CN104265549A - 水车式发电机组及电站 - Google Patents

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Guizhou wheel Hydropower Technology Development Co., Ltd.
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罗富强
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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
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Abstract

水车式发电机组及电站，发电机组包括有水车（1）、套装在水车中心转轴（1a）上的主动轮（2）、发电机（6）、套装于发电机中心转轴（6a）上的从动轮（4）、套装于主动轮（2）和从动轮（4）上的传动带（3）。电站包括有构筑于河滩上或者河道一侧的水车运行渠道（8）、构筑于水车运行渠外侧并高于最高洪水位的厂房（7），发电机组的发电机（6）安装于厂房内，水车（1）安装于水车运行渠道下游。本发明可充分利用水能发电，发电成本很低，安全可靠，环保生态。

Description

水车式发电机组及电站
技术领域
本发明属于水能发电技术领域。
背景技术
当今世界，随着经济的快速发展，各国对电能的需求越来越高。火电、油气发电是当今能源的主力，但必须依赖于煤炭、石油、天然气这些不可再生资源，并造成严重的大气环境污染，在石化能源逐步枯竭的趋势下，必须寻找新型能源。为了满足经济发展需要和保护环境，各国都致力于水电、核电、风电、光伏发电等新型能源。但是，传统的水电技术模式，必须淹没大量土地，诱发地质灾害，造成严重的生态破坏，并产生大量移民。核电存在着严重的灾难性隐患。光伏发电实质上也依赖于开采大量的硅矿，硅矿的冶炼也是当今最为严重的污染之一，并且能够提供的电力非常有限，夜间和雨雪阴天不能发电也严重制约其广泛运用。风电发电具有严重不稳定性，且发电成本过高。而江河蕴藏着巨大的能源，永不枯竭，是现在和未来能源发展利用的主要目标之一，采用环保方式开发江河的水能资源，应是未来电力发展的重要方向之一。
发明内容
本发明的目的正是为了解决现有技术的不足，提供一种安全可靠、环保生态、可充分利用水能发电、成本很低的水车式发电机组及电站。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
水车式发电机组，包括有水车、套装在水车中心转轴上的主动轮、发电机、套装于发电机中心转轴上的从动轮、套装于主动轮和从动轮上的传动带。
本发明在发电机转轴上设置有类似于汽车变速器的调速器，保证发动机以一定的额定转速旋转，稳定发电。水车的转轮叶片为弧形叶片或折角叶片或直叶片。水车两侧径向外檐安装有与叶片连为整体的圆环形存水挡板。所述主动轮和从动轮为齿轮或皮带轮；传动带为传动链条或传动皮带。
采用本发明所述水车式发电机组的电站，该电站包括有构筑于河滩上或者河道一侧岸边的水车运行渠道、构筑于水车运行渠外侧并高于最高洪水位的厂房，发电机组的发电机安装于厂房内，水车安装于水车运行渠道下游。
本发明电站在厂房下方位于水车运行渠的一侧构筑有隔离水流的传动室，主要功能是为主动轮和传动带提供较好的运行环境，并便于润滑和检修。在水车运行渠中位于水车上游方向构筑有保证水流高效冲击水车的聚流墙或引水管。在水车运行渠渠的上游设置有引水闸门和漂浮物隔离栅栏。在位于水车运行渠进水口部一侧的河道中构筑有混凝土异形构件或装有石块的钢筋笼组成的过水导流低坝。
本发明所述过水导流低坝为混凝土异形构件或装有石块的钢筋笼组成，直接放置于河道中，将部分水流导向水车运行渠渠，增加水车运行渠的流量和流速；坝体内部和坝体之上可以过水，不会截断河流。
本发明的水车式发电机组及电站至少具有以下优点：
1、是最环保的电站。不会截断河流，不会截断鱼类洄游通道，不会影响鱼类生存环境甚至造成鱼种灭绝，规避了传统水电站造成的重大问题。用混凝土异形构件或装有石块的钢筋笼组成的过水导流低坝，坝体会形成诸多的缝隙和“水涡荡”，为鱼类提供更利于生存的场所，也不影响鱼类上下洄游。不会造成植物种类灭绝，不会改变河道状况，过水导流坝的坝体高度通常低于水面，甚至看不见水坝的存在。
2、是最安全的电站。任何情况下都不会出现溃坝灾害，不会诱发地震，不会导致山体滑坡。 
3、是最节约的电站。这种水电站，就不用截流、围堰修建拦河坝，不用修建导流洞、引水洞、放空洞、排沙洞、泄洪道等电站设施。这种过水导流低坝不会造成有效淹没，不会造成土地损失，不会产生移民，工期特别短，一旦展开施工，枯水期的半年之内即可完工发电。
4、是应用地点最广泛的电站。不仅可以应用于流量不大的河道中，也可以应用于流量很大的河道中；可以在河道上高密度建设水电站，发电能力和效益十分可观。可以应用于已经运行的水电站厂房下游，利用高速的电站尾水发电，深度利用水能资源。
本发明发电成本低、环境适应性强、应用灵活。对于发展清洁能源、改进环境生态、促进经济发展具有重要意义。此外，可以用最低的成本解决贫困山区的用电问题。
附图说明
图1是本发明水车式发电机组及电站的纵立面示意图；
图2是图1的M-M截面图；
图3是水车式发电机组及电站设置在河道中的俯视示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，水车式发电机组，包括有水车1、套装在水车中心转轴1a上的主动轮2、发电机6、套装于发电机中心转轴6a上的从动轮4、套装于主动轮2和从动轮4上的传动带3。在发电机转轴6a上设置有类似于汽车变速器的调速器5，使水车转动将动力传递给发电机之前，先经过调速器调速，保证水车在不同的转速下发电机可以获得相对稳定的额定转速，稳定发电。水车的转轮叶片为弧形叶片或折角叶片或直叶片。水车两侧径向外檐安装有与叶片连为整体的圆环形存水挡板13。所述主动轮2和从动轮4可为齿轮或皮带轮；对应的传动带3可为传动链条或传动皮带。
水车采用弧形叶片或折角叶片，目的是更高地利用流速能和重力能；当具有一定速度的水流冲击叶片时，冲击力可以使水车旋转；同时，由于水车的叶片是弧形或者折角的或者平板的，并且水车叶片的侧面有与叶片垂直的圆环形存水挡板13，被冲击的叶片可以存水，当存水的叶片转动到底部时，叶片上的短时存水自动倒出。水车的一侧存水而另一侧无水，就会因为水的重力对水车产生很大的扭矩，可以加速水车的旋转；双重合力之下，水车的旋转动能更大。
如图1、图2、图3所示，采用本发明水车式发电机组的电站，包括有构筑于河滩上或者河道一侧的水车运行渠道8、构筑于水车运行渠外侧并高于最高洪水位的厂房7，发电机组的发电机6安装于厂房内，水车1安装于水车运行渠道下游。在厂房7下方位于水车运行渠8的一侧构筑有隔离水流的传动室9。在水车运行渠中位于水车上游方向构筑有保证水流高效冲击水车的聚流墙12或引水管。在水车运行渠渠的上游设置有引水闸门11和漂浮物隔离栅栏10。在河道中构筑有混凝土异形构件或装有石块的钢筋笼组成的过水导流低坝15。过水导流低坝将河道中的大部或者部分水流导流到水车运行渠中，水流冲击水车，冲击力和水车一侧的存水重力合力驱动水车转动，通过主动轮、传动带、从动轮、调速器的联动，带动发电机旋转发电。
为了提高流速能的利用率，一条水车运行渠中可以设置分渠，并列安放多个水车；也可以不设分渠，串联安装多个水车。可以一个水车驱动一台发电机，也可多个水车共同驱动一台发电机，以提高发电能力。
本发明电站的建设方法及发电过程如图3所示，首先在河滩或者河道14一侧岸边建设安装水车运行渠8、聚流墙12或引水管、引水闸门11、漂浮物隔离栅栏10、传动室9和厂房7，厂房必须高于最大洪水水位；然后将水车安装于水车运行渠内预定位置，并安装发电机、传动带、输配电等设备；而后用混凝土异形构件或装有石块的钢筋笼15填塞水车运行渠进水口一侧的河道，形成过水导流低坝，进而将河道中的大部或者部分水流导流到水车运行渠道中，水流冲击水车带动发电机旋转发电，经过输配电系统将电能传输至电网用户。

Claims (10)

1.水车式发电机组，其特征在于，包括有水车（1）、套装在水车中心转轴（1a）上的主动轮（2）、发电机（6）、套装于发电机中心转轴（6a）上的从动轮（4）、套装于主动轮（2）和从动轮（4）上的传动带（3）。
2.根据权利要求1所述的水车式发电机组，其特征在于，在发电机转轴（6a）上设置有调速器（5）。
3.根据权利要求1所述的水车式发电机组，其特征在于，水车的转轮叶片为弧形叶片或折角叶片或直叶片。
4.根据权利要求1所述的水车式发电机组，其特征在于，水车两侧径向外檐安装有与叶片连为整体的圆环形存水挡板（13）。
5.根据权利要求1所述的水车式发电机组，其特征在于，所述主动轮（2）和从动轮（4）为齿轮或皮带轮；传动带（3）为传动链条或传动皮带。
6.采用如权利要求1或2或3或4或5所述水车式发电机组的电站，其特征在于，该电站包括有构筑于河滩上或者河道一侧的水车运行渠道（8）、构筑于水车运行渠外侧并高于最高洪水位的厂房（7），发电机组的发电机（6）安装于厂房内，水车（1）安装于水车运行渠道下游。
7.根据权利要求6所述的电站，其特征在于，在厂房（7）下方位于水车运行渠道（8）的一侧构筑有隔离水流的传动室（9）。
8.根据权利要求6所述的电站，其特征在于，在水车运行渠道中位于水车上游方向构筑有保证水流高效冲击水车的聚流墙（12）或引水管。
9.根据权利要求6所述的电站，在水车运行渠道的上游设置有引水闸门（11）和漂浮物隔离栅栏（10）。
10.根据权利要求6所述的电站，其特征在于，在河道中构筑有混凝土异形构件或装有石块的钢筋笼组成的过水导流低坝（15）。
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