CN104454303A - 一种低水头水动力发电装置 - Google Patents

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宋云峰
杨利方
刘忠孝
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Abstract

本发明涉及一种低水头水动力发电装置，其特征是：沿河床通过支架固定有水轮轴，水轮轴套接水轮，水轮轴与水轮为一体式结构；水轮轴通过升降调节单元托固定，使水轮下端浸入在河水中；水轮轴连接变速机构，变速机构与发电机组连接；河床上端的上位水向河床下端流动，冲击水轮转动，水轮带动水轮轴转动；水轮轴连接的变速机构与水轮轴一起转动，变速机构将水轮低速转动调节到高速转动，带动发电机组工作，由发电机组输出交流电压供给负载。以便在水位差较小的地域也能方便的进行发电。

Description

一种低水头水动力发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别是一种低水头水动力发电装置。
背景技术
传统的水动力发电都需要水源有足够的水位差，通过高水头冲击力带动水轮机发电机组发电，然而现有的水资源利用已接近极点，而人们对能源的需求特别是绿色能源的需要确不断增加。
在我国，长江是中国第一大河，在世界上位列第三，干流全长六千三百多公里，经青藏高原、云南、四川、湖北、湖南、江西、安徽、江苏等省区，注入东海，沿途汇集了七百多条支流，流域面积达一百八十多万平方公里。
黄河仅次于长江,是中国第二大河，干流全长5464千米，流经青海、四川、甘肃、宁夏、绥远、陕西、山西、河南及山东九个省份，成「几〕字形，向东注入渤海，沿途汇集了三十多条主要支流和无数溪川，流域面积达七十五万多平方公里。
长江只有三峡发电站和葛洲坝发电站，黄河上就多了有龙羊峡,李家峡,公伯峡,拉西瓦,苏只,直岗拉卡,康扬水电站,尼那水电站,积石峡水电站,刘家峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡、三门峡,小浪底等等。
相比较长江和黄河流经的地域，少许的发电站显得太少，其中的主要原因还是上述的水位差不够，使充足的水资源不能开发利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种低水头水动力发电装置，以便在水位差较小的地域也能方便的进行发电。
本发明的目的是这样实现的，一种低水头水动力发电装置，其特征是：沿河床通过支架固定有水轮轴，水轮轴套接水轮，水轮轴与水轮为一体式结构；水轮轴通过升降调节单元托固定，使水轮下端浸入在河水中；水轮轴连接变速机构，变速机构与发电机组连接；河床上端的上位水向河床下端流动，冲击水轮转动，水轮带动水轮轴转动；水轮轴连接的变速机构与水轮轴一起转动，变速机构将水轮低速转动调节到高速转动，带动发电机组工作，由发电机组输出交流电压供给负载。
所述的升降调节单元托被限位在限位滑道内，限位滑道下端是升降调节单元，限位滑道和升降调节单元在支架构成的U型槽内，升降调节单元控制升降调节单元托升降，使升降调节单元托在限位滑道内滑动；通过升降调节单元的伸缩杆上下移动使水轮侵入在河水中。
所述的水轮轴与水面距离通过在河面上方安装超声测距传感器检测。
所述的变速机构与水轮分置在升降调节单元托两端，变速机构同时起到平衡水轮的作用。
所述的变速机构包括一个主动齿轮和从动齿轮组；从动齿轮组连接发电机组。
所述的支架整体为等腰三角形机构，U型槽在等腰三角形机构中心线上。
所述的支架由两个相同结构直角三角形背靠背连接构成，背靠背之间由U型槽支架体连接。
所述的水轮采用水斗式结构或斜击式结构。
所述的支架为双支架，分置于河床两岸，水轮轴两端连接在支架上，水轮轴一端套接有变速机构。
所述的支架为双支架，分置于河床两岸，水轮轴两端连接在支架上，水轮轴两端分别套接有变速机构，变速机构与发电机组连接；河床上端的上位水向河床下端流动，冲击水轮转动，水轮带动水轮轴转动；水轮轴连接的变速机构与水轮轴一起转动，变速机构将水轮低速转动调节到高速转动，带动发电机组工作，由发电机组输出交流电压供给负载；所述的水轮的直径大于水轮的长度，水轮轴低于水面。
本发明的优点是：本发明通过在落差小的江、河边上安装升降调节单元托，水轮轴通过升降调节单元托固定，水轮轴套接水轮，水轮轴与水轮为一体式结构；使水轮下端浸入在河水中；水轮轴与变速机构连接，变速机构与发电机组连接；河床上端的上位水向河床下端流动，冲击水轮转动，水轮带动水轮轴转动；水轮轴连接的变速机构与水轮轴一起转动，变速机构将水轮低速转动调节到高速转动，带动发电机组工作，由发电机组输出交流电压供给负载。虽然整体水位落差小，但上位水受无限远上游水的连续作用，其冲击力很大。它为同于一般的水位落差小，因为一般的水位落差小不通带动较大负载的水轮。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例1总体效果示意图；
图2是本发明实施例1的示意图；
图3是本发明实施例2的总体效果示意图；
图4是本发明实施例2的总体效果示意图。
图中，1、河床；2、上位水；3、水轮；4、水轮轴；5、支架；6、发电机组；7、U型槽；8、限位滑道；9、河水；10、升降调节单元托；11、升降调节单元；12、变速机构。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，沿河床1通过支架5固定有水轮轴4，水轮轴4套接水轮3，水轮轴4与水轮3为一体式结构；水轮轴4通过升降调节单元托10固定，使水轮3下端浸入在河水中；水轮轴4与变速机构12连接，变速机构12与发电机组6连接；河床1上端的上位水2向河床1下端流动，冲击水轮3转动，水轮3带动水轮轴4转动；水轮轴4连接的变速机构12与水轮轴4一起转动，变速机构12将水轮3低速转动调节到高速转动，带动发电机组6工作，由发电机组6输出交流电压供给负载。
如图2所示，升降调节单元托10被限位在限位滑道8内，限位滑道8下端是升降调节单元11，限位滑道8和升降调节单元11在支架5构成的U型槽7内，升降调节单元11控制升降调节单元托10升降，使升降调节单元托10在限位滑道8内滑动；通过升降调节单元11的伸缩杆上下移动使水轮侵入在河水9中。
由于河床1水位会随时间、季节变化，而侵入河水9的水轮3轴与水面距离直接影响着发电效果，因此不断通过检测水轮3轴与水面距离，通过调节机构控制水轮3轴与水面距离在合理距离，就能最大限度的提高发电效率。
水轮3轴与水面距离通过在河面上方安装超声测距传感器，通过间隔测距方式，获取水轮3轴与水面距离。
变速机构12与水轮3分置在升降调节单元托10两端，变速机构12同时起到平衡水轮3的作用。
变速机构12包括一个主动齿轮和从动齿轮组；从动齿轮组连接发电机组。
支架5整体为等腰三角形机构，U型槽在等腰三角形机构中心线上。等腰三角形有利于结构平稳。
支架5由两个相同结构直角三角形背靠背连接构成，背靠背之间由U型槽7支架体连接，这种结构有利于运输和现场安装。
水轮3采用水斗式结构或斜击式结构或现有的其它方式。
实施例2
如图3所示，支架5为双支架，分置于河床1两岸，水轮轴4两端连接在支架5上。水轮轴4套接水轮3，水轮轴4与水轮3为一体式结构；水轮轴4通过升降调节单元托10固定，使水轮3下端浸入在河水中；水轮轴4连接有变速机构12，变速机构12与发电机组6连接；河床1上端的上位水2向河床1下端流动，冲击水轮3转动，水轮3带动水轮轴4转动；水轮轴4连接的变速机构12与水轮轴4一起转动，变速机构12将水轮3低速转动调节到高速转动，带动发电机组6工作，由发电机组6输出交流电压供给负载。
实施例3
如图4所示，支架5为双支架，分置于河床1两岸，水轮轴4两端连接在支架5上。水轮轴4套接水轮3，水轮轴4与水轮3为一体式结构；水轮轴4通过升降调节单元托10固定，使水轮3下端浸入在河水中；水轮轴4两端分别套接有变速机构12，变速机构12与发电机组6连接；河床1上端的上位水2向河床1下端流动，冲击水轮3转动，水轮3带动水轮轴4转动；水轮轴4连接的变速机构12与水轮轴4一起转动，变速机构12将水轮3低速转动调节到高速转动，带动发电机组6工作，由发电机组6输出交流电压供给负载。
本发明中，水轮3的直径大于水轮的长度，水轮轴4低于水面。
本发明通过在落差小的江、河边上安装升降调节单元托10，水轮轴4通过升降调节单元托10固定，水轮轴4套接水轮3，水轮轴4与水轮3为一体式结构；使水轮3下端浸入在河水中；水轮轴4与变速机构12连接，变速机构12与发电机组6连接；河床1上端的上位水2向河床1下端流动，冲击水轮3转动，水轮3带动水轮轴4转动；水轮轴4连接的变速机构12与水轮轴4一起转动，变速机构12将水轮3低速转动调节到高速转动，带动发电机组6工作，由发电机组6输出交流电压供给负载。虽然整体水位落差小，但上位水受无限远上游水的连续作用，其冲击力很大。它为同于一般的水位落差小，因为一般的水位落差小不通带动较大负载的水轮。
此为，本发明采用自动适应水位变化的升降调节单元托10。能保障系统总体处在较佳的工作状态，使水轮3受上游冲击力最大。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.一种低水头水动力发电装置，其特征是：沿河床（1）通过支架（5）固定有水轮轴（4），水轮轴（4）套接水轮（3），水轮轴（4）与水轮（3）为一体式结构；水轮轴（4）通过升降调节单元托（10）固定，使水轮（3）下端浸入在河水中；水轮轴（4）连接变速机构（12），变速机构（12）与发电机组（6）连接；河床（1）上端的上位水（2）向河床（1）下端流动，冲击水轮（3）转动，水轮（3）带动水轮轴（4）转动；水轮轴（4）连接的变速机构（12）与水轮轴（4）一起转动，变速机构（12）将水轮（3）低速转动调节到高速转动，带动发电机组（6）工作，由发电机组（6）输出交流电压供给负载。
2.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的升降调节单元托（10）被限位在限位滑道（8）内，限位滑道（8）下端是升降调节单元（11），限位滑道（8）和升降调节单元（11）在支架（5）构成的U型槽（7）内，升降调节单元（11）控制升降调节单元托（10）升降，使升降调节单元托（10）在限位滑道（8）内滑动；通过升降调节单元（11）的伸缩杆上下移动使水轮侵入在河水（9）中。
3.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的水轮轴（4）与水面距离通过在河面上方安装超声测距传感器检测。
4.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的变速机构（12）与水轮（3）分置在升降调节单元托（10）两端，变速机构（12）同时起到平衡水轮（3）的作用。
5.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的变速机构（12）包括一个主动齿轮和从动齿轮组；从动齿轮组连接发电机组。
6.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的支架（5）整体为等腰三角形机构，U型槽在等腰三角形机构中心线上。
7.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的支架（5）由两个相同结构直角三角形背靠背连接构成，背靠背之间由U型槽（7）支架体连接。
8.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的水轮（3）采用水斗式结构或斜击式结构。
9.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的支架（5）为双支架，分置于河床（1）两岸，水轮轴（4）两端连接在支架（5）上，水轮轴（4）一端套接有变速机构（12）。
10.根据权利要求1所述的一种低水头水动力发电装置，其特征是：所述的支架（5）为双支架，分置于河床（1）两岸，水轮轴（4）两端连接在支架（5）上，水轮轴（4）两端分别套接有变速机构（12），变速机构（12）与发电机组（6）连接；河床（1）上端的上位水（2）向河床（1）下端流动，冲击水轮（3）转动，水轮（3）带动水轮轴（4）转动；水轮轴（4）连接的变速机构（12）与水轮轴（4）一起转动，变速机构（12）将水轮（3）低速转动调节到高速转动，带动发电机组（6）工作，由发电机组（6）输出交流电压供给负载；所述的水轮（3）的直径大于水轮的长度，水轮轴（4）低于水面。
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