CN101886378A

CN101886378A - 一种水力真空发电站

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Publication number: CN101886378A
Application number: CN2010102159090A
Authority: CN
Inventors: 欧开亿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-17

Abstract

一种水力真空发电站，涉及能源领域水力发电部分的新技术新方法，尤其涉及一种水力真空发电技术，它主要由发电管道、管道流水式叶轮水轮发电机、真空处理装置、进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等距排列安装在管道内；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，这时发电管道内产生高速的真空流使管道内N台发电机同时发电。据测算，在同一水力资源条件下，水力真空发电要比传统重力流发电多产生三分之一以上的电能。

Description

一种水力真空发电站

技术领域一种水力真空发电站，它涉及能源领域的水力发电部分的新技术、新方法，尤其涉及一种水力真空发电技术、方法。

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涡轮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技术与模式的不足。

发明内容一种水力真空发电站(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叶轮水轮发电机，它通过管道集群式发电，充分利用和节省了大量流水力能，解决了传统的涡轮水轮机单机发电模式使水力能和机械力能大量损耗以及利用水力能严重不足的课题；2、通过管道真空流发电，解决了传统重力流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。

一、本发电站的技术原理概述：本发电站是一种运用低能做功的管道流水式叶轮水轮发电机和管道虹吸流原理共同实现管道真空流体力能集群发电的新技术、新原理。其核心技术在于：(一)使用新型叶轮水轮发电动力装置技术，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)；(二)使用管道集群式水力发电技术，据流体力学原理知道，管道中水的每个点的水流截面(简称点面)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；本发电站通过使用低能量做功的流水式水轮发电机集群式发电技术，就是科学地将水流体中各点面的能量分解成均等的若干能量段，将这些每段点面能量有机地收集和叠加起来，而不是只利用最后一个点面的能量发电；(三)使用管道真空水力发电技术，由真空流代替动力流发电，解决了流水阻力耗能问题，使流水力能得到成倍利用。

二、本发电站的结构：本电站主要由发电管道、N台管道流水式叶轮水轮发电机、进水口液压开关阀门、出水口开关阀门、真空处理装置(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)设置真空充灌水口处理装置，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等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)设置真空充灌水口处理装置；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，可视实际需要而定)，N台管道流水式叶轮水轮发电机按设计距离均等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，这时发电管道低端处产生巨大的牵引力，这种强大的真空流流体力能带动发电管道内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。

四、本发电站各组成部分的结构与功能：

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同时发电的地方；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(要高于进水水源水面)设置真空充灌水处理装置，并将其充贯满水，确保其牢固密封和绝对真空；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不变，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。管道连接和安装发电机时一定要使管道的绝对密封和牢固以确保管道真空。

2、管道流水式叶轮水轮发电机：是本发电站的专用动力及发电装置，它主要由叶轮式水轮机、转轴、防水型发电机、带有进水口和出水口的特别发电管道、管道口法兰、管道内部固定装置、防水的电能输出装置等部分组成。水轮机是动力装置，水叶轮为扁型的螺旋式叶轮，叶轮一般为3片或5片或7片或9片或11片(单数片)组成，具体叶轮片数视管道直径大小而定，水轮机的叶轮以迎水叶面向进水口方向安装在特制发电管道的管道口处，其转轴与发电机转轴共用。

特制发电管道是固定水轮机和发电机并让水流通过的发电装置，有进水口和出水口，并有管口法兰，有固定水轮机装置和固定发电机装置以及防水电能输出装置，在安装发电机的管道中间处，特制成大肚凸出形状，其加大幅度的尺寸为发电机横截面直径尺寸等大，管道出口处收缩成与进水口等大。水轮机的进出接口管径与管道的管径要等大，要求通过管道内的水流速要大于或等于1m/s，流速越大越好。

管道式叶轮水轮发电机，它是在具备进水口和出水口的特制发电管道内，安装一种叶轮式水轮机，它由单数叶片叶轮组成，水轮机安装在特制发电管道的进水口方向的管道口位置处，发电机安装在特制发电管道凸出管道的中间位置处，水轮机转轴与发电机转轴为同一转轴，当水流通过时带动水轮机做功，发电机同步发电。另外，发电机选用水下防水型220至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、管道真空处理装置：这是能否让发电管道实现真空虹吸流发电的关键一环；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)设置真空充灌水处理装置；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、出水口开关阀门等都是本发电站不可缺少的重要组成部分。

五、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集群式发电技术，在同样的水力资源条件下，所产生的电能要比传统的重力流发电的电能成倍增大，造价的成本低，外部环境条件要求不高，破坏生态少，是改造旧水电站增加效能和开发新水电站减少能耗的较佳技术方案，其表现在：1、由真空流发电代替重力流发电模式；2、由叶轮式水轮机动力代替涡轮式水轮机动力做功模式；3、由低能做功的叶轮水轮发电机集群式发电代替耗能较大的涡轮水轮发电机单机发电的模式。

附图说明本发电站的平面图，见附图：

①为发电管道、②为管道式叶轮水轮发电机、③为进水口液压开关阀门、④为出水口开关阀门、⑤为管道真空处理装置(可关闭的充灌水口)、⑥为电能管理与输出。

具体实施方式根据本发电站的结构及工作原理，它可有多种实施形式：1、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；2、管道式叶轮水轮发电机，可从进水口开始按一定等距在高位处安装使用，也可避开落差高空将管道延长至较平缓的地方安装使用；3、可在各种管道输水工程中使用(在输水水源处进行管道真空处理后即妥)。

Claims

1.一种水力真空发电站，它主要由发电管道、N台管道流水式叶轮水轮发电机、进水管口液压开关阀门、出水管口开关阀门、管道真空充灌水口处理装置、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，将发电管道的进水管口与高位水源任何某一个部位连接，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，N台管道流水式水轮发电机按设计距离均等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，这时发电管道低端处产生巨大的牵引力，这种强大的真空流流体力能带动发电管道内N台流水式水轮发电机同时发电。

2.一种水力真空发电站的建造方法，它主要由发电管道、N台管道流水式叶轮水轮发电机、进水管口液压开关阀门、出水管口开关阀门、管道真空充灌水口处理装置、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(高于进水水源水面)设置真空充灌水口处理装置，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等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，经关闭进、出水管口阀门，进行发电管道的真空处理，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，这时发电管道低端处产生巨大的牵引力，这种强大的真空流流体力能带动发电管道内N台流水式水轮发电机同时发电。

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，即涉及一种管道集群式发电技术的应用方法，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和发电管道组成，其特征是，N台水轮发电机按设计间隔等距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，连结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真空密封、牢固。