CN110173386A - 一种用于水力发电的水轮机供水设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于水力发电的水轮机供水设备，旨在克服现有技术中的水力发电不适用于水量小、水头落差低的地区的缺点，提供一种用于水力发电的水轮机供水设备，包括：蓄水池、供水塔、空气压缩机组和控制装置，所述的供水塔的内壁上设有低水位传感器、高水位传感器和压力传感器。本发明的设备占地面积小；用蓄水池将水集中起来，实现了水的循环使用，且有利于枯水期或水量少的区域的水力发电使用；以压缩空气为动力，产生大流量的高速喷射动力水流，驱动水轮机高速转动发电，不需要选择水头落差较大的地区，适用于多种地势的水力发电。
Description
技术领域
本发明涉及水力发电设备领域，尤其涉及一种用于水力发电的水轮机供水设备。
背景技术
传统的水力发电需拦河建坝，通过高位供水来发电，对地势和水量都有一定的要求，不适用于水量少、水头落差小于10米的地区进行水力发电。
发明内容
本发明克服了现有技术中的水力发电不适用于水量少、水头落差小的地区的缺点，提供了一种用于水力发电的水轮机供水设备。
本发明实现发明目的采用的技术方案是：一种用于水力发电的水轮机供水设备，包括：蓄水池、供水塔、空气压缩机组和控制装置，所述的供水塔的内壁上设有低水位传感器、高水位传感器和压力传感器；蓄水池的供水口通过进水阀与供水塔的进水口连通，供水塔的出水口通过供水阀经管道与水轮机的进水口连通，水轮机的出水口与蓄水池连通，空气压缩机组的储气罐通过通气阀经管道与供水塔的塔顶板连通；低水位传感器、高水位传感器、压力传感器、进水阀、供水阀、通气阀和空气压缩机组分别与控制装置的中央处理器电连接。
进一步的，所述的供水塔的顶板上设有泄压阀，泄压阀的排气孔与供水塔内腔连通，泄压阀与控制装置的中央处理器电连接。
进一步的，所述的水轮机的进水口上设有水流变速装置，水流变速装置的进水口通过供水阀经管道与供水塔连通。
进一步的，所述的供水塔为一组相互独立的供水塔。
进一步的，所述的一组供水塔为三个供水塔。
进一步的，所述的空气压缩机组为两个空气压缩机组，两个空气压缩机组的储气罐分别通过通气阀经管道与供水塔的塔顶板连通。
本发明的有益效果是：采用蓄水池将水集中起来，有利于枯水期或水量小的区域的水力发电；以压缩空气为动力，产生大流量的高速喷射动力水流，驱动水轮机高速转动发电，不需要选择水流具有高度差的地区，适用于多种地势地形的水力发电；在水轮机内做完功的水直接回流到蓄水池中，实现了水的循环使用，有利于枯水期或水量少的地区进行水力发电；并且本发明的设备占地面积小，隐蔽性高。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为附图1的A向视图。
附图3为附图1的局部放大图B。
附图4为附图1的局部放大图C。
附图中，1为蓄水池、2为供水塔、2-1为低水位传感器、2-2为高水位传感器、2-3为压力传感器、2-4为进水阀、2-5为供水阀、2-6为通气阀、2-7为泄压阀、3为空气压缩机组、4为水轮机、4-1为水流变速装置。
具体实施方式
如附图所示，本实施例的一种用于水力发电的水轮机供水设备，为水力发电中的水轮机4提供高速水流，驱动水轮机4的叶轮高速运转进行发电。供水设备包括：蓄水池1、供水塔2、空气压缩机组3和控制装置。蓄水池1用来储蓄水轮机所需的动力水源，供水塔2由超强抗压材料制成，且供水塔2的结构为超强抗压结构，能够承受空气压缩机组3提供的强压，空气压缩机组3对供水塔2中的水施压，强压使水流通过管道形成高速水流，高速水流驱动水轮机4高速转动产生动能进行发电。控制装置的中央处理器按设定的程序对整个设备进行自动化管理，指挥实施以供水系统为核心的发电、并网输电、系统运行管理、设备故障报警与处理，即“无人值班”方式下的水电站自动化管理的现代化运作模式。
所述的供水塔2的内壁上设有低水位传感器2-1、高水位传感器2-2和压力传感器2-3，低水位传感器2-1和高水位传感器2-2检测并传输水位信号，压力传感器2-3检测并传输供水塔2内的水压信号。
蓄水池1的供水口通过进水阀2-4与供水塔2的进水口连通，本发明的设备在安装过程中，需注意供水塔2的塔顶内腔稍低于蓄水池1的水平面，有利于蓄水池1中的水流入并灌满供水塔2。供水塔2的出水口通过供水阀2-5经管道与水轮机4的进水口连通，水轮机4的出水口与蓄水池1连通。水流经过蓄水池1、供水塔2、水轮机4后，最终流回到蓄水池1中，实现了发电用水的循环使用。
空气压缩机组3的储气罐通过通气阀2-6经管道与供水塔2的塔顶板连通，空气压缩机组3的储气罐中的空气压力为P≥5 kPa，为本发明合适的供水压力基本值，空气压缩机组3从供水塔2的塔顶处给供水塔2中的水施加压力，有利于水流通过供水阀2-5快速流出供水塔2，通过管道进入到水轮机4中，高速喷射的水流驱动水轮机4的叶片转动，带动水轮机主轴驱动发电机组旋转做功发电。
本实施例优选的水轮机4的结构为发明专利201610000645.4“一种复合喷射水平轴水轮机结构”提出的复合喷射水平轴水轮机结构，是基于水轮机的基本结构的基础，大大提高水轮机的做功效率，且结构简单，生产工艺简单，通过理论计算及实验证明，可提高水轮机的效率30%及以上。
本实施例优选的所述的水轮机4的进水口上设有水流变速装置4-1，水流变速装置4-1的进水口通过供水阀2-5经管道与供水塔2连通。水流变速装置4-1为专利“一种水轮机进水口水流变速装置”的产品，专利申请号为201620103710.1，水流变速装置4-1结构简单、无功率消耗，水流再经过强力增速，大大提高了水流对水轮机4叶轮的冲击力，在不改变水位落差和流量的条件下，提高水轮机的做功能力。
低水位传感器2-1、高水位传感器2-2、压力传感器2-3、进水阀2-4、供水阀2-5、通气阀2-6和空气压缩机组3分别与控制装置的中央处理器电连接。当供水塔2中的水位处于低水位传感器2-1处时，低水位传感器2-1将低水位信号发送给中央处理器，中央处理器根据程序做出以下指令：关闭供水阀2-5、通气阀2-6，接着打开进水阀2-4使蓄水池1中的水自然流入供水塔2中，因为此时供水塔2中的气压较大，不利于蓄水池1的水自然流入，本实施例优选的供水塔2的塔顶板上设有泄压阀2-7，泄压阀2-7的排气孔与供水塔2内腔连通，泄压阀2-7与控制装置的中央处理器电连接，打开进水阀2-4的同时打开泄压阀2-7后，供水塔2中的气压迅速与外界大气压平衡，保证了蓄水池1中的水能够快速流入到供水塔2中。
当供水塔2中的水位处于高水位传感器2-2处时，高水位传感器2-2将高水位信号发送给中央处理器，中央处理器根据程序做出以下指令：关闭进水阀2-4和泄压阀2-7，供水塔2内的水与外界隔离，以保证供水塔内腔的水处于静止封闭状态。
当需要用启动水轮机发电时，中央控制器按照设定的程序发出以下指令：首先开启空气压缩机组3，当空气压缩机组3的储气罐的气压值达到设计值时打开通气阀2-6，对供水塔2的塔顶中的水施加压力，在供水塔2顶部的水压达到P≥5 kPa时，触发压力传感器2-3，压力传感器2-3发送信号至中央处理器，中央处理器接着根据程序做出下一步指令：打开供水塔2的供水阀2-5，此时供水塔2中的水在强压下冲出供水阀2-5，并通过管道进入水流变速装置4-1中，水流经过二次加速进入到水轮机4的喷射管做高速喷射，驱动水轮机4的叶片高速转动，水轮机4的叶片产生的巨大的驱动力驱使水轮机转轴与联轴器驱动发电机组旋转发电。
本实施例优选的供水塔2为一组相互独立的供水塔。实际应用中，本实施例优选的一组供水塔2为三个供水塔，蓄水池上的供水口也对应有三个，三个供水塔分别标记为：一号供水塔、二号供水塔和三号供水塔，可实现：使用一号供水塔和二号供水塔交替循环为水轮机连续供水，三号供水塔作为故障接替备用，确保供水塔对水轮机进行连续供水发电。
空气压缩机组3通过储气罐为供水塔2中的水提供空气压力，本实施例优选的空气压缩机组3为两个空气压缩机组，两个空气压缩机组的储气罐分别通过通气阀经管道与供水塔2的塔顶板连通。空气压缩机组的分工如下：一个空气压缩机组为正常发电设备运行进行压力供气，另一个空气压缩机组作为故障接替备用。实际应用中，三个供水塔对应两个空气压缩机组，空气压缩机组标记为：一号空气压缩机组和二号空气压缩机组，三个供水塔分别与两个空气压缩机组通过通气阀经管道连接，一号供水塔、二号供水塔和一号空气压缩机共同进行供水发电，二号空气压缩机组和三号供水塔作为故障接替备用。
实际应用中，蓄水池1和顶平面稍低于蓄水池面的供水塔2设置在地下，有利于蓄水池进水，蓄水池与供水塔漏水时会直接渗入地下并做集中处理，不会对其它装置造成影响；空气压缩机组3安装在地下室并做隔音消声处理，能够有效地减小空气压缩机组3工作时的噪音外传。本发明设备中的各个装置需布局合理，避免连接各个装置的管道出现过多的弯折，尤其是连接供水塔2和水轮机4的管道，减少弯折可以避免水流在弯折处损失掉部分能量，从而能够避免不必要的管道损耗。
本发明的使用步骤为：步骤一、打开控制装置、三个供水塔与两个空气压缩机组，直至中央处理器发出“可以进入工作”指令，系统进入正常工作状态；步骤二、当供水塔中的高水位传感器2-2发出信号，关闭进水阀2-4和泄压阀2-7，驱动水轮机4运转发电，即：运行进入到并网输电的正常工况，此时一号、二号供水塔和一号空气压缩机组已进入到中央处理器指令下的循环供水发电程序控制的正常工况。步骤三、当出现故障报警时，中央处理器发出指令立即开启备用的二号空气压缩机组与三号供水塔为水轮机供水，实现“故障接替”，进行连续发电。步骤四、在“故障接替”进入系统正常工作的同时，应立即对产生故障的“供水—供气”系统做迅速检查与处理，排除故障，使停止运行的设备迅速恢复到“故障恢复”的正常工况；步骤五、在“故障恢复”指令已下达后，该系统仍然无法恢复工作时，应做紧急处理停止运行，并立即对控制系统做全面检查，找出原因，消除故障，使系统恢复运行；步骤六、当系统的“故障恢复”工作多次出现“失灵”状况时，应对控制系统做全面排查：确认是硬件质量问题或软件系统的问题所在，并做出有效处理，确保电站的正常运行。
Claims (6)
1.一种用于水力发电的水轮机供水设备，其特征在于，供水设备包括：蓄水池（1）、供水塔（2）、空气压缩机组（3）和控制装置，所述的供水塔（2）的内壁上设有低水位传感器（2-1）、高水位传感器（2-2）和压力传感器（2-3）；
蓄水池（1）的供水口通过进水阀（2-4）与供水塔（2）的进水口连通，供水塔（2）的出水口通过供水阀（2-5）经管道与水轮机（4）的进水口连通，水轮机（4）的出水口与蓄水池（1）连通，空气压缩机组（3）的储气罐通过通气阀（2-6）经管道与供水塔（2）的塔顶板连通；
低水位传感器（2-1）、高水位传感器（2-2）、压力传感器（2-3）、进水阀（2-4）、供水阀（2-5）、通气阀（2-6）和空气压缩机组（3）分别与控制装置的中央处理器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于水力发电的水轮机供水设备，其特征在于，所述的供水塔（2）的顶板上设有泄压阀（2-7），泄压阀（2-7）的排气孔与供水塔（2）内腔连通，泄压阀（2-7）与控制装置的中央处理器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于水力发电的水轮机供水设备，其特征在于，所述的水轮机（4）的进水口上设有水流变速装置（4-1），水流变速装置（4-1）的进水口通过供水阀（2-5）经管道与供水塔（2）连通。
4.根据权利要求1所述的一种用于水力发电的水轮机供水设备，其特征在于，所述的供水塔（2）为一组相互独立的供水塔。
5.根据权利要求4所述的一种用于水力发电的水轮机供水设备，其特征在于，所述的一组供水塔（2）为三个供水塔。
6.根据权利要求1所述的一种用于水力发电的水轮机供水设备，其特征在于，所述的空气压缩机组（3）为两个空气压缩机组，两个空气压缩机组的储气罐分别通过通气阀经管道与供水塔（2）的塔顶板连通。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190827 |