)院第18棟男生宿舍的水壓情況做了一個簡單的調(diào)查：1）時間：2011年4月14月下午6點至7點2）具體位置：浴室水龍頭所在的水管3）具體操作：關(guān)閉水管總閘，卸下浴室水龍頭，將水壓測試設(shè)備的一端接入水管，打開水管總閘，記錄水壓表的示數(shù)（靜水壓）。然后逐層重復(fù)此操作進行測試、記錄。結(jié)論：在我們的初步調(diào)查中發(fā)現(xiàn)過剩水壓大范圍存在，其蘊含的能量相當(dāng)龐大！過剩水壓利用系統(tǒng)一、項目簡介第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過剩水壓利用系統(tǒng)一、項目簡介Blue,MakesLifeWonderful

第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四一、項目簡介系統(tǒng)一覽圖過剩水壓利用系統(tǒng)單片機可調(diào)水力發(fā)電機（內(nèi)含蓄電電路）水壓表雙通道結(jié)構(gòu)Blue,MakesLifeWonderful

第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過剩水壓利用系統(tǒng)一、項目簡介Blue,MakesLifeWonderful

第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四1.設(shè)備詳解二、原理探究可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機（核心部件）由圖1可知，可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機由水電分離，可調(diào)節(jié)發(fā)電兩個基本部分組成，其中水電分離部分由1-6零件構(gòu)成，可調(diào)節(jié)發(fā)電部分由7-16零件構(gòu)成。下面將介紹各部分功能。水電分離部分：當(dāng)渦輪帶動內(nèi)芯磁鐵轉(zhuǎn)動時，再由磁力作用帶動外套磁鐵轉(zhuǎn)動，而在這內(nèi)外磁鐵之間，設(shè)計了一層塑料，以此來達到水電分離的功能；可調(diào)節(jié)發(fā)電部分：通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤，使空心螺旋柱帶動發(fā)電機外殼沿固定軌道上下移動以此改變線圈在磁場中切割磁感線部分的長度L，從而實現(xiàn)輸出水壓可調(diào)的功能。過剩水壓利用系統(tǒng)Blue,MakesLifeWonderful

第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四蓄電電路考慮到用戶用水情況復(fù)雜多變，水壓不穩(wěn)定，發(fā)電機產(chǎn)生的電壓也會隨之不穩(wěn)定，這樣難以把電量儲蓄起來，為此，本小組設(shè)計了蓄電電路?？烧{(diào)節(jié)水力發(fā)電機發(fā)出的電先通過1N4007整流管初步穩(wěn)定電流，再由1N4730穩(wěn)壓管調(diào)整電壓，目的是將電壓的輸出值與蓄電池的充電電壓值保持一致，從而更好的儲存電量。過剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究1.設(shè)備詳解Blue,MakesLifeWonderful

第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四語音提醒電路設(shè)計本系統(tǒng)采用凌陽SPCE061A單片機驅(qū)動語音提醒功能。凌陽SPCE061A單片機自帶雙通道DAC音頻輸出，DAC1、DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號分別通過AUD1和AUD2管腳輸出，DAC輸出為電流型輸出，經(jīng)LM396音頻放大，即可驅(qū)動喇叭放音。在DAC1、DAC2后面接一個簡單的音頻放大電路和喇叭就能實現(xiàn)語音提醒功能，這為單片機的音頻設(shè)計提供了方便，音頻的具體功能主要通過程序來實現(xiàn)。過剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究1.設(shè)備詳解開始是否檢測到IO口信號？啟動中斷水壓是否偏高？是否開閘門?是否開閘門?啟動語音啟動語音啟動語音結(jié)束當(dāng)前水壓過高，宜將發(fā)電機開啟！當(dāng)前水壓過高，宜調(diào)高發(fā)電機功率！當(dāng)前水壓過低，調(diào)低發(fā)電機，若水壓還是不足則打開閥門！結(jié)束語音程序流程圖YNYYYYNNNBlue,MakesLifeWonderful

第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四雙管道控制模式設(shè)計我們假設(shè)一個略高于0.12Mpa的水壓臨界點，當(dāng)水壓低于這個臨界點時，過剩水壓微乎其微，無法用于發(fā)電，此時閥門開啟，用戶水壓不發(fā)生變化；當(dāng)水壓達到臨界點時，這時應(yīng)關(guān)閉閥門，同時開啟可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機并把功率調(diào)在最小值位置，水壓會回降到合適水壓0.12Mpa；在水壓高于臨界點的階段時，逐漸調(diào)高發(fā)電機的功率，使得水壓維持在合適水壓0.12Mpa。綜上所述，雙管道控制模式能針對不同水壓做出不同調(diào)整，使可以調(diào)節(jié)和利用的水壓基本上覆蓋全部范圍。它不僅能對變化的水壓進行更好的調(diào)節(jié)，還能根據(jù)用戶個人喜好自主調(diào)節(jié)水壓高低，更能體現(xiàn)出人性化的設(shè)計。過剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究1.設(shè)備詳解Blue,MakesLifeWonderful

第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四過剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機（工作）閥門（關(guān)閉）不同水壓的工作狀態(tài)分析可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機（不工作）閥門（開啟）Blue,MakesLifeWonderful

第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四過剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究運行流程初始狀態(tài)：水壓高于0.12Mpa閥門開啟發(fā)電機功率最低用戶打開水龍頭同時按下單片機開關(guān)水壓表指針指向“高”觸發(fā)信號傳回單片機單片機發(fā)出提示：請關(guān)閉閥門水壓穩(wěn)定于0.12Mpa關(guān)閉單片機發(fā)出提示：請調(diào)高發(fā)電機功率輸出水壓不斷減小直到水壓表指針偏離“高”單片機再次發(fā)出提示：水壓適中，關(guān)閉單片機Blue,MakesLifeWonderful

第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四2.優(yōu)勢分析過剩水壓利用系統(tǒng)1、多余能源的回收利用2、語音提示用戶操作3、水壓低時發(fā)電機停止工作4、雙通道設(shè)計保障日常水壓需要5、可擴展用于高層雨水排水管等多處地方傳統(tǒng)減壓閥1、只能硬性減壓2、只局限于水管使用3、用戶無法更改設(shè)置過剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究Blue,MakesLifeWonderful

第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四過剩水壓利用系統(tǒng)三、效益與拓展

本系統(tǒng)的核心理論就是將過剩的能量轉(zhuǎn)化為寶貴的電能，所以只要將系統(tǒng)根據(jù)實際環(huán)境加以改造，可以使其應(yīng)用于更多地方，將日常生活中各種各樣的過剩水壓都用于發(fā)電。水壓過高的供水管樓頂雨水排水管生活廢水排水管

改造的過剩水壓利用系統(tǒng)洗手間LED燈的照明 可以替代熱水器的內(nèi)置電池1.拓展與利用：廁所排風(fēng)扇Blue,MakesLifeWonderful

第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四過剩水壓利用系統(tǒng)三、效益與拓展2.效益估算假如此系統(tǒng)能得到成熟工藝的生產(chǎn)，根據(jù)日常家庭平均水流量、用水時間以及本系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，將推算出的發(fā)電量進行市場價值估算，每一年一億戶家庭的發(fā)電量約為6.42億度，折合人民幣4.5億，相當(dāng)于節(jié)約了22.5萬噸的煤炭(一般350克的煤炭可以發(fā)一度電）。產(chǎn)生價值4.5個億水力發(fā)電機將水壓轉(zhuǎn)化為電能適用于全國約一億用戶節(jié)約煤炭22.5萬噸Blue,MakesLifeWonderful

第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四四、回顧總結(jié)過剩水壓利用系統(tǒng)作品名稱：過剩水壓利用系統(tǒng)核心理論：利用水流沖擊渦輪帶動可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機工作，將過剩水壓蘊含的機械能轉(zhuǎn)化為電能主要部件：可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機、單片機語音提示裝置、蓄電電路組合方式：雙通道模式適用范圍：凡水壓高于0.12Mpa的家庭水管等系統(tǒng)作用：利用過剩水壓發(fā)電，同時為住戶提供合適的生活水壓功能拓展：可以用于雨水排水管與生活廢水排水管等等效益預(yù)估：一年一億戶家庭的發(fā)電量為6.42億度，折合人民幣4.5億工作流程：當(dāng)水壓低于0.12Mpa時，閥