CN101589224B - 采用螺旋式涡轮的发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种螺旋式涡轮发电系统，用于通过使用一螺旋式涡轮和一防止过载发电机来发电，该系统包括：一螺旋式涡轮，可旋转地设置在一框架中，以便在单方向或多方向流体流的作用下连续地产生旋转力；一加速齿轮，用于增加螺旋式涡轮的旋转速度至发电所需的范围；以及一防止过载发电机，用于利用加速齿轮传输的旋转速度发电，且用于防止旋转速度突然增加所导致的过载。因此，减少设备成本且防止环境污染成为可能。

Description

采用螺旋式涡轮的发电系统
技术领域
本发明涉及一种采用一螺旋式涡轮的发电系统，尤其涉及一种螺旋式涡轮发电系统，其中通过潮汐水流动能力获得一旋转力的螺旋式涡轮的动能能够通过使用一绕线式转子感应发电机(wound rotor induction generator)被转换为电能。
背景技术
一般而言，一涡轮即为用于将流体(例如，水、气体、蒸汽等)中的能量转换成为可用的机械功的机器或装置。用于利用这种涡轮产生潮汐能量的系统为潮汐发电。
在传统潮汐发电中，一潮汐发电坝被建筑在高潮差的后湾，以便阻滞海水的移动，且随后，由潮差产生的潮汐发电坝内侧和外侧之间的水位差被用于发电。这种潮汐发电的机制类似于水力电气发电。
然而，传统潮汐发电使用势能，因此需要处于某一高度的水位。所以，必须建筑一引起环境污染问题的海堤，该环境污染问题包括海水污染。
此外，这样一种海堤的建筑要求长建筑周期，和相应的高建筑成本。
发明内容
所以，本发明考虑上述提及的问题，且本发明提供了一种螺旋式涡轮发电系统，用于利用在单方向或多方向流体流的作用下获取一旋转力的螺旋式涡轮来发电。
本发明还提供了一种螺旋式涡轮发电系统，用于通过使用一防止过载发电机发电。
根据本发明的一个方面，提供了一种螺旋式涡轮发电系统，该系统包括：一螺旋式涡轮，可旋转地设置在一框架中，以便在单方向或多方向流体流的作用下连续地产生旋转力；一加速齿轮，用于增加所述螺旋式涡轮的旋转速度至发电所需的范围；以及一防止过载发电机，用于利用来自所述加速齿轮传输的旋转速度发电，且用于防止旋转速度突然增加所导致的过载。相应地，可以将螺旋式涡轮产生的旋转动作转换成为电能。
根据本发明所提供的一种螺旋式涡轮发电系统，包括一用于产生旋转力的螺旋式涡轮，因此不需要传统结构中使用的潮汐发电坝。相应地，可以减少建筑成本，且同时可以防止环境污染。
用于发电的防止过载发电机还减少了设备成本，且防止过载结构改善了系统的功能性。
此外，螺旋式涡轮还包括附加支撑构件和附加叶片，由此改进旋转速率。
附图说明
本发明前述和其它目的、特征及优点将通过下述结合附图的详细描述而更加清楚，其中：
图1所示为根据本发明第一实施例的一种螺旋式涡轮发电系统的示意性框图；
图2所示为用于安装图1中所示螺旋式涡轮的建筑的横截面图；
图3所示为图2中所示螺旋式涡轮的透视图；
图4所示为图3中所示螺旋式涡轮的横截面图；
图5所示为图2中所示框架的平面视图；
图6所示为图5中A区域中的局部放大横截面图；
图7所示为根据本发明第二实施例的一种螺旋式涡轮发电系统中的螺旋式涡轮的透视图；以及
图8所示为图7中所示螺旋式涡轮的横截面图。
具体实施方式
此后，根据本发明第一实施例的一种使用螺旋式涡轮的发电系统结合附图被描述。
图1所示为根据本发明第一实施例的一种螺旋式涡轮发电系统的示意性框图；图2所示为用于安装图1中所示螺旋式涡轮的建筑的横截面图；图3所示为图2中所示螺旋式涡轮的透视图；图4所示为图3中所示螺旋式涡轮的横截面图；图5所示为图2中所示框架的平面视图；图6所示为图5中A区域中的局部放大横截面图。
如这些附图所示，根据本发明第一实施例的一种螺旋式涡轮发电系统包括：一螺旋式涡轮30，可旋转地设置在一框架20之中，该框架20设置在流体之中；一加速齿轮5，用于增加螺旋式涡轮30的旋转速度至发电所需的范围；一防止过载发电机，用于利用加速齿轮5增加的旋转速度发电，该发电机具有防止旋转速度突然增加所导致的过载的功能；一功率变换器3，用于将产生的电转换成为具有恒定电压和恒定频率的电，该变换器电与防止过载发电机电气连接；一变压器2，用于改变电压或电流，该变压器与功率变换器3连接；以及一系统互联单元1，用于将来自变压器2的电与一通用的电力系统联结。该防止过载发电机为具有防止过载功能的发电机，例如绕线式转子感应发电机4。
螺旋式涡轮30包括：一轴杆31，可旋转地支撑在一框架20上；多个支撑构件32，从轴杆31呈放射状地突出，其中一连串的支撑构件被分层布设；以及至少一个具有螺旋结构的叶片33，其中叶片分别与多层的支撑构件32的端部相连，叶片具有一流线形横截面且沿轴杆31的纵向扭曲。
框架20包括：一矩形框架形状的固定构件21，其包含该螺旋式涡轮30且可旋转地支撑该旋转轴杆31；以及一突出构件22，突出构件22在与流体流接触的两个侧面上均包括三角形框架。在突出构件22的两个突出倾斜侧面22a上，多个平行于流体流的方向的切口23以相等间隔形成。
操作上述螺旋式涡轮发电系统的过程如下。
当流体以一定速度流动时，螺旋式涡轮30通过螺旋结构的流线形叶片33转动。此处，包含在流体中的浮动物质被过滤，而不穿过该切口23。因为突出构件22的中间部分向流体流的方向突出，浮动物质被捕获在两个倾斜侧面22a上而不扰乱流体流，且随后浮动物质被流体流推向倾斜侧面22a的端部。
当轴杆31(叶片33固定到轴杆31)的旋转被传输至加速齿轮5时，加速齿轮5增加旋转轴杆31的旋转速度至发电所需的范围。加速齿轮5所增加的旋转速度被传输至绕线式转子感应发电机4。绕线式转子感应发电机4具有阻止加速齿轮5增加的旋转速度升高至某个速度以上的功能，从而阻止旋转速度突然增加所导致的发电机的过载。
传输至绕线式转子感应发电机4的旋转力被转换为电能，由此发电，且通过功率变换器3，所产生的电被转换为具有恒定电压和恒定频率的高质量电。并且，通过变压器2，电的电压或电流被转换，随后，来自变压器2的电通过一系统互联单元1被联结至一通用的电力系统。
除上述螺旋式涡轮30以外，如图7和图8所示，根据本发明第二实施例的螺旋式涡轮发电系统还包括：多个附加支撑构件34，从轴杆31呈放射状地突出，其中附加支撑构件34比支撑构件32短，与支撑构件32交替，且为串连的多层；以及至少一个具有螺旋结构的附加叶片35，其中该叶片与附加支撑构件34的端部相连，该附加叶片35具有一流线形横截面且沿轴杆31的纵向扭曲。
相应地，根据本发明第二实施例，额外地包括设置在螺旋式涡轮30之中的支撑构件34和叶片35的螺旋式涡轮发电系统可以达到根据流体流实现一大旋转力。因此，本发明可以改进螺旋式涡轮发电系统的旋转效率。
如上所述，在本发明的螺旋式涡轮发电系统中，螺旋式涡轮30通过流体流获得一旋转力，并且驱动绕线式转子感应发电机4，由此发电。所以，可以减少设备成本。
安装在系统上的加速齿轮5还可以产生达到发电所需范围的旋转速度，甚至在流体流的低速率下也可以实现。
尽管本发明的数个典型的实施例已经出于说明的目的而被描述，但是本领域技术人员应该理解：各种修改、添加和替换是可能的，并不脱离权利要求所述的本发明的精神和保护范围。

Claims (6)

1.一种螺旋式涡轮发电系统，所述系统包括：
一螺旋式涡轮，可旋转地设置在一框架中，以便在单方向或多方向流体流的作用下连续地产生旋转力；
一加速齿轮，用于增加所述螺旋式涡轮的旋转速度至发电所需的范围；以及
一防止过载发电机，用于利用来自所述加速齿轮传输的旋转速度发电，且用于防止旋转速度突然增加所导致的过载；
其中所述框架包括：一矩形框架形状的固定构件，其中固定有所述螺旋式涡轮；一突出构件，在与所述流体流接触的两个侧面上均包括三角形框架，以使包含在流体中的浮动物质不附着在所述固定构件上；以及与所述流体流方向平行的多个切口，形成在所述突出构件的两个突出倾斜侧面上，以使浮动物质不穿过所述切口去扰乱流体流。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述防止过载发电机为一绕线式转子感应发电机。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述螺旋式涡轮包括：一轴杆，可旋转地支撑于所述框架上；多个支撑构件，从所述轴杆呈放射状地突出，其中一连串的所述支撑构件为多层；以及至少一个具有螺旋结构的叶片，所述叶片与所述支撑构件的端部相连，所述叶片具有一流线形横截面且沿所述轴杆的纵向扭曲。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述螺旋式涡轮还包括：多个附加支撑构件，从所述轴杆呈放射状地突出，其中所述附加支撑构件比所述支撑构件短，与所述支撑构件交替，且为串连的多层；以及至少一个具有螺旋结构的附加叶片，其中所述附加叶片与所述附加支撑构件的端部相连，所述附加叶片具有一流线形横截面且沿所述轴杆的纵向扭曲。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述防止过载发电机还包括：一功率变换器，用于将所述防止过载发电机产生的电转换成为具有恒定电压和恒定频率的高质量电；一变压器，用于改变电压或电流；以及一系统互联单元，用于将所述产生的电与通用的电力系统联结。
6.根据权利要求1～4任一所述的系统，其中所述防止过载发电机还包括：一功率变换器，用于将所述防止过载发电机产生的电转换成为具有恒定电压和恒定频率的高质量电；一变压器，用于改变电压或电流；以及一系统互联单元，用于将所述产生的电与通用的电力系统联结。
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