CN101603494A

CN101603494A - 单轮巨型凹面叶片水轮机水力发电站

Info

Publication number: CN101603494A
Application number: CNA2008101317371A
Authority: CN
Inventors: 张志国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-14
Filing date: 2008-06-14
Publication date: 2009-12-16

Abstract

一种无坝，无渠，无堰型水上漂浮式水力发电站。现有的技术均属于一船载数台水轮机及数船载数台水轮机，或是串联或是并联在一起组成水轮机组，或是采用板链轮式水轮机等的发电船站，其如此密集布置水轮机的设计结构，会影响到水能的利用以及水轮机的功效。并且在机电同船设置的一体化的设计结构上存在着安全隐患。本发明由河中的漂浮箱所架设的单轮巨型凹面叶片水轮机，通过带有万向节结构的传动轴，带动河岸上的发电机工作，实现船电分离，发电机与变压器等设备固定安装在河岸上。此设计结构，即可大幅度的提高水轮机的工作效率，生产发电又有了安全保障。对推动发展经济环保型的水上漂浮式水利发电站，将起到积极的作用。

Description

单轮巨型凹面叶片水轮机水力发电站

本发明涉及一种自然河流中的无坝、无渠、无堰型水上漂浮式水力发电站。

现有技术的无坝，无渠，无堰型水上漂浮式水力发电船站，均属于水轮机与发电机及变电设备等同船一体化结构，包括约有四种类型；[一]单浮船双侧多载数台水轮机，[二]多浮船双侧多载数台水轮机串联或并联成机组，[三]板链轮式结构水轮机，[四]螺旋、平板与圆弧叶片水轮机组等。根据其技术特征认为，在其设计结构上存在着安全隐患，以及在其不合理的密集设置水轮机等方面存在着不足与缺陷。其具体的表现在以下两个方面；

[一]发电机变压器等设备与水轮机共船漂浮于河流中生产发电存着及大的安全隐患，因为发电机发出来的电能属于高压电，如在汛期洪水泛滥时危险会更大。

[二]多船多载数台水轮机的水力发电船站，在其结构设计上不合理，根据流体力学分析认为，在河流区域内，由于水流的定向流动而聚集了水能量，能量的大小与水的流速及体积成正比，当水流在定向流动时遇到阻力会将能量传递到阻碍物体上，而水流在阻碍物体的反作用力作用下使其水流方向发生改变，向着阻力小的方向流动，流速减慢，能量减弱，如果在其有限的河流区域内，过多过密集的安设水轮机发电船站是不够科学的，其不但不能提高其功率，相反还会阻碍水流的速度以及水能的利用率。如现有的专利技术[200520139863、3]；[2003105155、3]等在其浮船的两侧设置数台水轮机的发电船站，并且由数台这样的发电船站串联或者并联在一起组成发电机组。如专利技术[200410097743，1]，[90107698]，[88205356、6]等是在两船之间架设数台水轮机并将两船底部连接成U字型水槽，形成水流通道并将其进水口设计成簸萁口型或是喇叭口型，用以增大其水流冲击能量。如专利技术[94248705，2]，[200710120011，3]等将浮船两侧设计成板链轮式水轮机用以增加水流冲击力。如专利技术[88205356，6]、[2002276266]等将水轮机叶片设计成平板型，螺旋型与弧型，并设有前宽后窄型的水流通道用以增大水流冲击力等类型。之所以类型众多，是因为其所或得的水的能量不足以带动其发电机正常工作。现有的技术特征表明，为了获得更大的水能量均尽其可能的密集设置水轮机，然而却忽视了流体力学的基本理论概念，根据流体力学的理论概念可知；在一定局限不密闭的河床内，当沿着一定方向流动的水流受到阻力时，其水流会向阻力小的方向流动，绕开阻碍物体呈抛物线状向前方流动。所以，现有技术的发电船站在河流中运行时，密集设置的水轮机取能效果并不是很好，因为，当前面的水轮机叶片阻碍水流而获得能量时，而后续水流相继受阻而产生波浪效应，水流能量逐渐衰减，所以，作用在后列水轮机叶片上的能量也会降低，依此类推。据此推断在较短自然河流中，依靠增加水轮机的数量或者增加水轮机叶片的数量[板链轮式]，或者让水轮机的叶片更具有受力性等都不会对有效提高水流的冲击能量有所大的帮助，因此制约了现有技术的水电船站的开发利用与推广。

本发明为了解决现有技术中存在的不足及缺陷，为了促进无坝，无渠，无堰型水上漂浮式水力发电站技术的快速发展，采用如下的技术结构与措施可以解决现有技术中所存在的不足及缺陷；[1]在自然河流中所设置的水轮机间距应大于其直径的10倍以上，这有利于水流速度的恢复以及水能量的提高。[2]将水轮机的叶片制成凹面形，有利于集中水流的冲击力。[3]采用巨型水轮机叶片，以加大其受力面积。[4]水轮机的叶片垂直于其轴心线。[5]水轮机的叶片数量在8片以上。[6]水轮机叶片的顶端为圆弧形状，有利于减小叶片入水时的阻力及出水时水的张力。[7]为了集中与调控水流能量，在其两只漂浮箱的前端分别设置一支巨型导流舵片，其舵片可以左右摆动，在其舵片与漂浮箱之间设置一连接杆，该连接杆可起到调节控制舵片左右摆动的作用。[8]导流挡板[30]，[31]将急流集中冲击水轮机的叶片。

本发明所述的水力发电站，由漂浮箱[1]，[2]；导流舵片[3]，[4]；漂浮箱连接梁[5]，[6]；巨型凹面叶片水轮机[7]；发电机[8]；变压器[9]；定位牵引钢绳[10]，[11]；水轮机传动轴[12]；变速器[13]；定位支撑架[14]，[15]；导流挡板[30]，[31]；导流舵片调节杆[32]，[33]等部分组成。

本发明所述的水轮机[7]轴的两端分别固定在漂浮箱[1]，[2]的中央[A，B]的位置上，使其叶片[17]深入河流之中并能在两只漂浮箱[1]，[2]之间自由转动。导流舵片[3]，[4]分别安装在漂浮箱[2]，[1]前端的进水口[C，D]处并可以左右摆动，利用舵片调节杆[32]，[33]可调整聚集水流对水轮机叶片的冲击力。连接梁[5]，[6]分别设置在两只漂浮箱[1]，[2]的前后两端[E，F]，[G，H]处，起到连接稳固定位作用，并在其中间位置[M，N]处设有定位牵引钢绳[10]，[11]，钢绳的另一端固定在岸上[O，P]处并与其连接梁的夹角在45-60度内，以增强其牵引的力度。为了稳定水轮机[7]漂浮箱[1]，[2]在河流中的位置，在其[F’、H’]处设置两根支撑架[14]，[15]，另一端固定在岸上[R，K]处，变速器[13]、发电机[8]、变压器[9]等部分安装固定在岸上，实现船与电分离。传动轴[12]与水轮机[7]轴及变速器[13]、发电机[8]等的轴相连接，使其发电机转速达到每分钟1500转，带动发电机工作发出电来并输入电网，为了适应河流水面高度的变化，传动轴[12]的两端设有万向节结构。

本发明所述的水力发电站，由于采用[1]单架巨型凹面叶片水轮机采集水能量。[2]漂浮箱前端加设导流舵片及导流挡板，以利于水流能量的聚集。[3]水轮机与发电机及变压器等分离设置固定安装，将电器部分设置在岸上固定，这对安全生产上可起到有效的予防作用等的技术设计与结构，对完善最经济环保的无坝、无渠、无堰型的水上漂浮式水力发电船站，对进一步实施开发利用最经济环保的无坝、无渠、无堰型水上漂浮式水力发电站将起到积极的推动作用。

附图说明；

图一为本发明俯视效果说明图，

图二为本发明主视平面效果说明图，

图三为本发明左视效果说明图。

Claims

一，自然河流直接冲击式单轮巨型凹面叶片水轮机水力发电站，其特征在于所述的发电站由河中漂浮箱所载的水轮机与河岸上固定着的发电机及变压器等两个部分组成，水轮机由分设在其两侧的漂浮箱所载浮，漂浮箱的前端设置有导流舵片，水轮机的叶片为巨型叶片，巨型叶片的外形为凹面形。

二，根据权利要求一所述，其特征在于水轮机与漂浮箱设置于河中，发电机及变压器设置固定在河岸上。

三，根据权利要求一所述，其特征在于水力发电站的水轮机为单轮巨型凹面形叶片。

四，根据权利要求一所述，其特征在于巨型凹面形叶片的形状为曲线形。

五，根据权利要求一所述，其特征在于巨型凹面形叶片的形状为U字形。

六，根据权利要求一所述，其特征在于巨型凹面形叶片的形状为梯形。

七，根据权利要求一所述，其特征在于导流舵片在调节杆的控制下可以左右摆动。

八，根据权利要求一所述，其特征在于两漂浮箱间底部为开放式水流通道。

九，根据权利要求一所述，其特征在于水轮机的传动轴为万向节连接结构。

十，根据权利要求一所述，其特征在于两漂浮箱的内侧设置有导流挡板。