CN101974897B - 漂浮船式槽型叶片负荷可调控水轮机水力发电站 - Google Patents

漂浮船式槽型叶片负荷可调控水轮机水力发电站 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用自然江河水流发电的技术，采用“漂浮船式槽型叶片负荷可调控水轮机”聚集水流动能，使其水流动能转变成机械能，带动发电机发电。用两艘并列漂浮船载水轮机，其横向间隔可以放置下槽型叶片负荷可调控水轮机，用工字钢梁将两船体连接在一起构成一钢性整体结构，通过河岸上固定钢丝牵拉绳及河底锚钢丝牵拉绳的双重牵拉，使其安全稳定的漂浮于自然江河水流之中，聚集水流的冲击动能。将发电机、控制系统与船载水轮机同船漂浮河流中发电技术；或将发电机、控制系统与船载水轮机分开，将其固定在河岸上，通过万向节可伸缩式传动轴，将漂浮船上水轮机的动力转矩传动到发电机的轴上带动发电机发电技术。

Description

漂浮船式槽型叶片负荷可调控水轮机水力发电站
技术领域
本实用新型涉及一种漂浮船式发电站，特别是一种利用自然江河水流动能的漂浮船式水轮机发电站。
背景技术
现有利用自然江河水流冲击漂浮船式水轮机发电技术，其整体功能结构设计不完善，机构设置不合原理，在技术上存在着缺陷与不足。如：现有技术设计不具备水轮机增速、调速功能，不能满足电网工频；现有技术设计无离合装置，不具备调节发电相位角；现有技术设计无动力调控装置，不能实现调节水轮机负荷；有的技术设计无法实现其发电目的，其技术设计不完备，整体功能结构不全。如专利97221864.5、200520139863.3、200710120011.3所涉及的技术方案。
发明内容
本实用新型为了解决现有技术中所存在的缺陷与不足，提出以下技术方案：
该漂浮船式水轮机发电站是在自然江河水流中，利用在漂浮船上设置的槽型叶片负荷可调控水轮机聚集水流动能，使其水流动能转变成机械能，最终带动发电机进行发电。具体内容如下：
将两艘漂浮船并列，在两艘漂浮船的船头和船尾用工字钢连接梁进行固定焊接，两船中间有一定距离，可以放置下一台水轮机，所述水轮机由在两艘漂浮船上分别设置的升降塔架进行支撑，并通过水轮机两边的轴传动齿轮与在两艘漂浮船上分别设置的增速机连接，每艘漂浮船上的增速机通过无极调速离合联轴器与在该漂浮船上的设置发电机连接。这样，一台水轮机带动两台发电机进行发电，实现一拖二式的发电。
上述漂浮船由在河岸上设置的固定钢丝牵拉绳和在河流中设置水下坠底锚钢丝牵绳进行牵引，在双重安全牵拉下保证漂浮船的稳定。
上述水轮机能在两艘漂浮船上设置的升降塔架支撑下做升降移动，当升降机将水轮机向上提升，水轮机的叶片脱离出水面，断开水流冲击，水轮机停止转动，便于安装与维修。当水轮机下降至河水之中，获取水流冲击动能，在水流动能的推动下，水轮机旋转产生转矩，水流动能将转变成水轮机的机械能转矩。
上述水轮机的叶片为槽型，叶片上开设有开口大小可调节的窗口门，调节槽型叶片水流阻力，控制水轮机动力负荷。
发电机发的电经控制电缆传输到控制柜内，经调频、调压、调节负荷、稳频、稳压后可并入电网中。
上述发电机可以采用卧式水轮发电机。
根据江河水流的自然条件，也可采用将发电机、增速机、无极调速离合器、控制柜固定在河岸上，这时船载水轮机的水轮机轴传动齿轮通过万向节伸缩式传动轴，将水轮机的动力转矩传递到增速机上，带动发电机发电。
上述漂浮船式水轮机发电站具有以下有益效果：能利用我国江河水流动能丰富的资源，具有巨大的再利用开发价值，具有取之不尽用之不竭的自然水力动能资源，属于真正的绿色能源；本实用新型推广自然江河水流动能资源再利用发电技术，对节能减排，实现低碳经济，减少煤电比例，将起到积极的有益效果；能控制水轮机动力负荷；利用增速机增加水轮机速度，达到发电机转速要求；通过离和装置设计，具备调节发电相位角。
附图说明
图1：发电机设置在漂浮船上的漂浮船式水轮机发电站结构示意图。
图2：发电机设置在岸上的漂浮船式水轮机发电站结构示意图。
图3：漂浮船式水轮机发电站侧视结构示意图。
图4：漂浮船式水轮机发电站正视结构示意图。
1.前河岸上固定钢丝牵拉绳，2.前工字钢连接梁，3.右漂浮船，4.叶片，5.水轮机，6.右控制柜，7.右控制电缆，8.叶片窗口门，9.右水轮机轴传动齿轮，10.右增速机，11.右无极调速带离合联轴器，12.右发电机，13.后河岸上固定钢丝牵拉绳，14.后工字钢连接梁，15.左发电机，16.左无极调速带离合联轴器，17.左增速机，18.左水轮机轴传动齿轮，19.左升降塔架，20.右升降塔架，21.左控制柜，22.左漂浮船，23.河水下坠底锚钢丝牵拉绳，24.河水下坠底锚，25右升降机，26右水轮机升降塔架斜支架，27.左升降机，28.前水轮机升降塔架侧支架，29.后水轮机升降塔架侧支架，30.左万向节联轴器，31.右万向节联轴器，32.前船岸间隔支撑梁及通道，33.后船岸间隔支撑梁及通道，34.伸缩式传动轴，35.左水轮机升降塔架斜支架，36.左控制电缆，A.右漂浮船的头，B.左漂浮船的头，C.右漂浮船的尾，D.左漂浮船的尾，E.左漂浮船的中心点，F.右漂浮船的中心点。
具体实施方式
如附图1所示：在自然江河水流中，漂浮船式水轮机发电站构成如下：包括右漂浮船3和左漂浮船22，其浮力满足水力发电站的重量承载要求，其横向间隔一定距离，可以放置下水轮机5，在右漂浮船3的A处和左漂浮船22的B处用前工字钢连接梁2将两漂浮船连接在一起，固定焊牢，同时，在右漂浮船3的C处和左漂浮船22的D处用后工字钢连接梁14将两漂浮船连接在一起，固定焊牢，使右漂浮船3和左漂浮船22组合成一钢性整体结构。通过前河岸上固定钢丝牵拉绳1和后河岸上固定钢丝牵拉绳13及河水下坠底锚24钢丝牵拉绳23的双重牵拉，使其安全稳定地漂浮于自然江河水流之中运行，聚集获取水流的冲击动能。
如附图1、附图2和附图3所示：在右漂浮船3的F处设置右升降塔架20，在左漂浮船22的E处设置左升降塔架19，分别在右升降塔架20和左升降塔架19的内侧设有两根竖直、凹槽相对的工字钢导轨，两导轨相对的槽内放置水轮机5的轴承座，其水轮机5轴两端的轴承座与分别与设置在左升降塔架19顶端的左升降机27和右升降塔架20顶端的右升降机25相连接，在左升降机27和右升降机25的作用下，水轮机5可在左升降塔架19和右升降塔架20的导轨上做升降移动。当水轮机5的带有窗口门的槽型叶片4下降至河水之中，获取水流冲击动能，在水流动能的推动下，水轮机5旋转产生转矩，经右水轮机轴传动齿轮9和左水轮机轴传动齿轮18分别传入右增速机10和左增速机17增速，其水流动能转变成水轮机5的机械能转矩。右升降塔架20由前水轮机升降塔架侧支架28和后水轮机升降塔架侧支架29以及右水轮机升降塔架斜支架26进行支撑，左升降塔架19也具有相同的结构支撑。
如图1所示：在水轮机5的槽型叶片4中开设窗口门8，可改变其阻力的大小，用以调节其水轮机5动力负荷，其窗口门8为电动自动控制滑拉门，通过右控制柜6和左控制柜21自动调节窗口门8开口的大小，实现水轮机动力负荷自动调控，满足并网发电上下负荷的技术要求。
如图1所示：水轮机5产生的机械能转矩，分别通过右增速机10和左增速机17增速。右增速机10增速后，经右无极调速离合联轴器11带动右发电机12发电，再经右控制电缆7传输到右控制柜6；左增速机17增速后，经左无极调速离合联轴器16带动左发电机15发电，再经左控制电缆36传输到左控制柜21上。电流在右控制柜6和左控制柜21中调频、调压、调节负荷、稳频、稳压后并网。将其水轮机5的机械能转变成电能。
通过右升降机25和左升降机27将水轮机5向上提升，叶片4脱离出水面，断开水流冲击，水轮机5停止转动，便于安装与维修。
如图1所示：上述实施方式采用的是将右发电机12和左发电机15、右增速机10和左增速机17、右无极调速离合器11和左无极调速离合器16、右控制柜6和左控制柜21设置在右漂浮船3和左漂浮船22上，与船载水轮机同船漂浮河流中，采用一台水轮机带动两台发电机，一拖二式发电。该实施方式适合于河床较宽，水流距离河岸较远的情况。
如图2所示：当河床较窄，水流距离河岸较近时，漂浮船式水轮机发电站可构成如下：固定焊牢的右漂浮船3和左漂浮船22通过前河岸上固定钢丝牵拉绳1和后河岸上固定钢丝牵拉绳13牵拉。这时，采用右发电机12、右增速机10、右无极调速离合器11、右控制柜6与船载水轮机5分开，将其固定在河岸上运行，通过具有左万向节联轴器30和右万向节联轴器31的伸缩式传动轴34，将水轮机5的动力转矩传递到右增速机10上，经右无极调速离合器11带动右发电机12发电。在靠近河岸边的右漂浮船3的船头和船尾分别设置有与河岸相连的前船岸间隔支撑梁及通道32和后船岸间隔支撑梁及通道33。

Claims (6)

1.一种漂浮船式水轮机发电站，将右漂浮船(3)和左漂浮船(22)并列，将右漂浮船(3)的头与左漂浮船(22)的头用工字钢连接梁进行固定焊接，右漂浮船(3)的尾与左漂浮船(22)的尾用工字钢连接梁进行固定焊接，右漂浮船(3)和左漂浮船(22)组合成的钢性整体结构通过前河岸上固定钢丝牵拉绳(1)和后河岸上固定钢丝牵拉绳(13)以及河水下坠底锚钢丝牵绳进行双重牵引；
右漂浮船(3)和左漂浮船(22)中间有一定距离，可以放置下一台水轮机(5)，所述水轮机(5)由在右漂浮船(3)和左漂浮船(22)上分别设置的右升降塔架(20)和左升降塔架(19)进行支撑，右升降塔架(20)和左升降塔架(19)顶端分别设置有右升降机(25)和左升降机(27)，在右升降机(25)和左升降机(27)的共同作用下，水轮机(5)能向上提升离开水面，也能下降到水中，水轮机(5)上的叶片(4)为槽型；
所述水轮机(5)两边的右水轮机轴传动齿轮(9)和左水轮机轴传动齿轮(18)分别与右漂浮船(3)上设置的右增速机(10)和左漂浮船(22)上设置的左增速机(17)连接；
其特征是：右增速机(10)通过右无极调速离合联轴器(11)与右漂浮船(3)上设置的右发电机(12)连接，左增速机(17)通过左无极调速离合联轴器(16)与左漂浮船(22)上设置的左发电机(15)连接，在所述水轮机(5)的叶片(4)上开设有开口大小可调节的窗口门(8)，所述其窗口门(8)为电动自动控制滑拉门。
2.一种漂浮船式水轮机发电站，将右漂浮船(3)和左漂浮船(22)并列，将右漂浮船(3)的头与左漂浮船(22)的头用工字钢连接梁进行固定焊接，右漂浮船(3)的尾与左漂浮船(22)的尾用工字钢连接梁进行固定焊接，右漂浮船(3)和左漂浮船(22)组合成的钢性整体结构通过前河岸上固定钢丝牵拉绳(1)和后河岸上固定钢丝牵拉绳(13)以及河水下坠底锚钢丝牵绳进行双重牵引；
右漂浮船(3)和左漂浮船(22)中间有一定距离，可以放置下一台水轮机(5)，所述水轮机(5)由在右漂浮船(3)和左漂浮船(22)上分别设置的右升降塔架(20)和左升降塔架(19)进行支撑，右升降塔架(20)和左升降塔架(19)顶端分别设置有右升降机(25)和左升降机(27)，在右升降机(25)和左升降机(27)的共同作用下，水轮机(5)能向上提升离开水面，也能下降到水中，水轮机(5)上的叶片(4)为槽型；
其特征是：水轮机(5)通过具有左万向节联轴器(30)和右万向节联轴器(31)的伸缩式传动轴(34)与设置在岸上的右增速机(10)连接，右增速机(10)再经右无极调速离合器(11)与设置在岸上的右发电机(12)连接，在所述水轮机(5)的叶片(4)上开设有开口大小可调节的窗口门(8)，所述其窗口门(8)为电动自动控制滑拉门。
3.根据权利要求1所述的漂浮船式水轮机发电站，其特征是：还包括右漂浮船(3)上的右控制电缆(7)和右控制柜(6)，左漂浮船(22)上的左控制电缆(36)和左控制柜(21)，在所述左发电机(15)发的电经左控制电缆(36)传输到左控制柜(21)内，右发电机(12)发的电经右控制电缆(7)传输到右控制柜(6)内，在右控制柜(6)和左控制柜(21)中经调频、调压、调节负荷、稳频、稳压后可并入电网中。
4.根据权利要求2所述的漂浮船式水轮机发电站，其特征是：还包括设置在岸上的右控制电缆(7) 和右控制柜(6)，在所述右发电机(12)发的电经右控制电缆(7)传输到右控制柜(6)内，在右控制柜(6)中经调频、调压、调节负荷、稳频、稳压后可并入电网中。
5.根据权利要求1或2所述的漂浮船式水轮机发电站，其特征是：所述右升降塔架(20)和左升降塔架(19)的内侧都设有两根竖直、凹槽相对的工字钢导轨，两导轨相对的槽内放置水轮机的轴承座，水轮机(5)两端的轴承座分别与右升降机(25)和左升降机(27)相连接。
6.根据权利要求1所述的漂浮船式水轮机发电站，其特征是：所述右发电机(12)和左发电机(15)为卧式水轮发电机。 
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