CN107288804A - 一种环境友好的水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环境友好的水力发电装置，包括前置聚流罩、涡轮发电机构和后置散流罩；所述前置聚流罩设置在涡轮发电机构前端，且前置聚流罩为从前至后逐渐收窄的漏斗形结构，所述后置散流罩设置在涡轮发电机构后端，且后置散流罩为从前至后逐渐放宽的漏斗形结构，前置聚流罩的窄口部与后置散流罩的窄口部配合形成窄口通道，涡轮发电机构设置在窄口通道内。该环境友好的水力发电装置，在同等发电能力的情形下，由于无需建筑水坝、拦蓄河水，只取用河道中的部分水流，滞留程度较小，对通航、生物洄游影响较小，且该水力发电装置对自然景观和经济活动所造成的影响较小。

Description

一种环境友好的水力发电装置
技术领域
本发明涉及水力发电设备技术领域，具体是一种环境友好的水力发电装置。
背景技术
传统水力发电工程大多需要筑起高水坝拦河蓄水，发电机组位于坝体上。这样不但对水力发电河道的选取有苛刻的要求，更常常对所在地生态环境造成严重的影响，甚至出现水库淹没原本是旱地区域的问题，并由此造成自然景观改变，林地、耕地减少，生物栖息地破坏，以及水源污染等问题。同时，建筑坝体也增大了水电开发的成本。此外，坝体的安全性与发电时水流产生的巨大噪音也是不容忽视的问题。这些因素使得人们在考虑发展水电这一清洁能源时往往要经过一番深思熟虑的论证，而通过论证的适宜水力发电的地点需要满足严格的条件，因此，大量河水流速较快的河段因生态、安全、技术条件、建设成本等种种原因被列为不适宜发展水电的河段，造成了无法开发这类潜在的适合开发水电的河段的局面。我们需要用一种可以尽可能彻底地规避上述问题的环境友好的水力发电装置来开发这些具有开发潜力的水力资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境友好的水力发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环境友好的水力发电装置，包括前置聚流罩、涡轮发电机构和后置散流罩；所述前置聚流罩设置在涡轮发电机构前端，且前置聚流罩为从前至后逐渐收窄的漏斗形结构，所述后置散流罩设置在涡轮发电机构后端，且后置散流罩为从前至后逐渐放宽的漏斗形结构，前置聚流罩的窄口部与后置散流罩的窄口部配合形成窄口通道，涡轮发电机构设置在窄口通道内；所述环境友好的水力发电装置，还包括电力传输线路，电力传输线路连接至涡轮发电机构。
作为本发明进一步的方案：所述涡轮发电机构包括涡轮机定子和涡轮机转子，涡轮机定子设置在涡轮机转子前侧，涡轮机定子上均匀间隔设置有多个导流叶片，涡轮机转子上均匀间隔设置有多个转子叶片。
作为本发明再进一步的方案：所述前置聚流罩内侧迎水面涂有超疏水喷剂层。
作为本发明再进一步的方案：所述前置聚流罩的宽口部截面积与窄口部截面积的比值大于20。
作为本发明再进一步的方案：还包括隔离网，所述隔离网设置在前置聚流罩前端。
作为本发明再进一步的方案：所述隔离网为中间向前凸起的锥形结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该环境友好的水力发电装置，在同等发电能力的情形下，由于无需建筑水坝、拦蓄河水，只取用河道中的部分水流，滞留程度较小，对通航、生物洄游影响较小，且该水力发电装置对自然景观和经济活动所造成的影响较小；
2、该环境友好的水力发电装置，在同等发电能力的情形下，由于无需建坝，其生产、安装、运营成本较小，在生产工艺成熟的前提下，其预期寿命与传统发电机组大致相当，其固定载体选取灵活，可以是桥墩、水中平台等，而不像目前普遍使用的水力发电装置一样只能固定在坝体上；
3、该环境友好的水力发电装置，通过对涡轮能够长期承受的流速以及水流深度等的评估，可灵活选取前置聚流罩和后置散流罩的型号与形状，这种装置可以适应很宽泛的水流速率和深度，可以在不同河道等水体中工作，这些水体既包括大江大河、洋流潮汐，也包括具有一定宽度、深度与流速的中小河流，以及洋流潮汐，从而有效利用一般不适合修建水坝的洋流潮汐的水能。
附图说明
图1为环境友好的水力发电装置的主视剖面示意图。
图2为环境友好的水力发电装置的俯视剖面示意图。
图3为环境友好的水力发电装置中涡轮发电机构的结构示意图。
图4为本发明环境友好的水力发电装置在普通宽深直河道并排式布局俯视剖面示意图。
图5为本发明环境友好的水力发电装置在桥墩附近水中平台处的布局主视剖面示意图。
图6为本发明环境友好的水力发电装置在桥墩附近水中平台处的布局主视剖面示意图。
图中：1-隔离网、2-前置聚流罩、3-涡轮机定子、4-涡轮机转子、5-后置散流罩、6-电力传输线路、7-水流方向、8-导流叶片、9-转子叶片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-6，一种环境友好的水力发电装置，包括前置聚流罩2、涡轮发电机构和后置散流罩5；所述前置聚流罩2设置在涡轮发电机构前端，且前置聚流罩2为从前至后逐渐收窄的漏斗形结构，所述后置散流罩5设置在涡轮发电机构后端，且后置散流罩5为从前至后逐渐放宽的漏斗形结构，前置聚流罩2的窄口部与后置散流罩5的窄口部配合形成窄口通道，涡轮发电机构设置在窄口通道内，水流流入前置聚流罩2，随着前置聚流罩2的收窄，水流流速逐渐增加，经过加速后的水流流经窄口通道，并驱动窄口通道内的涡轮发电机构进行发电，流过窄口通道的水流进入后置散流罩5内，水流在后置散流罩5内发散、减速，并重新汇入外界水流中；所述涡轮发电机构包括涡轮机定子3和涡轮机转子4，涡轮机定子3设置在涡轮机转子4前侧，涡轮机定子3上均匀间隔设置有多个导流叶片8，涡轮机转子4上均匀间隔设置有多个转子叶片9，水流进入涡轮发电机构后，首先被涡轮机定子3上的导流叶片8进行导流，经过导流后的水流冲击涡轮机转子4上的转子叶片9，实现发电；所述前置聚流罩2内侧迎水面涂有超疏水喷剂层，在长期使用过程中，用于减小水流所受的阻力，从而减少前置聚流罩2所受到的冲击，延长使用寿命；所述前置聚流罩2的宽口部截面积与窄口部截面积的比值大于20，从而即便是流速较慢的平静的水流流经该前置聚流罩2后也会被加速为速度大于10米每秒的快速水流，降低了该水力发电装置对流速的要求；所述环境友好的水力发电装置，还包括隔离网1，所述隔离网1设置在前置聚流罩2前端，用于拦截水流中的固体异物，一起到保护作用，本实施例中，优选的，所述隔离网1为中间向前凸起的锥形结构，当水流流经隔离网1时，水流所携带的固体异物将顺着隔离网1表面向两侧滑走，从而避免该水力发电装置出现堵塞；所述环境友好的水力发电装置，还包括电力传输线路6，电力传输线路6连接至涡轮发电机构，涡轮发电机构所产生的电能通过电力传输线路6输出。
本发明的工作原理是：所述环境友好的水力发电装置，水流首先流经隔离网1，当水流流经隔离网1时，水流所携带的固体异物将顺着隔离网1表面向两侧滑走，从而避免该水力发电装置出现堵塞。经过过滤后的水流流入前置聚流罩2，随着前置聚流罩2的收窄，水流流速逐渐增加，经过加速后的水流流经窄口通道，并驱动窄口通道内的涡轮发电机构进行发电，流过窄口通道的水流进入后置散流罩5内，水流在后置散流罩5内发散、减速，并重新汇入外界水流中。
所述环境友好的水力发电装置，在同等发电能力的情形下，由于无需建筑水坝、拦蓄河水，只取用河道中的部分水流，滞留程度较小，对通航、生物洄游影响较小，且该水力发电装置对自然景观和经济活动所造成的影响较小；所述环境友好的水力发电装置，在同等发电能力的情形下，由于无需建坝，其生产、安装、运营成本较小，在生产工艺成熟的前提下，其预期寿命与传统发电机组大致相当，其固定载体选取灵活，可以是桥墩、水中平台等，而不像目前普遍使用的水力发电装置一样只能固定在坝体上；所述环境友好的水力发电装置，通过对涡轮能够长期承受的流速以及水流深度等的评估，可灵活选取前置聚流罩和后置散流罩的型号与形状，这种装置可以适应很宽泛的水流速率和深度，可以在不同河道等水体中工作，这些水体既包括大江大河、洋流潮汐，也包括具有一定宽度、深度与流速的中小河流，以及洋流潮汐，从而有效利用一般不适合修建水坝的洋流潮汐的水能。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种环境友好的水力发电装置，其特征在于，包括前置聚流罩（2）、涡轮发电机构和后置散流罩（5）；所述前置聚流罩（2）设置在涡轮发电机构前端，且前置聚流罩（2）为从前至后逐渐收窄的漏斗形结构，所述后置散流罩（5）设置在涡轮发电机构后端，且后置散流罩（5）为从前至后逐渐放宽的漏斗形结构，前置聚流罩（2）的窄口部与后置散流罩（5）的窄口部配合形成窄口通道，涡轮发电机构设置在窄口通道内；所述环境友好的水力发电装置，还包括电力传输线路（6），电力传输线路（6）连接至涡轮发电机构。
2.根据权利要求1所述的环境友好的水力发电装置，其特征在于，所述涡轮发电机构包括涡轮机定子（3）和涡轮机转子（4），涡轮机定子（3）设置在涡轮机转子（4）前侧，涡轮机定子（3）上均匀间隔设置有多个导流叶片（8），涡轮机转子（4）上均匀间隔设置有多个转子叶片（9）。
3.根据权利要求1或2所述的环境友好的水力发电装置，其特征在于，所述前置聚流罩（2）内侧迎水面涂有超疏水喷剂层。
4.根据权利要求3所述的环境友好的水力发电装置，其特征在于，所述前置聚流罩（2）的宽口部截面积与窄口部截面积的比值大于20。
5.根据权利要求4所述的环境友好的水力发电装置，其特征在于，还包括隔离网（1），所述隔离网（1）设置在前置聚流罩（2）前端。
6.根据权利要求5所述的环境友好的水力发电装置，其特征在于，所述隔离网（1）为中间向前凸起的锥形结构。
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