CN202023678U - 一种自来水厂管道势能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道压力发电系统，尤其是一种适用于自来水厂利用的管道势能发电系统。该系统包括管道和发电机；所述的发电机设置在所述管道的内部，一端通过支架与管道的内壁连接固定；另一端沿管道的轴向设置有叶轮轴，所述的叶轮轴沿圆周设置有叶轮；所述的发电机上还设置有电缆，所述的电缆穿过所述的管道与外部升压配电箱电连接。本实用新型充分利用现有自来水管道输送水流的压力，在不增加原有水压的情况下进行发电，并安装若干个管道一体型水轮驱动发电机，产生的电能直接并入区域电网。具有造价低，易于管理维护，并且所产生的电压平稳可靠，可恒定发电的特点。

Description

一种自来水厂管道势能发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，尤其是一种适用于自来水厂利用的自来水管道管道势能发电系统。

背景技术

目前，现有电能主要依靠火力发电和水利发电，还有部分利用自然资源采取太阳能发电、风力发电、潮汐发电和生物发电。水利发电需要特殊的地利和水资源，而且建筑水利大坝成本高、周期长。火力发电需要燃烧大量的燃料，既浪费天然能源，又污染环境，达不到经济环保的效果；而太阳能发电、风力发电、潮汐发电和生物发电不仅设备造价高，又受天气和自然因素的影响，难以稳定、均衡地产生电能。

随着社会的发展，人类赖以生存的自然资源在不断地减少，但自来水的利用变得越来广泛，尤其是对广泛分布的自来水管道、污水排放水管道的运用(如有势能差的自来水引水管道、自来水供水主管道、污水排放管道的运用)，已经成为不可缺少的市政设施。然而在现有技术中，流经管道的水力资源并没有被很好地利用，引水管道具有的势能差和自来水供水(主)管道具有的重力势能一直被忽略而白白浪费。实际上，在可以充分引水和供水的前提下，动能所产生的管道内流体压力，是可以有效利用的，这不仅符合国家可再生能源的开发政策，而且可以满足自来水厂的用电需求，剩余的电能还可并入国家电网。

因此有必要研发出一种新型的自来水厂管道势能发电系统，使其充分利用现有自来水管道输送水流的压力，在不增加原有水压的情况下进行发电，产生的电能直接并入区域电网，具有造价低，易于管理维护，并且所产生的电压平稳可靠，可恒定发电的显著优点。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题，提供了一种充分利用现有自来水管道输送水流的压力，在不增加原有水压的情况下进行发电，产生的电能直接并入区域电网，具有造价低，易于管理维护，并且所产生的电压平稳可靠，可恒定发电的自来水厂管道势能发电系统。为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

所述的一种自来水厂管道势能发电系统，包括管道和发电机。所述的发电机设置在所述管道的内部，一端通过支架与管道的内壁连接固定；另一端沿管道的轴向设置有叶轮轴，所述的叶轮轴沿圆周设置有叶轮；所述的发电机上还设置有电缆，所述的电缆穿过所述的管道与外部升压配电箱电连接。

进一步地，所述的发电机包括罩体、定子线圈和永磁转子；所述的罩体由壳体和与之密封连接的壳盖构成，所述的壳盖与所述的支架连接固定，所述的定子线圈安装在所述壳体的内壁，与所述电缆电连接；所述的永磁转子安装在所述叶轮轴的一端。

进一步地，所述的叶轮轴通过轴承与所述壳体连接。

更进一步地，所述的轴承是磁力轴承。

更进一步地，所述的轴承是铜套轴承。

更进一步地，所述的管道的两端管径与待连接管道的直径一致，中间管径比两端管径大。

作为优选方案，所述的管道的两端与待连接管道以螺纹连接。

作为另一优选方案，所述的管道的两端与待连接管道以法兰盘连接。

更进一步地，所述的叶轮是涡轮状叶轮，设置有三片叶子，均匀设置在所述叶轮轴上。

进一步地，还包括水轮驱动发电装置，所述的水轮驱动发电装置是混流式水轮机或是冲击式水轮机。

更具体地，所述的水轮驱动发电装置是设置在具有势能差的自来水引水管道出水口处。

更具体地，所述的水轮驱动发电装置是设置在具有势能差的自来水供水主管道分支管前端。

本实用新型所述的一种自来水厂管道势能发电系统工作原理是：管道置于自来水引水或供水管道中，水流经过发电装置时，推动叶轮转动，叶轮通过叶轮轴带动发电机内的永磁转子转动，产生运动磁场，使定子线圈切割磁感线，从而在线圈中产生电势能，并通过电缆输出到外部升压配电箱。由于管道的中间的管径比两端的管径大，所以叶轮在转动发电的过程中不会水压产生过大的影响。

本实用新型的优点在于：提供了一种自来水厂管道势能发电系统，能充分利用现有自来水管道输送水流的压力，在不增加原有水压的情况下进行发电，产生的电能直接并入区域电网，具有造价低，易于管理维护，并且所产生的电压平稳可靠，可恒定发电的特点。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种自来水厂管道势能发电系统的整体结构示意图；

附图中分述标记如下：1、管道；2、发电机；3、叶轮；4、叶轮轴；5、支架；6、电缆；7、永磁转子；8、定子线圈；9、罩体；10、壳体；11、壳盖；12、轴承。

具体实施方式

如附图1所示，一种自来水厂管道势能发电系统的整体结构示意图，包括管道1、发电机2、叶轮3、叶轮轴4、支架5、电缆6、永磁转子7、定子线圈8、罩体9、壳体10、壳盖11和轴承12；

所述的发电机2设置在所述管道1的内部，一端通过支架5与管道1的内壁连接固定；另一端沿管道1的轴向设置有叶轮轴4，所述的叶轮轴4沿圆周设置有叶轮3；所述的发电机2上还设置有电缆6，所述的电缆6穿过所述的管道1与外部升压配电箱电连接；

所述的发电机2包括罩体9、定子线圈8和永磁转子7；所述的罩体9由壳体10和与之密封连接的壳盖11构成，所述的壳盖11与所述的支架5连接固定，所述的定子线圈8安装在所述壳体10的内壁，与所述电缆6电连接；所述的永磁转子7安装在所述叶轮轴4的一端；所述的叶轮轴4通过轴承12与所述壳体10连接。

实际安装过程中，装设在自来水厂中在不影响引水和供水的前提下，引水管道出水口和自来水供水主管道分支管道之前处安装混流式水轮机或是冲击式水轮机，管道一体型水轮驱动发电机是可以安装无数个。所述的发电机2是安装在饮水管道和供水管道上，而在出水口处，引水出口处和供水主管道分支管之前处应该安装现有的技术成熟的混流式水轮机或是冲击式水轮机。

管道1安装在自来水引水或供水管道中，管道1的两端通过法兰盘与自来水管道连接，管道1可安装在引水管道出水口处或供水主管道的分支管道之前处。由于管道所处位置的水流具有较高的势能差，在水流经过管道1时，推动叶轮3转动，叶轮3通过叶轮轴4带动发电机2内的永磁转子7转动，此时，水流的势能转化成永磁转子7的动能；转动的永磁转子7在罩体9内产生运动的磁场，由于定子线圈8固定在壳体10上，相当于定子线圈作切割磁感线运动，根据电磁感应原理，导体在磁场中作切割磁感线运动时会产生感应电流，从而在定子线圈8中产生了电势能，并通过电缆6输出到外部蓄电装置进行电能储存。由于管道1中间的管径比两端的管径大，只利用水流小部分的势能发电，所以叶轮3在转动发电的过程中不会水压产生过大的影响，更不会造成管道水流堵塞，不影响原有系统的运作。

作为上述的另一种技术改进，可把叶轮3叶子的吃水深度即叶子与垂直于叶轮轴4的平面所成的角度设计成可以调节的。这样，在自来水势能差较大的地方，可把该角度调整得较小一些，使叶轮3受到水流的冲击力较大，消耗较大的水势能来获得较大的动能，从而产生的电能也较大；而在自来水势能差较小的地方，则把该角度调整得较大一些，使叶轮3受到水流的冲击力较小，消耗较少的水势能来获得较少的动能，从而产生少量的电能。通过根据自来水管道的实际情况来设置发电量的大小，更加充分地利用了水资源，达到好发电效果。

显然上述实施例不是对本实用新型的限制，上述的一种自来水厂管道势能发电系统还可以有其他许多变化。虽然已经结合上述例子详细讨论了本实用新型，但应该理解到：业内专业人士可以显而易见地想到的一些雷同，代替方案，均落入本实用新型权利要求所限定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自来水厂管道势能发电系统，其特征在于，包括管道(1)和发电机(2)；所述的发电机(2)设置在所述管道(1)的内部，所述发电机(2)的一端通过支架(5)与管道(1)的内壁连接固定，另一端沿管道(1)的轴向设置有叶轮轴(4)，所述的叶轮轴(4)沿圆周设置有叶轮(3)；所述的发电机(2)上还设置有电缆(6)，所述的电缆(6)穿过所述的管道(1)与外部升压配电箱电连接。

2.根据权利要求1所述的自来水厂管道势能发电系统，其特征在于，所述的发电机(2)包括罩体(9)、定子线圈(8)和永磁转子(7)；所述的罩体(9)由壳体(10)和与之密封连接的壳盖(11)构成，所述的壳盖(11)与所述的支架(5)连接固定；所述的定子线圈(8)安装在所述壳体(10)的内壁，与所述电缆(6)电连接；所述的永磁转子(7)安装在所述叶轮轴(4)的一端。

3.根据权利要求2所述的自来水厂管道势能发电系统，其特征在于，所述的叶轮轴(4)通过轴承(12)与所述壳体(10)连接。

4.根据权利要求1所述的自来水厂管道势能发电系统，其特征在于，所述的叶轮(3)是涡轮状叶轮，设置有三片叶子，均匀设置在所述叶轮轴(4)上。

5.根据权利要求1所述的自来水厂管道势能发电系统，其特征在于，还包括水轮驱动发电装置，所述的水轮驱动发电装置是设在具有势能差的自来水引水管道出水口处或是设置在具有势能差的自来水供水主管道分支管前端。

6.根据权利要求5所述的自来水厂管道势能发电系统，其特征在于，所述的水轮驱动发电装置是混流式水轮机或是冲击式水轮机。

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