CN101603303A

CN101603303A - 一种水力真空发电站

Info

Publication number: CN101603303A
Application number: CNA2009101433659A
Authority: CN
Inventors: 欧开亿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2009-12-16

Abstract

一种水力真空发电站，属能源领域水力发电部分的新技术新方法，也是人类首次运用低动力能做功的水轮发电机和虹吸原理共同实现管道真空虹吸流力能真空发电的新技术新方法；它主要由发电管道、管道流水式水轮发电机、真空充灌水装置、进水口液压开关阀门、出水口开关阀门和电能管理等组成；发电管道的进水口接高位水源，N台水轮发电机按设计距离排列安装在管道内，经真空充灌处理后，先后开启出水口开关及进水口液压开关，这时发电管道内的水受到自然综合力的作用，产生高速流动的真空虹吸流，流体力能使管道内N台发电机同时发电。它是让旧水电站成倍增加效能和新水电站成倍减少能耗的最佳技术项目，它的所有优点是旧发电模式无法比拟的。

Description

一种水力真空发电站

技术领域：

一种水力真空发电站，它属能源领域的水力发电部分的新技术、新方法和新原理。

技术背景：

据本人所知，目前国内外水力发电技术不外包括坝后式、引水式、蓄能式，这些旧的水力发电技术使用的都是传统的旧式水轮发电机和发电模式，浪费了大量的水力能量和水力资源。水力真空发电站的发电技术，完美地补充和解决了上述发电模式的不足。

发明内容：

本人发明的“水力真空发电站”(以下称本发电站)，主要解决了下面两个大课题：1、使用一种新型低动力能做功的管道流水式水轮发电机，它充分利用和节省了大量流水力能，解决了传统的水力发电模式使水力能能量大量损耗和利用水力能能量严重不足的课题；2、利用流体力学原理，在水力发电中有效地驱离了空气流体对水流流体的阻力，解决了水力发电中水流与空气流混流产生的巨大综合阻力造成能量大量损失的课题，从而实现了管道真空虹吸流力能的真空发电。

本发电站是人类首次运用低动力能做功的管道流水式水轮发电机和虹吸原理共同实现管道真空虹吸流流体力能集群式发电的新技术。

一、本发电站的技术与工作原理：本发电站是一种以真空虹吸流力能使管道式水力发电机组群式发电的水力真空发电系统。它主要是运用管道流水的虹吸原理，利用强大的管道真空虹吸流力能，实现真空管道水力发电。其两个核心技术是：(一)全部使用一种新型低动力能做功的管道流水式水轮发电机，它充分利用和节省了大量流水力能(本发电设备另行申请保护)——据流体力学的自然原理知道，管道中水的真空虹吸流流体它的每个点的水流截面简称“每个点面”都同时存在和释放着能量，而且每个点面的能量都是一样的；本发电站技术科学地将水流体中各点面的能量分解成均匀的若干能量段，然后由低能量做功的流水式发电机集群式发电，将这些每段点面能量有机地收集和叠加起来，尽可能多地收集了该流体所有能量段的“每个点面”能量释放点的大多数能量之和(必须指出的是，旧的发电模式只是利用到了水的重力流流体中最后一个点面的能量，而绝非是整个水流体能量的总和)，可见真空虹吸流在真空管道中产生的能量是相当大的；(二)科学地应用真空虹吸流流体原理，解决了流水阻力问题，使管道真空虹吸流流体实现了真空发电，流水力能得到成倍利用。

本发电站的工作原理：在具备水力发电的高位水源拦水处，将发电管道进水端的进水管口与高位水源任何某一个部位连接，连接处设水管口液压开关阀门(出水口处也设管口开关阀门)，再在发电管道进水管口外若干米的距离处(要高于进水水源水面)设置真空充灌水口装置；发电管道的出水管口安装在与高位水源水面海拔距离最大点处(即地势最低点)，进水管口与出水管口的海拔距离越大越好，只要两管口海拔距离不变，发电管道或高或低或长或短的放置不拘(可据实际需要而定)，N台管道流水式水轮发电机按设计距离均匀地排列安装在发电管道内；经关闭进、出水管口阀门，进行发电管道的真空处理后(管道充灌满水后要确保管道内绝对真空)，按先后关闭充灌水口装置和开启出水管口、进水管口开关阀门，这时高位水源的水在自然综合力的作用下，发电管道低端处产生巨大的牵引力，从而产生高速的管道真空虹吸流，这种强大流体力能使管道内N台流水式水轮发电机同时发电。

二、本发电站的主体结构：它主要由发电管道、N台管道流水式水轮发电机、进水口液压开关阀门、出水口开关阀门、可关闭的充灌水口和电能管理等部分组成，其结构是：发电管道的进水口与发电水源连接，连接处设水管口液压开关阀门(出水口处也设管口开关阀门)，再在发电管道进水口外若干米处(要高于进水水源水面)设置真空充灌水口装置，发电管道的出水口接到最低洼处，发电管道或高或低或长或短的放置不拘(可据实际需要而定)，N台管道流水式水轮发电机按设计距离均匀地排列安装在发电管道内(管道连接和安装发电机时一定要确保管道的绝对密封和牢固)，它与电能管理部分共同组成了一个绝对真空的管道式水力真空发电站。

三、本发电站各组成部分的功能：

1、发电管道：这是本发电站安装管道流水式水轮发电机和真空虹吸流高速通过并使N台管道流水式水轮发电机用时发电的地方；建造发电管道时务必按虹吸原理要求，管道进水口处和出水口处设开关阀门，在发电管道进水管口外若干的距离处(要高于进水水源)设置真空充灌水装置，并将其充贯满水，确保其密封和绝对真空；只要发电管道的进水管口与出水管口保持固定的海拔距离，发电管道或高或低或长或短的放置不拘，可按项目具体个案确定，有时可建很长很长，管道连接和安装发电机时一定要确保管道的绝对密封和牢固。

2、管道流水式水轮发电机，是本发电系统的专用发电机，水轮机的接口管径与管道的管径要等大，要求管道内的水流速要控制至少大于2m/s，流速越大越好，，N台管道流水式水轮发电机按设计的间隔排列安装在发电管道内；另外，发电机选用水下防水型220-380伏发电机，也可使用低压发电机；本发电系统也可选用其他适用的管道流水式水轮机发电机。

3、真空处理装置：这是能否让发电管道实现真空虹吸流关键一环；它首先在发电管道进水口外若干米处(要高于进水水源水面)设置真空充灌水口装置；关闭发电管道进、出水口后，由充灌水口往发电管道充贯满水，同时要确保其绝对密封和绝对真空。

4、电能管理：电能管理是本发电站的电能管理部分；它由电能的合并、稳压、电能输出等组成，

5、其它组成部分：包含高位水源、拦水坝堤、进水口液压开关阀门、出水口开关阀门、可关闭的充灌水口等都是本发电站不可缺少的重要组成部分。

四、本发电站的优势：本发电站因为它科学地应用了真空发电技术和低动力能发电技术，所以产生的电能相当大，建造的成本低，建造的外部环境要求不高，是改造旧水电站増加效能和开发新水电站减少能耗的最佳技术项目，它的所有优点是旧的发电技术与模式无法比拟的——首先，两种水力发电机在能量损耗及能量利用是不能比的；其次，传统发电技术与模式是利用了水的重力流力能，其流体每个点面的能量不一样，整个流体能量受局限因而整体能量小，加上发电模式只利用到最后一个能量点面的能量，能量利用率明显不足，而真空发电技术与模式利用的是真空虹吸流力能，其流体每个点面的能量都一样，整个流体能量不受局限因而整体能量极大，加上真空发电模式充分利用到了管道内N个点面的相同的能量，能量利用率极高，因此(相等的水源能量)真空发电模式比传统发电模式的产能率呈倍数增加。

附图说明：

本发电站的平面图，见附图。附图说明：①为发电管道、②为管道流水式水轮发电机、③为进水口液压开关阀门、④为出水口开关阀门、⑤为真空充灌水口、⑥电能管理。

具体实施方式：

根据本发电站的结构及工作原理，它既可应用于水头很低的坝后发电水源资源环境，又可应用于水头很高的引水式发电水源资源环境。现以4.5米高水头，5m³/s流量的坝后发电水源资源为例(按旧的发电模式其装机容量为200kw)：

据传统坝后发电站的现实情况，其装机发电点的地方与实际最低排水点至少都高出1米以上，因此，4.5m的水头，水力真空发电实际可用的“发电海拔距离”为5.5m(以上)。

那么，5.5m的真空发电海拔距离，发电管道出水口的水流速在10.3m/s以上。

根据水力真空(管道)发电的基本原理可知：(1)真空管道内水的流体的每个点面的水能量与最后出水管口点面的水能量是一样的；(2)水力真空发电海拔距离确定后，其管道长度及放置是无限制的，即真空管道按需求设为1800m长度。

因此，按上述坝后水力发电的能量，可装17台以上管道水轮发电机，使管道流速控制在4m/s以上，这样，每台发电机发电功率可达60-65kw。可见，本水力真空发电站的至少装机容量为：

60kw×17台＝1020kw。

Claims

1、一种水力真空发电站，它主要由发电管道、N台管道流水式水轮发电机、进水管口液压开关阀门、出水管口开关阀门、真空充灌水口及电能管理等部分组成，其特征是，在具备水力发电的高位水源拦水处，发电管道的进水管口与高位水源某一个部位连接，连接处设进水管口液压开关阀门(出水口处也设管口开关阀门)，在发电管道进水管口外若干米的距离处(要高于高位水源水面)设置真空充灌水口装置；发电管道的出水管口安装在与高位水源水面海拔距离最大点处(即地势最低点)，进水管口与出水管口的海拔距离固定不变，发电管道或高或低或长或短的放置不拘(可据实际需要而定)，N台管道流水式水轮发电机按设计距离均匀地排列安装在发电管道内；关闭进、出水管口阀门，进行发电管道的真空处理(管道充灌满水后要确保管道内绝对真空)，再按先后关闭充灌水口装置和开启出水管口、进水管口开关阀门，这时高位水源的水在自然综合力的作用下，发电管道低端处产生巨大的牵引力，从而产生高速的管道真空虹吸流，这种强大流体力能使管道内N台流水式水轮发电机同时发电，电能经合并及处理后输出或待用。

2、一种水力真空发电站的建造方法，它主要由发电管道、N台管道流水式水轮发电机、进水管口液压开关阀门、出水管口开关阀门、可关闭的充灌水口和电能管理等部分组成，其结构是：发电管道的进水口与发电水源连接，连接处设进水管口液压开关阀门(出水口处也设管口开关阀门)，再在发电管道进水口外若干米处(要高于发电水源水面)设置真空充灌水口装置，发电管道的出水口接到最低洼处，发电管道或高或低或长或短的放置形式不拘，N台管道流水式水轮发电机按设计距离均匀地排列安装在发电管道内(管道连接和安装发电机时一定要确保管道的绝对密封和牢固)，它与电能管理部分共同组成了一个绝对真空的管道式水力真空发电站；关闭进、出水管口阀门，进行发电管道的真空处理(管道充灌满水后要确保管道内绝对真空)，再按先后关闭充灌水口装置和开启出水管口、进水管口开关阀门，这时高位水源的水在自然综合力的作用下，发电管道低端处产生巨大的牵引力，从而产生高速的管道真空虹吸流，这种强大流体力能使管道内N台流水式水轮发电机同时发电，电能经合并及处理后输出或待用。

3、一种水力真空发电专用的流水式水轮发电机的应用方法，根据权力要求2所述的水力真空发电站建造方法的原理，它主要由水轮机与水下防水发电机组成，其特征是，N台水轮发电机按设计间隔排列安装在发电管道内，水轮发电机的水管口与发电管道的水管口等大，水轮发电机的进水管口连接发电管道的出水管口，其出水管口连接发电管道的进水管口，如此类推，形成一条整体装满水轮发电机的发电管道；整个发电管道及其连接处必须绝对密封、牢固。