CN101413476B - 海底抽排尾水式水力发电系统 - Google Patents

海底抽排尾水式水力发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海底抽排尾水式水力发电系统,其主要由海底水力发电厂、尾水管道、尾水水位紧急自动调控装置、海底潮汐海流流速仪、输电电缆、空气管装置及陆地远方监控中心组成;该海底水力发电厂布置在深度海底,并与尾水管道、尾水水位紧急自动调控装置、输电电缆、空气管装置及陆地远方监控中心相连接,而海底潮汐海流流速仪设置与海底水力发电厂、尾水管道及潮汐涡轮泵周边。本发明设计新颖,装置使用寿命长,工程投资低,它引海底海水入厂以其位能发电,产生的电力输送到陆地使用,是一种利用无尽海水与潮汐能量作大规模商业发电。

Description

海底抽排尾水式水力发电系统
技术领域
[0001] 本发明涉及潮汐发电技术领域,具体地说是一种海底抽排尾水式水力发电系统。 背景技术
[0002] 一般使用潮汐能源发电的方式有二种,一为筑提坝式,二为使用潮汐涡轮发电,筑 提坝方式必须依赖地形良好的港湾,而且潮汐高低落差比较大,满足此类水文、地形条件的 较少,故使用不多,潮汐涡轮发电是由各海洋国家极力研究的高能量、高效率涡轮,各配置 一个齿轮盒加速后驱动一具小型发电机发电,但小发电机的维修、保养比较困难,使用寿命 短,要形成规模发电能力至少需要数百个小发电机,由于装置投资成本较高,所以目前尚不 能作为大规模商业模式发电。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种海底抽排尾水式水力发电系 统,它聚集广大海域内潮汐、海流的能源驱动水轮发电机组发电,以海底输电电缆输送到陆 地使用,利用无尽海水与潮汐能量作大规模商业发电,具有环保、节约能源的优点。
[0004] 实现本发明目的的具体技术方案是:一种海底抽排尾水式水力发电系统,其特征 在于它包括:海底水力发电厂、尾水主管、尾水水位紧急自动调控装置、海底潮汐海流流速 仪、输电电缆、空气管装置及陆地远方监控中心,该海底水力发电厂设置在海底,引入海水 以其水力驱动横轴式水轮发电机组发电,电力由输电电缆输送到陆地使用,发电后的尾水, 先流入发电厂下层的尾水池,然后由与尾水池连接的数根尾水主管排至大海;
[0005] 海底水力发电厂为上、下两层设置的潜水艇结构,上层的中部设有水轮发电机组, 其两端分别为变压开关室、发电自控室,下层的中部设有尾水池,其两端为沉浮用储水箱, 一端的储水箱上设有进出门装置;
[0006] 尾水主管连接数根尾水支管,而各尾水支管末端则连接一个潮汐涡轮泵,该尾水 主管为数根与尾水池连接,其总容量足可输送、抽排全部尾水,当潮汐涡轮泵受潮汐能源推 动时,将尾水流经尾水主管、尾水支管,最后持续抽排至海底,进而完成引进海底尾水发电, 再抽排尾水回到海底的发电循环;
[0007] 尾水水位紧急自动调控装置由尾水调控管、电控进水管及抽水涡轮泵、电动抽水 泵组成,尾水调控管连接数根排水支管,而各排水支管末端则连接一个抽水涡轮泵或电动 抽水泵,尾水调控管与尾水池连接,其自动调控与海底潮汐海流流速仪、抽水涡轮泵、电动 抽水泵、电控进水管及发电自控室连接,当潮汐海底流速改变时,对骤然升高或降低的尾水 水位,做增加抽排尾水或增加尾水池进水的调控,以使用正确数量的抽水涡轮泵、电动抽水 泵抽排尾水,确保尾水顺利流动及发电运转。
[0008] 所述海底潮汐海流流速仪为若干个,设置在海底水力发电厂、尾水主管及潮汐涡 轮泵的周边。
[0009] 所述空气管装置由金属空气浮球、空气软管及空气进管组成,空气进管设置在空气浮球上,空气浮球由空气软管与发电厂连接。
[0010] 本发明设计新颖、结构简单,与现有技术相比具有以下优点:
[0011] 1、装置使用寿命长,工程投资低、维护、保养方便,可将广大海域面积内潮汐、海流 能源集中于海底发电厂一点,作大规模商业发电。
[0012] 2、不受水文、地形条件的影响,众多的海洋国家均可建设,利用海洋资源中能量较 大的潮汐、海流两种清洁能源来发电。
[0013] 3、本发明集合多个系统使用时,可作更大规模的发电,且整个系统均布置在海底, 不受暴风大浪之破坏,不影响海面船只航行,清洁无污染,实为利用清洁能源发电的新方 法。
附图说明 [0014] 图 1为本发明结构示意图[0015] 图 2为本发明海底水力发电厂外形示意图[0016] 图 3为本发明海底水力发电厂结构示意图[0017] 图 4为本发明海底水力发电厂进、出水示意图[0018] 图 5为本发明海底水力发电厂尾水管结构示意图[0019] 图 6为本发明尾水支管排水状态示意图[0020] 图 7为本发明尾水支管空转状态示意图[0021] 图 8为本发明潮汐流速仪使用状态示意图[0022] 图 9为本发明尾水水位紧急自动调控装置最高水位示意图[0023] 图 10为本发明尾水水位紧急自动调控装置高水位示意图[0024] 图 11为本发明尾水水位紧急自动调控装置标准水位示意图[0025] 图 12为本发明尾水水位紧急自动调控装置低水位示意图[0026] 图 13为本发明尾水水位紧急自动调控装置最低水位示意图[0027] 图 14为本发明风力型潮汐涡轮泵结构示意图[0028] 图 15为本发明转门式潮汐涡轮泵结构示意图[0029] 图 16为本发明进出门装置结构示意图[0030] 图 17为本发明空气管装置结构示意图[0031] 图 18为本发明空气浮球结构示意图
具体实施方式
[0032] 参阅附图1,本发明包括:海底水利发电厂1、尾水主管2、尾水水位紧急自动调控 装置5、海底潮汐海流流速仪6、输电电缆8、空气管装置9及陆地远方监控中心10,该海底 水力发电厂1设置在海底11,引入海水以其水力驱动横轴式水轮发电机组110发电,电力由 输电电缆8输送到陆地使用,发电后的尾水,先流入发电厂1下层的尾水池120,然后由与尾 水池120连接的数根尾水主管2排至大海。
[0033] 海底水力发电厂1为上、下两层设置的潜水艇结构,上层的中部设有水轮发电机 组110,其两端分别为变压开关室140、发电自控室130,下层的中部设有尾水池120,其两端 为沉浮用储水箱119,一端的储水箱119上设有进出门装置150。该海底水力发电厂1为一个中小型发电厂,使用坚固、水密度良好之潜水艇式钢铁外壳厂房,布置在二十公尺至四十 公尺深度近海海底11,或四十公尺至七十公尺深度远海海底11,该海底水力发电厂1为一 永久性发电装置,其材料品质及设计规格均能在海底作50年以上的使用,而设置地点若在 深度为20〜40公尺的近海,而其发电输出量为20丽左右,若设置在深度为40〜70公尺 的远海,其发电输出量在50丽左右。
[0034] 尾水主管2由尾水支管3及潮汐涡轮泵4组成,尾水主管2连接数根尾水支管3, 而各尾水支管3末端则连接一个潮汐涡轮泵4,该尾水主管2为数根与尾水池120连接,其 总容量足可输送、抽排全部尾水,当潮汐涡轮泵4受潮汐能源推动时,该尾水主管2、尾水支 管3及潮汐涡轮泵4则进行尾水抽排,它将尾水流经尾水主管2、尾水支管3,最后持续抽排 至海底11,进而完成引进海水发电,再抽排发电后的尾水回到海底的发电循环。
[0035] 尾水水位紧急自动调控装置5由尾水调控管501、两电控进水管502、503及5个 抽水涡轮泵504、505、506、507、508和5个电动抽水泵509、510、511、512、513组成,尾水调 控管501连接数根排水支管514,而各排水支管514末端则连接一个结构涡轮泵504或电动 抽水泵509,尾水调控管501与尾水池120连接,其自动调控与海底潮汐海流流速仪6、抽水 涡轮泵 504、505、506、507、508、电动抽水泵 509、510、511、512、513、电控进水管 502,503 及 发电自控室130连接,当潮汐海底流速改变时,对骤然升高或降低的尾水水位,做增加抽排 尾水或增加尾水池120的进水调控,以使用正确数量的抽水涡轮泵504、505、506、507、508、 电动抽水泵509、510、511、512、513抽排尾水,确保尾水顺利流动及发电运转。该尾水水位 紧急自动调控装置5与海底水力发电厂1相连接,为了防止潮汐流速骤然变化所引起尾水 抽排能量不足或过强,进而影响正常流动及发电运转,因此设计了尾水水位紧急自动调控 装置5,来进行微调控制。
[0036] 上述海底潮汐海流流速仪为3个,设置在海底水力发电厂1、尾水主管2及潮汐涡 轮泵4的周边,并由连线7与发电自控室130连接,该海底潮汐海流流速仪6设置于海底水 力发电厂1,尾水主管2及潮汐涡轮泵4周边,是为了能有效地了解流速,并由连线7随时将 流速速率传送到海底水力发电厂1内。
[0037] 上述空气管装置9由金属空气浮球95、空气软管91及空气进管952组成,空气进 管952设置在空气浮球95上,空气浮球95由空气软管91与发电厂1连接,由于海底水力 发电厂1内需要空气及稳定之大气压力,以维持其冷却系统运转及尾水池120水面大气压 力。
[0038] 上述陆地远方监控中心10设置于陆地上,并于海底水力发电厂1相连接,将发电 厂1发电运转状况传递到陆地远方监控中心10,若遇到故障状况,陆地远方监控中心10的 人员可尽早得知,并通过发电自控室130进行调控,若海底水力发电厂1不能有效进行自 动调控时,协助做必要的调控或停机处理。
[0039] 参阅附图2〜3,该海底水力发电厂1内部分成上、下两层,其上层有发电机组 110、发电自控室130、变压开关室140及人员进出门装置150,而发电厂1上层的发电机组 110内设有进水管111、横轴式水轮机112、发电机113、空气及电力储存器114,另外发电厂 1下层的尾水池120与外面尾水主管2及尾水水位紧急自动调控装置5连接相通。
[0040] 一进水管111、该进水管111设置于海底水力发电厂1上层,由于海底水力发电厂 1使用海底具有压力海水发电,所以其进水管111设计成极短且加厚,以利长久使用,并避免水槌作用。
[0041] 一直轴式水轮机112,该直轴式水轮机112与进水管111及发电机113相连接,海 底海水经进水管111进入海底水力发电厂1中,借由海水压力驱动直轴式水轮机112,并带 动发电机113产生电力。
[0042] 一尾水池120,该尾水池120设置于海底水力发电厂1下层的中部,并于外面尾水 管2及尾水水位紧急自动调控装置5相连接,能将尾水经由发电厂1下层的尾水池120流至 尾水主管2及尾水水位紧急自动调控装置5之中,下层的两端为两个沉浮所用储水槽119。
[0043] 一发电自控室130,该发电自控室130设置于海底水力发电厂1的上层一端,该发 电自控室130是使用全自动控制,除了进水量、电流、电压、等控制装置外,另有一套依据潮 汐海流流速自动控制发电起始、停止及控制使用数量不同潮汐涡轮泵4的调控装置,为配 合海底潮汐海流流速变化,发电自控室130设定内容如下:
[0044] 1、将全日M小时,潮汐海流流速,依其大小分为:每日16小时至20小时的中、高
度发电流速及每日4小时至8小时的低度检修流速。
[0045] 2、将进水管111阀门开启度及发电运转设定为进水量百分之九十左右的效率最 高,发电输出量百分之百左右,温度不超过60度的单一发电量,且运转于中高度发电流速 时段来实施此单一发电运转,其优点为发电运转过程中,发电机械调控少,故障率低及可产 生稳定的电力,另外还有能形成固定数量的尾水,利于调控涡轮泵的数量。
[0046] 3、单一发电量运转中,中高度流速有变化时,发电自控室130依据流速仪6由连线 7传来的流速讯息,随时自动调控使用不同数量的潮汐涡轮泵4,并将不使用的潮汐涡轮泵 4调控为空转状态。
[0047] 4、流速变化为低度检修流速时,发电自控室130停止发电运转,关闭进水管111并 将全部潮汐涡轮泵4置于空转状态。
[0048] 一人员进出门装置150,该人员进出门装置150设置于海底水力发电厂1的上层一 端处,当吊送技术人员的潜水钟19停放甲板之上,技术人员可由人员进出门装置150进入 海底水力发电厂1内。
[0049] 参阅附图4,当发电时进水管111开启后,海底海水先通过进水管111管口的滤网, 沿短而厚的进水管111进入水轮机112,以其与深度相等之压力驱动水轮机112带动发电机 113发电,来产生电力,而发电后的尾水则先流至尾水池120,再经由尾水池120流至尾水主 管2及尾水水位紧急自动调控装置5,最后由潮汐涡轮泵4抽排入海底11。
[0050] 参阅附图5,该尾水主管2为大直径输水钢管,依尾水总量的需要,由四至八支组 成,每支尾水主管2连接20至25根尾水支管3,各尾水支管3末端连接一个潮汐涡轮泵4, 每支尾水主管2长度约为1000公尺,两侧各安装12至13个尾水支管3,每尾水支管3末 端连接一个潮汐涡轮泵4,每个泵的间隔距离约为70〜80公尺,尾水主管2直径须能容纳 最多25组的抽水量,并在管的内、外壁涂装防止海水腐蚀的涂料作防腐处理,以求永久使 用,并使用坚固的管墩12,防止水流的冲击。
[0051] 一尾水支管3,该尾水支管3为小直径钢制输水管,在与尾水主管2连接处设置防 止尾水逆流到尾水主管2的单向阀门,尾水支管3起点附近,设置一小段泵的空转支管31, 其直径与尾水支管3直径相同,而尾水支管3长约40至50公尺,与其末端连接的潮汐涡轮 泵4间有充分的距离。[0052] 一潮汐涡轮泵4,该潮汐涡轮泵4与尾水支管3末端相连接,且设置在海底后,会 受到潮汐流推动,并一直不停转动,另外在潮汐流速高时,必须减少潮汐涡轮泵4的数量, 流速低时,必须增加潮汐涡轮泵4的数量,使总抽尾水量与总尾水量相等,因此为了配合泵 增、减的需要,特设计泵的空转支管31,使泵转动,但并不抽排尾水。
[0053] 参阅附图6,一泵的空转支管31,该空转支管31设置于尾水支管3与尾水主管2连 接处附近的尾水支管3 —侧,该空转支管31的直径与尾水支管3直径相同,其长度为2公 尺,且末端设有一个进出口滤网管,当中设置有电源及电磁阀门开关311,平时呈封闭状态, 尾水支管3正常排放尾水。
[0054] 参阅附图7,当潮汐涡轮泵4变为空转状态时,发电自控室130将电磁开关及阀门 311打开,这时海水自空转支管31的进口滤网进入尾水支管3,以其强大压力分别压迫关闭 尾水支管3的单向阀门,并使海水经由空转支管31迅速进入潮汐涡轮泵4空转,使不停止 转动的潮汐涡轮泵4抽排有压力的海水,形成暂时不抽排尾水的空转状态,另外该空转支 管31,是依照各尾水主管2 —至四顺序调控进行使用,使各尾水主管2使用的潮汐涡轮泵4 的数量,尽可能均衡相等。
[0055] 参阅附图8,由于本发明使用潮汐海流能源发电,所以必须了解海流的流速,但因 流速时常变化,因此在海底水力发电厂1,尾水主管2及潮汐涡轮泵4周边设置海底潮汐海 流流速仪6三具,经由连线7随时将流速传送到海底水力发电厂1内发电自控室130的潮 汐涡轮泵4的数量调控仪表14,该数量调控仪表14包括有潮汐涡轮泵4数量仪表141、潮 汐流速仪表142及指针143,经由指针标示出流速,并采用其中的最低流速,进而经由水泵 数量调控连线15进行微调潮汐涡轮泵4的数量,流速高时,会减少潮汐涡轮泵4数量,反之 流速低时则会增加潮汐涡轮泵4数量,而调控则会依照潮汐涡轮泵4的排列次序16进行调 離
iF. ο
[0056] 参阅附图9〜13,尾水水位紧急自动调控装置5使用一支规格与尾水主管2相同 的尾水调控管501,并与其他尾水主管2平行设置并连接在海底水力发电厂1下层的尾水 池120,该尾水池120内有五个不同高度的水位开关控制123、124、125、126、127,另外该尾 水调控管501设置了两支同直径的电控进水管502、503及前段部五个抽水能量各为一立方 公尺的抽水涡轮泵504、505、506、507、508及后段部五个抽水能量各为两立方公尺之电动 抽水泵509、510、511、512、513,平时尾水调控管501内充满静态尾水,两个电控进水管502、 503的阀门关闭,而抽水涡轮泵504至508及电动抽水泵509至513均呈关闭的状态,主要 是为了预防潮汐流速骤然变化引起尾水抽排能量不足或超强,而当尾水池120水位过高、 过低时才开始运转,使尾水池120永远保持正常的水位高度。
[0057] 参阅附图14〜15,由于近海潮汐流较强,流向通常为直线来回相差180度的方向, 因此涡轮泵适宜采用风力型涡轮411的涡轮泵41,而远海适宜采用门式涡轮421的的涡轮 泵42,由于远海海底潮汐流常与海流结合,流速流向变动大,因此涡轮型式适宜使用垂直 轴转的门式涡轮421以获得最佳效率,另外近海、远海涡轮泵41、42的基座内设置齿轮盒 412,用于当潮汐涡轮吸取潮汐能后,将它转变为机械能,再经过一个加速齿轮盒增加转速, 能驱动一至两具深水涡轮泵将尾水抽排至海底。
[0058] 参阅附图16,人员进出门装置150包括:一潜水钟19,该潜水钟19与吊索191相连 接,借由吊索191将潜水钟19垂吊入多根钢柱20所架设而成的框架中,并放置于落点标志192之上,而技术人员则可开启潜水钟门193,到达预备室21门口。多根钢柱20,该多根钢 柱20架设固定于发电厂1 一端23上方,以钢架所架设而成的框架固定下降的潜水钟19。
[0059] 一预备室21,该预备室21设置于发电厂1上层,并与多根钢柱20固定连接,而该 预备室21内包含了第一道门211、第二道门212、通压管213、空气管214、放水管215、电动 抽水泵216及第一至第四开关217,技术人员可搭乘潜水钟19,到达水力发电厂1上方,并 经过多根钢柱20所架设而成的框架,到达预备室21的第一道门211,最后通过预备室21的 第二道门212,进入海底水力发电厂1内部,作检验调整的维修工作。
[0060] 平常当海底水力发电厂1内部无技术人员时,两个通压管213呈开启状态,而预备 室21的空气管214及放水管215呈关闭状态,且电动抽水泵216呈现停止状态,当技术人 员进入预备室21时,则开始操作第一至第四开关217,来进行上述空气、压力、水量的调整, 以方便技术人员进出发电厂1。
[0061] 一储水室22,该储水室22设置于海底发电厂1下层的尾水池120内,其容积略大 于预备室21的容积,可容纳预备室21所放掉的全部海水,而当平时无技术人员进出时,该 储水室22内呈有空气而无海水的状态。
[0062] 参阅附图17〜18,空气管装置9包括:一空气软管91,该空气软管91以厚橡胶 制成,自海底水力发电厂1延伸到海面,使用一个金属空气浮球95以固定钢索94牵制固 定在海面线954,金属空气浮球95顶部连接一截两公尺长金属空气进入管952及进气管口 951,空气经由进气管口 951及空气进入管952,空气及海面水珠进入金属空气浮球95,经由 积水杯放水细管953,以避开浪花水珠,并仅让空气能进入空气软管91中,积水则由放水细 管953排至大海。
[0063] 一储气筒92,该储气筒92设置于海底水力发电厂1内,当海底水力发电厂1内需 要新鲜空气时,储气筒92自动开启,释放空气到海底水力发电厂1内。
[0064] 一小型空气泵93,该小型空气泵93设置于海底水力发电厂1内,当储气筒92储量 不足时,该小型空气泵93会自动开启吸取海面空气,并储存于储气筒92中。
[0065] 由于海底水力发电厂1内需要空气及稳定的大气压力,以维持其冷却系统运转及 尾水池120水面大气压力,因此设置该空气管装置9来进行厂内空气的微调控制。
[0066] 本发明按下述操作方法实现海底潮汐发电的:
[0067] 1、发电运转准备
[0068] 各装置在完成安装及测试后,将各装置调控于准备发电状态,而需调控的项目 为:
[0069] A、先将海底发电厂1的进水管111缓慢开启到最小开度,引进小水量注过水轮机 112(但不驱动发电113),再经尾水池120进入尾水主管2、尾水支管3及各个潮汐涡轮泵 4,最后将尾水池120水位保持在标准水位高度123。
[0070] B、把尾水主管2、尾水支管3及潮汐涡轮泵4内部充满海水,使各潮汐涡轮泵4均 在空转位置。
[0071] C、再将尾水水位紧急自动调控装置5的尾水调控管501内充满海水,两电控进水 管502、503呈关闭状态,五个抽水涡轮水力泵504、505、506、507、508以及五个电动抽水泵 509、510、511、512、513 均呈停顿状态。
[0072] 2、发电时间与发电输出量[0073] 本发明设计时,将当地潮汐流速区分为中高度的发电流速及低度的检修流速,两 种不同流速状况,设置适当数量的潮汐涡轮水力泵4,使每日可作18至20小时的发电,以及 4至6小时的检修,同时为减少发电运转的变动与调控及机械故障的发生,本发明采用单一 发电输出量方式发电,即在发电流速出现时,马上开始缓慢的开启进水管111,同时能防止 水锤现象产生,作单一发电运转,进水管111开启度90%左右,发电输出量为100%左右。
[0074] 3、发电程序
[0075] A、海底发电厂1的发电自控室130接收到发电流速信息后,缓慢开启发电进水111 管至设定开启度90%左右,引进海底海水经进水管111流到水轮机112,带动发电机113开 始发电,并在同一时间开始使用正确数量的潮汐涡轮水力泵4。
[0076] B、本发明设计的单一发电运转(发电输出量),为进水管111最佳效率的开度运转 为80〜90%,其发电输出量约为100%。
[0077] C、进水管111开启后,海底海水先通过进水管111的管口滤网,沿短而厚的进水管 111进入水轮机112,以其与深度相等的压力驱动水轮机112带动发电机113发电,产生之 电力,由输电电缆8输送到陆地使用。
[0078] D、发电后的尾水流到发电厂1下层的尾水池120,再流到数根尾水主管2及尾水支 管3到与尾水支管3连接的潮汐涡轮泵4,由潮汐涡轮泵4持续运转,将尾水抽排入海底。
[0079] E、遇到检修流速出现时,即缓慢停止发电,开始检修之工作。
[0080] 4、发电调控
[0081] 本发明发电调控于使用潮汐能源发电时,区分为三种调控:
[0082] A、一般水力发电调控;
[0083] 在发电运转时,该发电厂1内的发电自控室130,用于单一发电输出运转范围内作 有关电流、频率、电压等一般水力发电的调控。
[0084] B、依据潮汐流速之调控:
[0085] 本发明设计时,将当地潮汐流速、以三个海底潮汐海流流速仪6中最低流速为依 据,区分为18〜20小时的高度发电流速以及4〜6小时的低度检修流速,当流速达到发电 流速时,其调控动作如下:
[0086] (1)在发电流速范围内,开启进水管111至90%左右开启度及开启正确数量的潮 汐涡轮泵4开始发电,并继续依据流速的变化,增加或减少潮汐涡轮泵4。
[0087] (2)当需要增(减)潮汐涡轮泵4时,即使用或空转潮汐涡轮泵4,当需要减少一 个潮汐涡轮泵4时,发电自控室130将其电磁开关阀门113打开,海底高压力海水自空转支 管31管口涌进尾水支管3及潮汐涡轮泵4,并同时压迫并关闭尾水主管2与尾水支管3间 的防逆流单向阀门,使潮汐涡轮泵4开始抽排高压力海底海水,形成不能抽尾水的空转状 态,而当发电自控室130关闭电磁阀门311时,潮汐涡轮泵4才开始恢复正常的抽排尾水动 作。
[0088] C、尾水水位紧急自动调控装置:
[0089] 参阅附图9〜13,当尾水池120水位过高或过低时,立即自动开启其抽排尾水的潮 汐涡轮泵4或尾水水位紧急自动调控装置5调节,以维持尾水池120的正常水位,而五个水 位开关122及所控的电磁阀门针对不同过高(低)水位,调控动作如下:
[0090] 最高水位125 :除原开启的尾水调控管501前段部五个抽水涡轮水力泵504、505、506,507,508外,再增加开启后段部五个电动抽水泵509、510、511、512、513,以每秒钟抽排
十五立方公尺能力协助抽尾水。
[0091] 高水位124 :开启尾水调控管501前段部五个抽水涡轮水力泵504、505、506、507、 508,以每秒钟抽排五立方公尺能量抽排尾水。
[0092] 标准水位123 :关闭尾水调控管501上全部电控进水管502、503及抽水涡轮泵 504〜508和电动抽水泵509〜513,既不进水亦不抽水,不作任何调控动作。
[0093] 低水位126 :开启一侧电控进水管502,以每秒五立方公尺能量,引海底海水进入 尾水池120,提升尾水池120的尾水水位。
[0094] 最低水位127 :开启两侧电控进水管502、503,以每秒十立方公尺能量,引海底海 水进入尾水池120,提升尾水池120的尾水水位。
[0095] 本尾水水位紧急自动调控装置5的进水量及排水量,是依据尾水总量及实际需要 之调控量来进行设计,务使最高尾水位125,不会填满整个尾水池120,必须留下一公尺的 空间,以维持尾水池120不致溢池,当有必要时,可增(减)电控进水管502、503及涡轮抽 水泵504〜508、电动抽水泵509〜513的数量或规格来增加进水量及抽水量。
[0096] 5、检查与维修
[0097] 当流速下降为检修流速时,发电自控室130停止发电运转,开始作各种检查,由于 海底水力发电厂1使用全自动控制方式及陆岸远方监视方式,平时无人员在厂内工作,遇 到重大维修状况时,由海面船只控制的潜水钟19载运技术人员进入(离开)海底发电厂1, 而实施方法为:
[0098] A、技术人员着潜水装,进入潜水钟19内,海面船只将潜水钟19垂吊,下降到由钢 柱20组成之框架内落点标志192的固定位置;
[0099] B、打开预备室21第一道门211,进入预备室21后,再关闭第一道门211,按通压管 开关,以关闭两个通压管213内的阀门;
[0100] C、按空气管开关,再按放水管开关,打开预备室21的放水管215,使预备室21内海 水排入正下方储水室22,而储水室22内空气会被挤压并循着空气管214进入预备室21,在 两分钟时间内,预备室21内海水全部排入储水室22,使预备室21内充满空气,再按一次空 气管开关及放水管开关,关闭空气管214、放水管215 ;
[0101] D、打开预备室21第二道门212,进入海底水力发电厂1,进入后关闭第二道门 212 ;
[0102] E、当技术人员要离开海底水力发电厂1时,打开第二道门212,进入预备室21中, 进入后则关闭第二道门212,再将空气管开关按下,打开空气管214 ;
[0103] F、按电动抽水泵开关,启动电动抽水泵216,将储水室22内海水抽入预备室21,而 预备室21内空气则会被挤压并循着空气管214进入储水室22,在两分钟左右,预备室21即 会充满海水,再按一次电动抽水泵开关可停止抽水;
[0104] G、按空气管开关,关闭预备室21中空气管214阀门,再按通压管开关,打开两个 通压管213,使外界海底压力与预备室21内海水压力相等,接着再开启预备室21第一道门 211,离开海底水力发电厂1,进入潜水钟19回到海面船只。
[0105] 上述具体实施方式只是对本发明可行实施例之一的具体说明,并非用以限制本发 明专利,凡为本发明等效实施或变更,均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (3)

1. 一种海底抽排尾水式水力发电系统,其特征在于它包括:海底水力发电厂、尾水主 管、尾水水位紧急自动调控装置、海底潮汐海流流速仪、输电电缆、空气管装置及陆地远方 监控中心,该海底水力发电厂设置在海底,引入海水以其水力驱动横轴式水轮发电机组发 电,电力由输电电缆输送到陆地使用,发电后的尾水,先流入发电厂下层的尾水池,然后由 与尾水池连接的数根尾水主管排至大海;海底水力发电厂为上、下两层设置的潜水艇结构,上层的中部设有水轮发电机组,其两 端分别为变压开关室、发电自控室,下层的中部设有尾水池,其两端为沉浮用储水箱,一端 的储水箱上设有进出门装置;尾水主管连接数根尾水支管,而各尾水支管末端则连接一个潮汐涡轮泵,该尾水主管 为数根与尾水池连接,其总容量足可输送、抽排全部尾水,当潮汐涡轮泵受潮汐能源推动 时,将尾水流经尾水主管、尾水支管,最后持续抽排至海底,进而完成引进海水发电,再抽排 尾水回到海底的发电循环;尾水水位紧急自动调控装置由尾水调控管、电控进水管及抽水涡轮泵、电动抽水泵组 成,尾水调控管连接数根排水支管,而各排水支管末端则连接一个抽水涡轮泵或电动抽水 泵,尾水调控管与尾水池连接,其自动调控与海底潮汐海流流速仪、抽水涡轮泵、电动抽水 泵、电控进水管及发电自控室连接,当潮汐海底流速改变时,对骤然升高或降低的尾水水 位,做增加抽排尾水或增加尾水池的进水的调控,以使用正确数量的抽水涡轮泵、电动抽水 泵抽排尾水,确保尾水顺利流动及发电运转。
2.根据权利要求1所述海底抽排尾水式水力发电系统,其特征在于所述海底潮汐海流 流速仪为若干个,设置在海底水力发电厂、尾水主管及潮汐涡轮泵的周边。
3.根据权利要求1所述海底抽排尾水式水力发电系统,其特征在于所述空气管装置由 金属空气浮球、空气软管及空气进管组成,空气进管设置在空气浮球上,空气浮球由空气软 管与发电厂连接。
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