CN110905708A - 高落差水力发电的一种压力钢管 - Google Patents

Abstract

高落差水力发电的一种压力钢管，包括漏斗口6、漏斗5、漏斗管8、葫芦球7。这种压力钢管，是由一个一个的葫芦球连成的，形如葫芦球串，每个葫芦球是一个近似的椭圆体，两端是一个半球体，也就是上下两个漏斗5，第一个漏斗的管口6安装在蓄水池9的底部中央位置，第一个漏斗口与漏斗管相交处安装末级发电厂4；管道中间部分之间的每个葫芦球的漏斗管与下一个葫芦球连接处安装一个发电厂3、发电厂2，最后一个葫芦球的漏斗管末端即管道底部安装一个发电厂1；管道底部的发电厂1的水能机安装反击式，上面的每个发电厂的水能机都安装冲击式，实行封闭连珠式管道发电。这种压力钢管，能使发电总量比不使用这种管道的发电总量增加1‑3倍。

Description

高落差水力发电的一种压力钢管

技术领域 本发明涉及水电领域，尤其是落差式水力发电。

背景技术

水力发电是一种节能、环保的发电技术。我国的发电方式也是种类繁多，就总体来说，分为四大类，一类是水力发电，一类是火力发电，另一类是风力发电，在一类是核能发电。可以说各有各的特色和优势，但是从整体上来看，水力发电的虽然性价比最高，但是，从长远来看，水力发电是一种最好的节能环保的发电。

我国的水电事业在建国以后有了长足的发展，至今已建造起了世界最大的三峡水电站。就目前为止，水力发电已在全国得到了开发，基本能够满足人民生活用电及国家建设的需要。进一步开展水电事业的发展，还存在很多问题，一是开发不够好，没有组织专业队伍进行普查，还有哪些地方可以修建水电站；二是已有的发电量不足，联网不科学，损耗较大；三是已开发的水电站基础投资较大而应有的发电量未达到，利用率不高，即有的水电站，落差很高，本应设计为几级发电厂，而实际只设计了一个发电厂发电。能否进行改进升级？充分发挥一个水电站应得到的发电量达到应有的发电量，对这一问题的提出，正值得我们关注。

落差式水力发电，一般都是由水渠引向蓄水池，由高向低，经过压力钢管形成极大的压力，在压力钢管的底部进行发电，成为一级发电。在发电时，一般都存在蓄水池与压力钢管的入水口处，一旦闸门打开，入水口处将形成极大讯窝。对于这个讯窝，是否有无利用价值，我们没有去探究它，别别的让它闲着。可是，我们通过多次认真观察，科学分析，发现在蓄水池与压力钢管的入水口处，一旦闸门打开，入水口处将形成的极大讯窝，这个讯窝，有着极大的两个力，一个是蓄水池的水流入管道的冲击力；一个是长长的管道经底部发电时水的流出形成的极大吸附力。我们做了一个测试，分别用直径2cm和5cm的水管50m，在17楼上用一个大水桶装满水，将水管安放在大水桶底部的水孔处，让水桶里的水由水管流出，再在水管的底部用一块电子称得到冲击力，随后又在水桶里的水管的出水处用一块胶片拿入进水口，胶片与弹簧秤相连，从弹簧秤和电子称的数字比较，弹簧秤的数字是电子称的数字的1/2。由此我们想到，如果把蓄水池的入水口处的冲击力和吸附力共同作用在一个水轮机上，即用来发电，是有相当大的利用价值的。对这一问题的提出，也值得我们关注。

在我国，落差较高的水电站也有相当多的数量，它们的发电效率是否能够达到应有的发电量，又值得我们关注。就以“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”来看，它一是不利于地形地貌的安装，具有地理选择性、管道所占空间大、安全稳固性也极差；二是产生的效果达不到应有的发电量，即水位的压强对每一个发电厂是单一的，连贯性极差。因此，我们应该探究一种管道，使管道所占空间小、地理选择要求不高、安全稳定性好，又能成倍的提高发电量的一种发电压力管。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高落差水力发电的一种压力钢管，它能使落差高的水力发电站多发1-3倍的电量，能使一个水电站应有的发电量能够达到应有的发电量，就是以现有的高落差式水电站的压力管道进行改制或即将修建的高落差式水电站使用这种新型压力钢管。这种管道，由于它的形状是在原来的直圆管改为葫芦球串式的管道，使它的形状发生了改变，增加安全稳固性和提高了功能效果。它比“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”有显著的功能技术改进和得到了多发成倍电量的效果，克服了“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”的地形地貌的选择性强、管道所占空间大、安全稳固性差等存在的一些问题。

本发明解决上述问题的技术方案如下：高落差水力发电的一种压力钢管，它包括漏斗口6 即管道口、漏斗5、漏斗管8、葫芦球7；其特征在于：根据发电要求，将相关工厂专制的这种管道的零部件，先将两个漏斗用相匹配的钢管焊接牢固，形如一个近似的椭圆柱体，再将相匹配的圆柱管焊接在椭圆柱体一端，就这样一个连一个，形如了葫芦球串，每个葫芦球7 是一个近似的椭圆体管，两葫芦球之间是一个圆柱管，圆柱管两端是一个半球形的漏斗5；这种管道，克服了“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”的地形地貌的选择性和所占空间大，增强了安全稳固性。

所述漏斗口6即管道口，是安装在蓄水池9底部的中央位置，用于水的流速平稳、匀速，增强底部的吸附力；

所述漏斗5，是葫芦球两端的两个半球体，用于结集水量；

所述漏斗管8，是与葫芦球连接的管道，用于调节水速、增强压力，起着水的压力、冲击力达到最大限度作用在水能机10上，产生最大的势能，以及在管道的下端的管内用于安装水能机10；

所述葫芦球7，是一个近似的椭圆体管，两端是一个半球体管，中间可制作成一个圆柱管，用于盛装水，增加水能机的势能。

这种压力钢管，其特征还在于它是由一个一个的葫芦球7连成的，形如葫芦球串，每个葫芦球7两端是一个半球形的漏斗5，中间可制作成圆柱管(虚线所示)。

这种压力钢管，其特征还在于管道的每个葫芦球的漏斗管与下一个葫芦球连接处安装一台水能机、发电机10，由上往下的第一个漏斗管口处为末级发电厂4，管道的底端为一级发电厂1。

这种压力钢管，其特征还在于管道的底端的发电厂1安装的水能机是反击式，二级发电厂2及二级以上的发电厂安装的水能机是冲击式。

这种压力钢管，是由一个一个的葫芦球连成的，形如葫芦球串。每个葫芦球是一个近似的椭圆体，两端设计成漏斗形，是一个半球体，也就是上下两个漏斗5，漏斗5相当于一个半球体，即上半部与下半部约组成一个半径8m以上的球体(实际的半径应以水流量的大小按比例确定)，能容纳300方左右的水；葫芦球中间部分的管道，为了管道的生产制造，便于焊接安装，中间可制作成圆柱管(虚线所示)。

这种压力钢管，由上往下的第一个漏斗管口安装在蓄水池9底部的中央位置，漏斗口与漏斗管相交处为末级发电厂4，即漏斗口与漏斗管处安装末级发电厂4；管道中间的每个葫芦球的漏斗管与下一个葫芦球连接处安装一个发电厂2、发电厂3，最后一个葫芦球的漏斗管末端即管道底部安装一个发电厂1。管道底部的发电厂1的水能机安装反击式，上面的每个发电厂的水能机都安装冲击式，实行封闭形的管道式发电。

本发明是通过这样的方案实现的；1、先制作漏斗和相匹配的漏斗管，将两个漏斗用相匹配的钢管焊接牢固，形如一个近似的椭圆柱体，再将相匹配的圆柱管焊接在椭圆柱体一端，就这样一个连一个，形如了葫芦球串。2、充分利用入水口、管道间、出水口的各个部位，进行多级发电。根据落差的高度和管道的长度确定发电站的级数，按水流量的大小确定葫芦球与葫芦管的大小、长度的比例。从管道的低部向上，一般在管道长约100--150m处确定一个级别的发电厂，从管道的最低处起，依次为一级、二级……末级。我们通过理论研究和科学的计算，只有一级发电厂的水轮机设计为“反击式”；二级及二级以上的发电厂的水轮机设计为“冲击式”；二级发电厂及二级以上的发电厂发电方式一般设计为封闭形的“管道式发电”，才能充分体现“葫芦球串”管道的功能效果。

我们把蓄水池的入水口处的冲击力和吸附力应用于发电；在管道的中间部分之间实行封闭形的管道式发电；管道底部的发电，这种管道口、管道间、管道底部等多处的同时发电，像一串珠子，我们称这种发电站为连珠式发电站，它克服了“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”的单一发电。

进行连珠式发电，它能达到对一个高落差式水力发电站应达到的发电量能够达到应有的发电量。即将一个高落差式水力发电站原只有一级发电厂升级为多级发电厂。它的升级，投资不会增加很多，而得到的效果是增加了1-3倍的发电量。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的压力钢管结构示意图：一级发电厂1，二级发电厂2，三级发电厂3，末级发电厂4，蓄水池9，漏斗5，，水能机、发电机10，葫芦球7，漏斗管8、管道口6。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围；所列数据，半径取的8m，并非精确计算，只供说明技术的确定。

1、如图1所示，高落差水力发电的一种压力钢管，包括漏斗口6即管道口、漏斗5、漏斗管8、葫芦球7、连接发电厂1、发电厂2、、、发电厂4的封闭管道，这些零部件的制作，根据发电要求，由相关工厂专制。

2、漏斗口6即管道口安装在蓄水池9底部的中央的位置，当发电时，起着保持管道的水流平稳，增大管道底部流水时的冲击力和吸附力；漏斗5，是葫芦球两端的两个半球体，用于结集水量；漏斗管8，下端的管内安装水能机、发电机10，管道直径视其水流量的大小确定，管道长一般在100m-150m，用于调节水速、增强压力，起着水的压力、冲击力达到最大限度作用在水能机10上，产生最大的势能；葫芦球7，并非是球状，两端可设计成漏斗形；中间部分的管道；为了好生产制造，便于焊接安装，可设计为圆柱管；发电厂1、发电厂2，……发电厂4是以管道的底部为序，也叫一级发电厂1、二级发电厂2……末级发电厂4。

3、如图1所示，漏斗5是一个半球体，半径在8m以上(实际的半径应以水流量的大小按比例确定，一般在5m-10m)，与圆柱管的半径相匹配，漏斗管8长100m-150m，直径最小应能在管内安装水能机10，实行封闭式的管道发电。

4、如图1所示，一级发电厂1，由于它的压力管不是直管，是一个连一个的葫芦球7，它与直管式的管道在水能机上产生的势能是有差距的。使用这种管道得到势能比不使用这种管道得到的势能大得多，因此，一级发电厂1，只能使用反击式水能机来发电，由于它的管道设有几个葫芦球，增加了几万方水产生的势能，因此，就一个一级发电厂1独立发电，不考虑其它几个级别的发电厂发电，它的发电量也比不使用这种管道的发电量增加了30％以上。

5、如图1所示，二级发电厂及二级以上的发电厂，为了不影响一级发电厂1的发电受到影响，实行封闭式的管道发电，它的水能机只能使用冲击式水能机来发电，从计算结果表明，二级发电厂2得到的发电量是一级发电厂1的3/4，三级发电厂的发电量是一级发电厂的2/3，末级发电厂的发电量是一级发电厂的2/5--1/2，由此可知，从二级发电厂至末级发电厂的发电量的和表明，它们的发电量的和是一级发电厂1发电量的2倍左右，其效益不但是解决了一大批人员就业，而且还有与一级发电厂1相应的经济效益。

6、如图1所示，由上往下的第一个漏斗管口处为末级发电厂4，即末级发电厂4安装在蓄水池6底的漏斗口处，这个位置具有两大力作用在水能机上，一个是潜水池与漏斗的水形成的冲击力；一个是一级发电厂至二、三级等发电厂同时发电带来的极大的吸附力，它将发出于一级发电厂电量的2/5--1/2。

7、如图1所示，为了使一级发电厂1比原使用的管道能够多发电，为了使二级发电厂2 至末级发电厂4也能同时发电，我们将管道设计成一个一个的葫芦球式7。葫芦球7，并非是球状，呈近似于椭圆体，长半轴一般不少于50m，短半轴即半径不少于8m(实际的半径应以水流量的大小按比例确定，一般在5m-10m)。为了管道的生产制造，便于焊接安装，两端设计成漏斗形，漏斗5相当于一个半球体，即上半部与下半部约组成一个半径8m以上的球体(实际的半径应以水流量的大小按比例确定，一般在5m-10m)，能容纳300方左右的水；中间可制作成圆柱管(虚线所示)，每个圆柱管的半径一般在8m以上(实际的半径应以水流量的大小按比例确定，一般在5m-10m)，圆柱管的长50m以上，能容纳10000方以上的水。由此，一个葫芦球能容纳水11000方左右，这将给每级发电厂增加了11000方水的倍增势能，即电能。如果一个发电站的管道能有两个、三个或三个以上的葫芦球7，将给一级发电厂1增大了约几万方水产生的势能，也就是能能使一级发发电厂1多发30％以上的电，也同时能使二级发电厂2至末级发电厂4能够同时具有发电能力。

8、如图1所示，为了使二级发电厂2至末级发电厂4能够具有同时的发电能力，我们将管道的葫芦球7下半部设计成漏斗5式。水能机安装在漏斗管的低端管内，即为管道式发电。根据一级发电厂1与二级发电厂2至末级发电厂同时发电量的和，可以断定，发电量是原来发电量的1-3倍。

9、将各级发电厂发出的电并网一个总厂进行投入使用。

Claims (4)

1.高落差水力发电的一种压力钢管，它包括漏斗口6即管道口、漏斗5、漏斗管8、葫芦球7；其特征在于：根据发电要求，将相关工厂专制的这种管道的零部件，先将两个漏斗用相匹配的钢管焊接牢固，形如一个近似的椭圆柱体，再将相匹配的圆柱管焊接在椭圆柱体一端，就这样一个连一个，形如了葫芦球串，每个葫芦球7是一个近似的椭圆体管，两葫芦球之间是一个圆柱管，圆柱管两端是一个半球形的漏斗5；这种管道，克服了“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”的地形地貌的选择性和所占空间大，增强了安全稳固性。

2.如权利要求1所述压力钢管，其特征还在于这种管道的发电是连珠封闭式的管道发电；克服了“高位蓄水池的底部插有连接竖管，连接竖管的另一端竖直插接在水轮机的顶部的压力管”的发电连贯性差，发电量不能达到应有的发电量的问题。

3.如权利要求1所述压力钢管，其特征还在于：管道由上往下的第一个漏斗管口安装在蓄水池9底部的中央位置，管道中间的每个葫芦球的漏斗管与下一个葫芦球连接处安装一个发电厂。

4.如权利要求1所述的一种压力钢管，其特征还在于：管道的底端的发电厂1安装的水能机是反击式，二级发电厂2即二级以上的发电厂安装的水能机是冲击式。

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