CN107489592A - 水轮发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水轮发电系统，包括：发电机(4)；与所述发电机(4)传动连接的叶轮(1)；支撑架(7)，所述叶轮(1)转动设置于所述支撑架(7)上；底座(8)，所述支撑架(7)的一侧与所述底座(8)铰接；用于驱动所述支撑架(7)相对于所述底座(8)与所述支撑架(7)的铰接部转动的驱动装置。本发明提供的水轮发电系统，通过驱动装置的调节，能够有效调节叶轮侵入水下的深度，方便了对发电机发电量的调节；在水流较缓的情况下，增加叶轮的入水深度，有效提高了水流利用率，提高了发电效率；在水流较急的情况下(如暴雨或洪水等情况)，减少叶轮的入水深度，有效防止电机低负荷或超负荷运行，进而提高了使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备技术领域，特别涉及一种水轮发电系统。
背景技术
随着社会经济的发展，传统能源日益枯竭，环境污染日益加剧，可再生能源的开发和利用越来越受到人们的重视。水能作为可再生能源的一种，具有良好的经济性和可重复利用性。
尤其是小型水力发电系统的研发和利用，农村广布的河流、湖泊及灌溉水渠等提供了丰富的水力资源，开发小型水力发电系统不仅可以有效利用本地丰富的水力资源，为农业生产和农民生活提供充足的能源，也在一定程度解决偏远地区供电难的问题。水轮发电系统作为小水力发电系统的一种，不需要拦河筑坝，对生态环境友好，应用前景十分广阔。
水轮发电系统的工作原理是将水的动能和势能转换为电能。现有的水轮发电系统大都是由水轮、联轴器、增速箱以及发电机组成，但是，目前的水轮发电系统无法对发电量进行调节，其水流利用率低，使得发电效率不高；在出现暴雨或洪水的情况下极易造成电机超负荷运行，影响系统使用寿命。
因此，如何方便发电量进行调节，提高发电效率及使用寿命，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水轮发电系统，以方便发电量进行调节，提高发电效率及使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水轮发电系统，包括：
发电机；
与所述发电机传动连接的叶轮；
支撑架，所述叶轮转动设置于所述支撑架上；
底座，所述支撑架的一侧与所述底座铰接；
用于驱动所述支撑架相对于所述底座与所述支撑架的铰接部转动的驱动装置。
优选地，上述水轮发电系统中，所述驱动装置为直线驱动装置；
所述驱动装置的主体部分铰接于所述支撑架与所述底座中的一个部件上，所述驱动装置的驱动端铰接于所述支撑架与所述底座中的另一个部件上。
优选地，上述水轮发电系统中，所述驱动装置位于所述支撑架远离所述底座与所述支撑架铰接部的一侧。
优选地，上述水轮发电系统中，所述驱动装置为液压缸，所述水轮发电系统还包括控制所述液压缸运行的液压站；
所述液压站与所述液压缸的主体部分设置与同一个所述部件上。
优选地，上述水轮发电系统中，所述液压站与所述发电机对称设置于所述叶轮的两侧。
优选地，上述水轮发电系统中，所述驱动装置的主体部分铰接于所述支撑架上，所述驱动装置的驱动端铰接于所述底座上。
优选地，上述水轮发电系统中，所述叶轮的叶片为用于迎向水流方向弯曲的圆弧形叶片。
优选地，上述水轮发电系统中，所述叶轮为贯流叶轮。
优选地，上述水轮发电系统中，还包括：
传动连接所述叶轮与所述发电机的增轮箱；
连接于所述增轮箱与所述发电机的弹性柱销联轴器。
优选地，上述水轮发电系统中，所述支撑架远离所述底座的一侧具有罩设于所述叶轮上的叶轮防护罩，所述叶轮防护罩上设置有供水流通过的开孔。
优选地，上述水轮发电系统中，所述发电机及控制所述驱动装置运行的控制部分均位于所述支撑架远离所述底座的一侧；
所述底座上设置有罩设于所述发电机和/或所述控制部分外侧的罩壳。
优选地，上述水轮发电系统中，所述底座为用于直接安装于流道侧壁或底部的支架结构；
或，所述底座为能够漂浮于流道上的浮船结构。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的水轮发电系统，通过驱动装置驱动支撑架相对于底座与支撑架的铰接部转动，进而调节支撑架与底座之间的夹角。由于叶轮转动设置于支撑架上，通过上述调节，可以达到调节叶轮相对于底座的位置的作用。在将水轮发电系统设置于流道中后，底座设置于流道中，通过驱动装置的调节，能够有效调节叶轮侵入水下的深度，方便了对发电机发电量的调节；在水流较缓的情况下，增加叶轮的入水深度，有效提高了水流利用率，提高了发电效率；在水流较急的情况下(如暴雨或洪水等情况)，减少叶轮的入水深度，有效防止电机低负荷或超负荷运行，进而提高了使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的水轮发电系统去除叶轮防护罩的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水轮发电系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种水轮发电系统，以方便发电量进行调节，提高发电效率及使用寿命。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1及图2，本发明实施例提供了一种水轮发电系统，包括叶轮1、发电机4、支撑架7、底座8及驱动装置；叶轮1与发电机4传动连接；叶轮1转动设置于支撑架7上；支撑架7的一侧与底座8铰接；用于驱动支撑架7相对于底座8与支撑架7的铰接部转动的驱动装置。
本发明实施例提供的水轮发电系统，通过驱动装置驱动支撑架7相对于底座8与支撑架7的铰接部转动，进而调节支撑架7与底座8之间的夹角。由于叶轮1转动设置于支撑架7上，通过上述调节，可以达到调节叶轮1相对于底座8的位置的作用。在将水轮发电系统设置于流道中后，底座8设置于流道中，通过驱动装置的调节，能够有效调节叶轮1侵入水下的深度，方便了对发电机4发电量的调节；在水流较缓的情况下，增加叶轮1的入水深度，有效提高了水流利用率，提高了发电效率；在水流较急的情况下(如暴雨或洪水等情况)，减少叶轮1的入水深度，有效防止电机低负荷或超负荷运行，进而提高了使用寿命。
优选地，驱动装置为直线驱动装置；驱动装置的主体部分铰接于支撑架7与底座8中的一个部件上，驱动装置的驱动端铰接于支撑架7与底座8中的另一个部件上。
进一步地，驱动装置位于支撑架7远离支撑架7与底座8铰接部的一侧。通过上述设置，方便了驱动装置的布置，也提高了控制叶轮1入水深度的精确度。当然，也可以设置于支撑架7与底座8的中间位置。
在本实施例中，驱动装置为液压缸6，水轮发电系统还包括控制液压缸6运行的液压站5；液压站5与液压缸6的主体部分设置与同一个部件上。通过上述设置，提高了控制精度。在本实施例中，优选液压缸6为多级液压缸，液压站5为小型液压站。在本实施例中，优选将液压缸6的数量设置为两个且沿叶轮1的轴向均匀分布，通过上述设置，进一步提高了控制精度。
也可以将驱动装置设置为气压缸或直线电机等，在此不再一一说明且均在保护范围之内。
在本实施例中，液压站5与发电机4对称设置于叶轮1的两侧。通过上述设置，确保了水轮发电系统的整体平衡，并且，液压站5与发电机4分别设置，提高了结构紧凑性，整体式的安装方式有效降低了现场施工成本，也解决了传统水轮发电产品维修困难的问题。
在本实施例中，驱动装置的主体部分铰接于支撑架7上，驱动装置的驱动端铰接于底座8上。通过上述设置，避免驱动装置的主体部分与水流直接接触，提高了水轮发电系统的使用安全性。
在本实施例中，叶轮1的叶片为用于迎向水流方向弯曲的圆弧形叶片。通过上述设置，最大限度减少了叶轮1受到冲击导致的能量损失，提高了叶片的能量捕获效率，提高了水流利用率。
如图1所示，叶轮1为贯流叶轮。通过上述设置，进一步提高了发电效率。当然，也可以设置为轴流叶轮，也可以实现水轮发电的作用。
本发明实施例提供的水轮发电系统中，还包括：传动连接叶轮1与发电机4的增轮箱2；连接于增轮箱2与发电机4的弹性柱销联轴器3。通过上述设置，提高了发电机4的发电效率，并且，发电机4与增轮箱2采用弹性柱销联轴器3连接，降低了二者之间的振动传递，提高了传动稳定性即使用寿命。
优选地，增速箱2为相交轴型式增速箱，叶轮1通过内花键与增速箱1的输入轴连接。
优选地，支撑架7远离底座8的一侧具有罩设于叶轮1上的叶轮防护罩9，叶轮防护罩9上设置有供水流通过的开孔。通过上述设置，避免了水流中的杂质与叶轮1直接接触而影响叶轮1转动。
优选地，发电机4及控制驱动装置运行的控制部分均位于支撑架7远离底座8的一侧；底座8上设置有罩设于发电机4和/或控制部分外侧的罩壳10。通过上述设置，避免了发电机4与控制部分接触水流，提高了使用安全性。在本实施例中，控制驱动装置运行的控制部分为液压站5。
在本实施例中，底座8为用于直接安装于流道侧壁或底部的支架结构。通过上述设置，以便于将本发明实施例提供的水轮发电系统直接安装在小河、小溪及农业灌溉水渠等小流道内，进行小水流发电。
在另一种实施例中，底座8为能够漂浮于流道上的浮船结构。通过上述设置，无需拦河筑坝，使得水轮发电系统以阵列漂浮在大江大河上，形成MW级水上发电站。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种水轮发电系统，其特征在于，包括：
发电机(4)；
与所述发电机(4)传动连接的叶轮(1)；
支撑架(7)，所述叶轮(1)转动设置于所述支撑架(7)上；
底座(8)，所述支撑架(7)的一侧与所述底座(8)铰接；
用于驱动所述支撑架(7)相对于所述底座(8)与所述支撑架(7)的铰接部转动的驱动装置。
2.如权利要求1所述的水轮发电系统，其特征在于，所述驱动装置为直线驱动装置；
所述驱动装置的主体部分铰接于所述支撑架(7)与所述底座(8)中的一个部件上，所述驱动装置的驱动端铰接于所述支撑架(7)与所述底座(8)中的另一个部件上。
3.如权利要求2所述的水轮发电系统，其特征在于，所述驱动装置位于所述支撑架(7)远离所述底座(8)与所述支撑架(7)铰接部的一侧。
4.如权利要求2所述的水轮发电系统，其特征在于，所述驱动装置为液压缸(6)，所述水轮发电系统还包括控制所述液压缸(6)运行的液压站(5)；
所述液压站(5)与所述液压缸(6)的主体部分设置与同一个所述部件上。
5.如权利要求4所述的水轮发电系统，其特征在于，所述液压站(5)与所述发电机(4)对称设置于所述叶轮(1)的两侧。
6.如权利要求2所述的水轮发电系统，其特征在于，所述驱动装置的主体部分铰接于所述支撑架(7)上，所述驱动装置的驱动端铰接于所述底座(8)上。
7.如权利要求1所述的水轮发电系统，其特征在于，所述叶轮(1)的叶片为用于迎向水流方向弯曲的圆弧形叶片。
8.如权利要求1所述的水轮发电系统，其特征在于，所述叶轮(1)为贯流叶轮。
9.如权利要求1所述的水轮发电系统，其特征在于，还包括：
传动连接所述叶轮(1)与所述发电机(4)的增轮箱(2)；
连接于所述增轮箱(2)与所述发电机(4)的弹性柱销联轴器(3)。
10.如权利要求1所述的水轮发电系统，其特征在于，所述支撑架(7)远离所述底座(8)的一侧具有罩设于所述叶轮(1)上的叶轮防护罩(9)，所述叶轮防护罩(9)上设置有供水流通过的开孔。
11.如权利要求1所述的水轮发电系统，其特征在于，所述发电机(4)及控制所述驱动装置运行的控制部分均位于所述支撑架(7)远离所述底座(8)的一侧；
所述底座(8)上设置有罩设于所述发电机(4)和/或所述控制部分外侧的罩壳(10)。
12.如权利要求1-11任一项所述的水轮发电系统，其特征在于，所述底座(8)为用于直接安装于流道侧壁或底部的支架结构；
或，所述底座(8)为能够漂浮于流道上的浮船结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171219 |