CN111456883A - 一种雨水跌水井发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雨水跌水井发电装置，包括有位于地下的钢筋混凝土井室，所述钢筋混凝土井室内设有横向的钢筋混凝土墙，钢筋混凝土墙将钢筋混凝土井室分割成相互独立的发电室和设备室，钢筋混凝土墙上设有安装口，安装口部位密封安装有水轮发电机组，水轮发电机组前部位于发电室内，水轮发电机组后部位于设备室内，水轮发电机组前部设有引水口和出水口；本发明通过水轮发电机组利用雨水的动力，将原本在排水系统中应当损失的能量重新利用用来发电。无需外部能源就提供了跌水井内的供电电源。为部分市政设施提供了就近电源。

Description

一种雨水跌水井发电装置
技术领域：
本发明属于排水与发电技术领域，特别是涉及一种雨水跌水井发电装置。
背景技术：
现有的跌水井，均是利用跌水井来做消能以及满足管道坡度符合规范要求的一种设施，雨水的能量浪费在跌水井等消能设施中未能利用起来，如何在城镇中利用雨水这个清洁能源来发电是现有技术未解决的技术问题。
发明内容：
本发明主要解决的技术问题是提供一种雨水跌水井发电装置，它能够解决雨洪监测报警的供电、市政设施用电，及相当一部分居民用电的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：包括有位于地下的钢筋混凝土井室，所述钢筋混凝土井室内设有横向的钢筋混凝土墙，钢筋混凝土墙将钢筋混凝土井室分割成相互独立的发电室和设备室，钢筋混凝土墙上设有安装口，安装口部位密封安装有水轮发电机组，水轮发电机组前部位于发电室内，水轮发电机组后部位于设备室内，水轮发电机组前部设有引水口和出水口。
所述发电室内设有纵向的左、右分割墙，左、右分割墙将发电室自左而右依次划分成沉沙池、工作池和弃流池；所述钢筋混凝土井室的一侧设有与沉沙池连通的进水管，另一侧设有与弃流池连通的出水管，所述水轮发电机组的引水口通向工作池，出水口通向弃流池。
所述左分隔墙包括有中间部位的左实体墙，左实体墙顶部与钢筋混凝土井室的顶面之间设有粗格栅，左实体墙底部与钢筋混凝土井室的底部之间设有细格栅；所述右分隔墙顶部与钢筋混凝土井室的顶面之间分离形成泄流口，右分隔墙底部设有弃流口。
所述设备室内安装有与水轮发电机组配合使用的储能设备和控制设备。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述水轮发电机组包括有柱状的发电机组壳体，发电机组壳体前部位于发电室内，后部位于设备室内；发电机组壳体内设有横向的隔板，隔板将发电机组壳体内部分割成相互独立的上侧的发电腔和下侧的动力腔；隔板中间转动安装有纵向的转轴，转轴上部伸入发电腔内并固定套装有转子铁芯，发电腔内安装有与转子铁芯配合发电的定子铁芯，转轴下部伸入到动力腔内并安装有励磁机，所述励磁机包括有环形的励磁机壳体，励磁机壳体内设有固定套装在转轴上的励磁机转子，所述发电机组壳体上设有与励磁机转子配合的励磁机定子，所述励磁机壳体的环形外壁上间隔分布有若干叶轮，所述发电机组壳体前部的两侧分别设有助于叶轮转动的引水口和出水口；所述发电腔顶部设有集电环。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：钢筋混凝土井室顶部设有钢筋混凝土盖板，钢筋混凝土盖板上对应发电室和设备室的上方均连通有钢筋混凝土井筒，钢筋混凝土井筒的顶部均盖装有钢筋混凝土盖板。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述进水管和出水管的直径尺寸与细格栅的高度尺寸相同，所述粗格栅的高度尺寸与细格栅的高度尺寸大 200cm。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述水轮发电机组的引水口和出水口部位均安装有可自动复位的密封堵板。这里的自动复位采用弹簧复位结构。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述水轮发电机组的母线与储能设备和控制设备电连接。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述设备室上设有若干与外界连通的通气孔。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：钢筋混凝土井室的发电室和设备室上方均连通有钢筋混凝土井筒，钢筋混凝土井筒顶部均设有M10水泥砂浆砌C30砼砌块井口，井口上均盖装有井盖，所述钢筋混凝土井筒的内壁上均设有爬梯。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：钢筋混凝土井室底部设有 C10细石砼找平层；所述进水口部位设有管口环筋。
所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述弃流池内设有与出水管顺接的低流水槽。低流水槽是与出水管顺接，保证水流顺畅，符合流体力学的相关条件，不在跌水井弃流池内造成死水区，回流区，发生雍水现象等。
水轮发电机组的选型根据工况、容量不同选用相适宜的水轮发电机组。
本发明的工作原理如下：
在钢筋混凝土井室内无雨水径流时，水轮发电机组不发电，引水口和出水口的密封堵板呈现关闭状态。
在钢筋混凝土井室内存在少量雨水径流时，雨水先通过沉沙池沉淀，再通过细格栅过滤雨水中的杂物后流入工作池，以保证水轮发电机组内的装置安全。由于此时雨水流量较小，未达到水轮发电机组开机工作条件，因此该雨水直接从右分隔墙底部的弃流口流入弃流池并最终排往下游雨水管道系统。此时弃流口是为了保护水轮发电机组而设立，因为过小的流量产生的流速低会有很多砂石淤积在水轮发电机组内，损坏发电机。
在雨水径流较大时，工作池内雨水流量达到弃流口最大允许泄流量(阈值流量)时，工作池内雨水水位线升高，池内静压冲开引水口的密封堵板，带动叶轮转动，叶轮带动转轴，通过转轴的运动带动发电机转子与励磁机转子运动，水轮发电机组开始运行发电，雨水经过叶轮再通过出水口排入弃流池；
在雨水径流很大时，沉沙池内的水位高度会漫过粗格栅，为了地区泄洪的安全需要，此处设置粗格栅而非细格栅。
所述泄流口也是为了保证泄洪排涝的安全，防止强暴雨时排涝不畅；
在雨水径流减小时，工作池内雨水流量小于弃流口最大允许泄流量时，引水口和出水口的密封堵板在弹簧复位机构的作用下自动关闭，水轮发电机组停止发电。
本发明的有益效果是：
本发明通过水轮发电机组利用雨水的动力，将原本在排水系统中应当损失的能量重新利用用来发电。无需外部能源就提供了跌水井内的供电电源。为部分市政设施提供了就近电源。
附图说明：
图1是本发明的平面示意图；
图2是1-1剖面图；
图3是2-2剖面图；
图4是3-3剖面图；
图5是水轮发电机组结构示意图；
图6是局部结构示意图；
附图中各部件的标记如下：
1、沉沙池；2、工作池；3、弃流池；4、引水口；5、出水口；6、水轮发电机组；7、进水管；8、出水管；9、母线；10、转轴；11、转子铁芯；12、定子铁芯；13、叶轮；14、励磁机；15、励磁机转子；16励磁机定子；17、水轮发电机组壳体；18、通气孔；19、集电环；20、爬梯；21、井盖；22、钢筋混凝土井室；23、钢筋混凝土盖板；24、钢筋混凝土井筒；25、M10水泥砂浆砌C30砼砌块井口；26、粗格栅；27、细格栅；28、C10细石砼找平层；29、管口环筋； 30、低流水槽；31设备室；32、弃流口；33、钢筋混凝土墙；34、35左、右分割墙。
具体实施方式：
参见附图。
一种雨水跌水井发电装置，包括有位于地下的钢筋混凝土井室，所述钢筋混凝土井室内设有横向的钢筋混凝土墙33，钢筋混凝土墙33将钢筋混凝土井室分割成相互独立的发电室和设备室31，钢筋混凝土墙上设有安装口，安装口部位密封安装有水轮发电机组6，水轮发电机组6前部位于发电室内，水轮发电机组 6后部位于设备室内，水轮发电机组6前部设有引水口3和出水口4。
所述发电室内设有纵向的左、右分割墙34、35，左、右分割墙将发电室自左而右依次划分成沉沙池1、工作池2和弃流池3；所述钢筋混凝土井室的一侧设有与沉沙池1连通的进水管7，另一侧设有与弃流池连通的出水管8，所述水轮发电机组6的引水口通向工作池2，出水口4通向弃流池。
所述左分隔墙包括有中间部位的左实体墙，左实体墙顶部与钢筋混凝土井室的顶面之间设有粗格栅26，左实体墙底部与钢筋混凝土井室的底部之间设有细格栅27；所述右分隔墙顶部与钢筋混凝土井室的顶面之间分离形成泄流口，右分隔墙底部设有弃流口32。
所述设备室内安装有与水轮发电机组6配合使用的储能设备和控制设备。
水轮发电机组6包括有柱状的发电机组壳体17，发电机组壳体前部位于发电室内，后部位于设备室内；发电机组壳体17内设有横向的隔板，隔板将发电机组壳体内部分割成相互独立的上侧的发电腔和下侧的动力腔；隔板中间转动安装有纵向的转轴10，转轴10上部伸入发电腔内并固定套装有转子铁芯11，发电腔内安装有与转子铁芯11配合发电的定子铁芯12，转轴10下部伸入到动力腔内并安装有励磁机14，所述励磁机14包括有环形的励磁机壳体，励磁机壳体内设有固定套装在转轴10上的励磁机转子15，所述发电机组壳体上设有与励磁机转子15配合的励磁机定子16，所述励磁机壳体的环形外壁上间隔分布有若干叶轮13，所述发电机组壳体前部的两侧分别设有助于叶轮13转动的引水口3和出水口4；所述发电腔顶部设有集电环19。
所述钢筋混凝土井室顶部对应发电室和设备室的部位均连通有钢筋混凝土井筒，钢筋混凝土井筒的顶部均盖装有钢筋混凝土盖板。
所述进水管7和出水管8的直径尺寸与细格栅的高度尺寸相同，所述粗格栅的高度尺寸与细格栅的高度尺寸大200cm。
所述水轮发电机组6的引水口和出水口4部位均安装有可自动复位的密封堵板。这里的自动复位采用弹簧复位结构。
所述水轮发电机组6的母线9与储能设备和控制设备电连接。
所述设备室上设有若干与外界连通的通气孔18。
钢筋混凝土井室22顶部设有钢筋混凝土盖板23，钢筋混凝土盖板23上对应发电室和设备室的上方均连通有钢筋混凝土井筒24，钢筋混凝土井筒24顶部均设有M10水泥砂浆砌C30砼砌块井口25，井口25上均盖装有井盖21，所述钢筋混凝土井筒24的内壁上均设有爬梯20。
钢筋混凝土井室底部设有C10细石砼找平层28；所述进水口部位设有管口环筋29。所述弃流池内设有与出水管8顺接的低流水槽30。

Claims (10)

1.一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：包括有位于地下的钢筋混凝土井室，所述钢筋混凝土井室内设有横向的钢筋混凝土墙，钢筋混凝土墙将钢筋混凝土井室分割成相互独立的发电室和设备室，钢筋混凝土墙上设有安装口，安装口部位密封安装有水轮发电机组，水轮发电机组前部位于发电室内，水轮发电机组后部位于设备室内，水轮发电机组前部设有引水口和出水口；
所述发电室内设有纵向的左、右分割墙，左、右分割墙将发电室自左而右依次划分成沉沙池、工作池和弃流池；所述钢筋混凝土井室的一侧设有与沉沙池连通的进水管，另一侧设有与弃流池连通的出水管，所述水轮发电机组的引水口通向工作池，出水口通向弃流池；
所述左分隔墙包括有中间部位的左实体墙，左实体墙顶部与钢筋混凝土井室的顶面之间设有粗格栅，左实体墙底部与钢筋混凝土井室的底部之间设有细格栅；所述右分隔墙顶部与钢筋混凝土井室的顶面之间分离形成泄流口，右分隔墙底部设有弃流口；
所述设备室内安装有与水轮发电机组配合使用的储能设备和控制设备。
2.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述水轮发电机组包括有柱状的发电机组壳体，发电机组壳体前部位于发电室内，后部位于设备室内；发电机组壳体内设有横向的隔板，隔板将发电机组壳体内部分割成相互独立的上侧的发电腔和下侧的动力腔；隔板中间转动安装有纵向的转轴，转轴上部伸入发电腔内并固定套装有转子铁芯，发电腔内安装有与转子铁芯配合发电的定子铁芯，转轴下部伸入到动力腔内并安装有励磁机，所述励磁机包括有环形的励磁机壳体，励磁机壳体内设有固定套装在转轴上的励磁机转子，所述发电机组壳体上设有与励磁机转子配合的励磁机定子，所述励磁机壳体的环形外壁上间隔分布有若干叶轮，所述发电机组壳体前部的两侧分别设有助于叶轮转动的引水口和出水口；所述发电腔顶部设有集电环。
3.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：钢筋混凝土井室顶部设有钢筋混凝土盖板，钢筋混凝土盖板上对应发电室和设备室的上方均连通有钢筋混凝土井筒，钢筋混凝土井筒的顶部均盖装有钢筋混凝土盖板。
4.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述进水管和出水管的直径尺寸与细格栅的高度尺寸相同，所述粗格栅的高度尺寸与细格栅的高度尺寸大200cm。
5.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述水轮发电机组的引水口和出水口部位均安装有可自动复位的密封堵板。
6.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述水轮发电机组的母线与储能设备和控制设备电连接。
7.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述设备室上设有若干与外界连通的通气孔。
8.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：钢筋混凝土井室的发电室和设备室上方均连通有钢筋混凝土井筒，钢筋混凝土井筒顶部均设有M10水泥砂浆砌C30砼砌块井口，井口上均盖装有井盖，所述钢筋混凝土井筒的内壁上均设有爬梯。
9.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：钢筋混凝土井室底部设有C10细石砼找平层；所述进水口部位设有管口环筋。
10.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电装置，其特征在于：所述弃流池内设有与出水管顺接的低流水槽。
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