CN107201983A - 一种抽水蓄能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能发电装置，旨在提供一种可提高放水发电效率，使其达到放水发电量等于或大于抽水用电量，其技术方案的要点是：将从上至下（从下至上）的管道由单道改为来回三道或多道，即往下再往上再往下等多个来回，不管来回往复多少次仍是一个入口和一个出口，并在管道中安装水轮机单个、双个或多个；以单个水轮机为单位将管道相应处的横断面其中內部中心一部分和外围占周线少量角度断开一定长度，用于未安装螺旋管和叶片的主轴伸出管道之外，在露出段的上下或称前后分别套装轴承和轴承座，两轴承座之间相互隔开处的主轴上加装有传动轮用于输出或输入动力，由此实现管道越长和水轮机越多发电量就相应越大。

Description

一种抽水蓄能发电装置
技术领域
本发明涉及将水从低处抽到高处暂存，到时再放出往下流动用于推动水轮机带动发电机的一种装置。
背景技术
依据现有技术，发电厂所发出的电能必须随发随用而不能储存，而用户在一天二十四小时中用电很不均衡，若频繁地开机停机及增减负荷不利于火电厂和核电厂机组的经济性和安全性，其解决之道是当电网上出现电能供大于求即用电低谷时，启动抽水机抽水，即将电能以水能的形式储存起来，待用电高峰即电厂的电能供不应求时再放水发电，不管扬程即水头高低，从管道放下来的水流在进入厂房后才能推动水轮机带动发电机运转，依据现有技术用1个千瓦的电能抽水最多能发出0.75千瓦的电能，即因磨擦阻力损失了四分之一。但由于峰电的电价远高于谷电，使得抽水蓄能仍然有利可图。
发明内容
本发明为克服上述不足，旨在提高放水发电效率，使其达到放水发电量等于或大于抽水用电量，釆用以下技术方案予以实现。
依据“帕斯卡”定律，将同一根管子的中间某一处或多处放低，并从其中一端顶头注入液体比如水，当水停止流动时，必然是两头水位处于持平状态，若将出水一头放低、进水一头提高并不断注入，结果定然是低的一头不断排出，只要通道断面一致，其进水量与出水量完全相等和流速相同。即不管中途转弯多少都不会改变其流量和流速。本发明打破常规：将从上至下（从下至上）的管道由单道改为来回三道或多道，即往下再往上再往下等，不管来回往复多少次仍是一个入口和一个出口，并在管道中安装水轮机单个、双个或多个，每单个水轮机在运转中可带动一台发电机，在管道中安装的水轮机其发出的电能为多出来的，因为它不会影响管道出口的流量与流速。只要将水轮机中心的主轴其中一头一定长度伸出管道外并加装传动轮用于输出动力即可，传动轮的两头相互隔开一定尺寸各安装一个内含轴承的轴承座用于主轴的定位，管道内外之间的主轴位套上水封以防漏水。
具体做法为：当使用螺旋式水轮机时，位于正中心的主轴一定长度上的外缘套装有两头密封的筒管称为螺旋管，若干片螺旋叶片彼此相连其内缘安装在螺旋管的外围，其外缘与管道内壁保持较小的间隙，以在转动中互不相贴为准，水流在流动中从螺旋管外缘之外每相邻的两螺旋叶片间距中通过，水流为主动、叶片为被动促其运转，同样多的水在通过中距旋转中心越远其推力相应越大，其原由是借助了省力杠杆之力。以单个水轮机为单位将管道相应处的横断面其中內部一部分和外围占周线少量角度断开一定长度，用于未安装螺旋管和螺旋叶片的主轴伸出管道之外，在露出段的上下或称前后分别套装轴承和轴承座用于定位，两轴承座之间相互隔开处的主轴上加装传动轮用于输出动力，此处段的管道由内外双层组合，水流从內外双层管壁之间通过。螺旋叶连及螺旋管与中心主轴在运转中让位于水流通过并超越，使水流减少转弯，叶片转动或不转动其通道既不会减小、也不会增大，因此水轮机的存在对水流不会造成任何影响。
水流在快速流动中势必形成带动水轮机做同方向移位的趋势，但由于有径向轴承和推力轴承的存在、使其移位成为不可能即阻止了其移位，依据水流推力的大小其轴承会相应形成磨擦阻力，必须以损失一定能量做为代价，为减轻其磨擦阻力，依据磁铁在水中其磁性不变原理，而在螺旋管的两端顶头平面与支承盘之间彼此加装一动一静（支承盘为静）相互排斥的磁铁用于定位，由此阻止了螺旋叶及螺旋管和主轴的纵向移位趋势，并克服了在水中安装轴承易被腐蚀和不便更換的不足。
应用于抽水蓄能电站中的可逆式机组具备两种工况：即正转时由动力带动用于抽水，反转时由水流推动用于放水发电而更方便，同一管道既可用于抽水往上、又可用于放水往下，只要将输水管道上端从储水池即水库的大垻上（高于储水池水位）超越，并在该处设置加水口，同时将管道安装成二合一或三合一的可开合式，即抽水时断开、让出口高于水平面，放水时合拢、让入口位于水池底层，停流时在水的压力下其入口被自动关闭，放水时在水的吸力下其入口自动打开（现有技术），抽水时进入水位下的管道被断开而停止使用，放水时合上并往整个管道中注滿水，然后开启开关即可流动。这样在抽水过程中同样可促使安装在管道中的水轮机反方向运转，只要借助两齿轮啮合改变方向同样可用于驱动发电机，所发出的电能完全是多出来的。
综上所述，本发明其技术方案的要点是：将从上至下（从下至上）的管道由单道改为来回三道或多道，即往下再往上再往下等多个来回，不管来回往复多少次仍是一个入口和一个出口，并在管道中安装水轮机单个、双个或多个；在螺旋管的两端顶头平面与支承盘之间彼此加装一动一静相互排斥的磁铁；以单个水轮机为单位将管道相应处的横断面其中內部中心一部分和外围占周线少量角度断开一定长度，用于未安装螺旋管和叶片的主轴伸出管道之外，在露出段的上下或称前后分别套装轴承和轴承座，两轴承座之间相互隔开处的主轴上加装有传动轮，此处段的管道由内外双层组合。
本发明的有益效果是可实现用较少的电能抽水而获得较多的发电量，其原由是可将管道上下往返多次，直到所需要为止，每增加一台水轮机便可相应增加发电量，这种增加是没有止境的，不会因管道的增长和水轮机的增多而影响水的流量与流速。
附图说明
图1是本发明其结构与做功原理示意图；
图2是露出在管道之外并安装有传动轮的水轮机主轴部位和双层管道与传动轮横断面展示图；
图3是用于安放磁铁的支承盘平面展示图；
图4是由安装在螺旋管上的单线左旋螺旋叶片所组成的水轮机其结构与做功原理示意图；
图5是双线右旋螺旋叶片与螺旋管组合为一体的其结构主视图。
图6是抽水往上和放水往下共同使用的输水管其结构与做功原理示意图；
图7是在图6的基础上加装了一个进水管用于放水发电其结构与做功原理示意图。
具体实施方式
下面结合各附图做更进一步的阐明。
参照图1至图4，为便于在水轮机主轴4的前端一定长度的前后安装內含轴承的轴承座5用于水轮机的定位，以及在两轴承座之间的主轴上安装传动轮用于输出动力，以单个水轮机为单位将管道相应处的横断面其中內部中心一部分和外围周线少量角度断开一定长度形成缺口，用于未安装螺旋管和叶片的主轴段伸出管道外，在露出段的上下套装轴承和轴承座5及传动轮6，此处段的管道由内外双层组合成带缺口的双层环形筒管9，水流从內外双层管壁之间通过。为减轻因水轮机随水流的流动方向移位所加重轴承在运转中的磨擦阻力，而在每个水轮机其螺旋管的后端平面与静止的后支承盘中部相应处分别加装相互排斥的动磁铁13和静磁铁14、及前端平面与前支承盘分别加装相互排斥的静磁铁11和动磁铁12。其做功原理为：水库1中的水顺输水管道2按箭头17流动，在快速流动中推动由左旋螺旋叶片15和螺旋管3及中心主轴4所组成的水轮机运转，从而带动安装在主轴上的传动轮6做同步运转，借助传动带8将主轴上的传动轮6和发电机中轴上的传动轮7环绕套合，由此带动发电机（图中未示出）运转而做功。
参照图5，同一螺旋管3的外缘周线长度上安装有双线右旋螺旋叶片16，彼此其起点和终点在周线上为等距离排列，即相互距离180°，除效率有所不同外，其做功原理不变。
参照图6和图7，输水管2中安装了若干个水轮机（图中未示出），抽水时水流往上超越输水管2后进入大垻17里边被储存；放水时在输水管2的上端出口借助连接盘21合上进水管20，将下位开关19关闭，并从加水口18向管内注滿水后再密封，开启开关19在水流的吸力作用下其进水管20的入口开关便自动打开，上边入口不断进入，下边出口不断流出，只要水22的水平面不低于进水管的入口就不会断流。由此实现不管是抽水还是放水都能促使管道中的水轮机运转，并且对水流不会形成阻力。

Claims (3)

1. 一种抽水蓄能发电装置，使用同一管道借助动力将水输送到高处储存，到时再下放用于发电，其特征是：将从上至下（从下至上）的管道由单道改为来回三道或多道，即往下再往上再往下等多个来回，不管来回往复多少次仍是一个入口和一个出口，并在管道中安装水轮机单个、双个或多个。
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能发电装置，其特征是在螺旋管的两端顶头平面与支承盘之间彼此加装一动一静相互排斥的磁铁。
3.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能发电装置，其特征是：以单个水轮机为单位将管道相应处的横断面其中內部中心一部分和外围占周线少量角度断开一定长度，用于未安装螺旋管和叶片的主轴伸出管道之外，在露出段的上下或称前后分别套装轴承和轴承座，两轴承座之间相互隔开处的主轴上加装有传动轮，此处段的管道由内外双层组合。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107939585A (zh) * 2017-11-07 2018-04-20 中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司 蓄能电站综合循环效率运行阶段测试及可研阶段估算方法
CN110261696A (zh) * 2019-06-19 2019-09-20 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 电网电能质量的监测分析系统

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