CN203570502U - 一种全日连续发电的潮汐发电系统 - Google Patents

Abstract

一种全日连续发电的潮汐发电系统，包括水库和发电装置，水库分主水库和尾水库，主水库和尾水库相邻且相互独立；发电装置安装在主水库水坝坝基上，发电装置主要由底座、坝墩、上梁、闸板和水轮发电机构成，底座固定在主水库水坝坝基上，坝墩分设在底座两侧，上梁固定在坝墩顶部，在上梁上设有升降机，底座、两侧坝墩和上梁构成框型架，闸板和水轮发电机装配在框型架内，闸板分为前闸板和后闸板，前闸板和后闸板分设在水轮发电机的前、后两侧，水轮发电机水平横向放置，闸板和水轮发电机的拉杆分别延伸至上梁顶部并与升降机连接，通过闸板的升降控制将主水库排出的水引入流动水域或尾水库内。它具有建设及运行难度小、运行成本低、可靠性高等特点。

Description

一种全日连续发电的潮汐发电系统

技术领域

本实用新型涉及潮汐能发电设施，具体是一种全日连续发电的潮汐发电系统。 

背景技术

潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。潮汐发电是以涨潮储蓄势能、落潮释放动能的高、低潮位之间落差原理，来推动水轮机旋转，带动发电机发电。但是，由于潮汐存在潮差和水头在一日内经常变化的现象，在无特殊调节措施时，出力有间歇性，这使得潮汐发电不能实现全日连续发电，给用户带来不便，潮汐能利用率低。 

为了克服上述潮汐能存在的间歇性缺陷，实现全日连续的潮汐发电，现有技术中的潮汐电站通常会采取双水库措施，即建设两个相邻的水库，使一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，这样前一个水库的水位总比后一个水库的水位高，水轮发电机组放在两个水库之间的隔坝内，两水库始终保持着水位差，故可以实现全天发电。然而，由于目前采用的水轮发电机组通常为转桨式水轮发电机组，其对水位差有很高的要求，要求前、后水库之间的水位差必须高达3米以上，只有在形成高水位差的情况下才能有效驱动转桨式水轮发电机组旋转发电。但是，大自然是瞬息万变的，对水位差的要求保证是很难持续的，这在一定程度上增加了潮汐电站的建设、运行难度，增高了运行成本，可靠性差。 

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种对水位差要求低、建设及运行难度小、运行成本低、潮汐能利用率高、可靠实用的全日连续发电的潮汐发电系统。 

本实用新型采用的技术方案是：一种全日连续发电的潮汐发电系统，包括水库和发电装置，所述水库分为主水库和尾水库，主水库和尾水库相邻且相互独立；所述发电装置安装在主水库的水坝坝基上，用于利用主水库排出的水进行旋转发电，所述发电装置主要由底座、坝墩、上梁、闸板和水轮发电机构成，底座固定在主水库的水坝坝基上，坝墩分设在底座两侧，上梁固定在坝墩顶部，在上梁上设有升降机，底座、两侧坝墩和上梁构成框型架，闸板和水轮发电机装配在底座、坝墩和上梁构成的框型架内，闸板分为前闸板和后闸板，前闸板和后闸板分设在水轮发电机的前、后两侧，水轮发电机水平横向放置，闸板和水轮发电机的拉杆分别延伸至上梁顶部并与升降机连接，通过闸板的升降控制将主水库排出的水引入流动水域或尾水库内。 

所述水轮发电机要由转轮、转子、定子和端盖构成，所述转轮为筒形状，所述转子设置在转轮内，随同转轮旋转，所述定子延伸进转轮内并与转子装配在一起，定子的两端装配在发电机拉杆上，端盖将转子和定子做功段封装在转轮内。 

所述转轮主要由筒体和设置在筒体外周上的水斗构成，该水斗是由在筒体外周上径向均布的多块径向筋板和在每块径向筋板外端固定的固水板构成。 

所述固水板的截面呈弯曲的弧形结构。 

所述转轮的筒体外周上设有至少一道径向凸起的周向筋板，周向筋板将筒体上的径向筋板分隔成多段。 

所述水轮发电机上设有喷嘴块组，该喷嘴块组主要由两块从转轮外径处向外径向延伸出的导流板构成，喷嘴块组的两端套装在水轮发电机的定子两端，能够绕定子做周向旋转并通过旋转调节喷嘴块组的开口。 

所述水轮发电机具有增速器，该增速器的输入轴与转子连接，增速器的输出轴与定子连接。 

所述底座为中空结构，底座内设有尾水流道，底座顶面设有与尾水流道相通的引流孔，该引流孔处在前闸板和后闸板之间。 

所述水轮发电机的发动机拉杆上连接有中隔板，该中隔板处在水轮发电机的顶部。 

所述中隔板与水轮发电机的转轮之间设有挡板，该挡板向一侧闸板延伸。 

本实用新型的有益效果是：在双水库的基础上增设了自主研发的发电装置，该发电装置的水轮发电机水平横向放置，在主水库与流动水域（河流或海域）的水位落差较大的情况下，通过对水轮发电机两侧闸板的升降调节，将主水库的排出水引入流动水域， 在主水库与流动水域的水位落差较小的情况下，通过对水轮发电机两侧闸板的升降调节，将主水库的排出水引入尾水库内，它对水位差的要求低，即便水位差在小于1米时，也能可靠的实现旋转发电，具有建设及运行难度小、运行成本低、潮汐能利用率高、可靠性高、实用性强等特点。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。 

图1是本实用新型的一种结构示意图。 

图2是图1水坝坝基中安装的发电装置的一种结构示意图。 

图3是图2中水轮发电机的一种结构示意图。 

图4是图2中水轮发电机的另一种结构示意图。 

图5是图3和图4中转轮的一种结构示意图。 

图6是图2中闸板的一种结构示意图。 

图7是本实用新型的一种工作状态示意图。 

图8是本实用新型的另一种工作状态示意图。 

图9是本实用新型的再一种工作状态示意图。 

图中代号含义：1—主水库；2—尾水库；3—水坝；4—坝墩；5—底座；6—上梁；7—后闸板；8—水轮发电机；9—中隔板；10—升降机；11—后闸板拉杆；12—尾水流道；13—转轮；14—转子；15—定子；16—增速器；17—筒体；18—径向筋板；19—周向筋板；20—固水板；21—闸板体；22—支撑轮；23—支撑轴；24—前闸板；25—引流孔；26—挡板；27—前闸板拉杆；28—发电机拉杆。 

具体实施方式

实施例1

参见图1（箭头指潮水方向）：本实用新型包括水库和发电装置。水库分为主水库1和尾水库2，主水库1和尾水库2相邻且相互独立，发电装置安装在主水库1的水坝3坝基上，用于利用主水库1排出的水进行旋转发电。

参见图2、图3、图5和图6：发电装置主要由底座5、坝墩4、上梁6、闸板和水轮发电机8构成。 

其中，底座5固定在主水库1的水坝3坝基上。该底座5为中空结构，底座5内设有与两端相通的尾水流道12，该尾水流道12接通至尾水库，底座5顶面设有与尾水流道12相通的引流孔25，该引流孔25处在下述的前闸板24和后闸板7之间。 

坝墩4为两个，分设在底座5两侧，在坝墩4的壁面上分别设有闸板滑动槽和发电机滑动槽，两侧坝墩4上的闸板滑动槽和发电机滑动槽相对应。 

上梁6固定在坝墩4顶部，在上梁6的两端分别设有与坝墩4上的闸板滑动槽和发电机滑动槽相对应的穿孔，在上梁6的两端穿孔处分别设有升降机10。 

上述底座5、两侧坝墩4和上梁6构成框型架，闸板和水轮发电机8装配在底座5、坝墩4和上梁6构成的框型架内。 

闸板分为前闸板24和后闸板7，前闸板24和后闸板7分设在水轮发电机8的前、后两侧。前闸板24的两侧分别连接有前闸板拉杆27，后闸板7的两侧分别连接有后闸板拉杆11，前闸板拉杆27和后闸板拉杆11分别延伸至上梁6顶部并与升降机10连接，在升降机10的驱动下，通过前闸板拉杆27、后闸板拉杆11对应控制前闸板24、后闸板7进行升降动作，以此改变主水库1排出水的流向，并控制水轮发电机8的旋转方向。前闸板24和后闸板7分别采用链式结构，即闸板体21为链式结构，闸板体21装配在卷轮机构的支撑轴23上，支撑轴23的两端分别通过轴承与两侧的坝墩4装配连接，在闸板体21两侧的支撑轴23上设有对闸板体21定位的支撑轮22。 

水轮发电机8水平横向放置，即水轮发电机8的轴向端分别朝向两侧坝墩4。水轮发电机8的两端分别连接有发电机拉杆28，发电机拉杆28延伸至上梁6顶部并与升降机10连接，在升降机10的驱动下，发电机拉杆28控制水轮发电机8进行升降动作，以此调节水轮发电机8的合适高度。且在前述发动机拉杆28上还连接有中隔板9，该中隔板9处在水轮发电机8的顶部，中隔板9起挡水、引流作用。前述中隔板9与水轮发电机8的转轮13之间设有挡板26，该挡板26水平横向放置，并向一侧闸板（前闸板24或后闸板7）延伸。前述水轮发电机8主要由转轮13、转子14、定子15和端盖构成；转轮13为筒形状，转轮13主要由筒体17和设置在筒体17外周上的水斗构成，该水斗是由在筒体17外周上径向均布的多块径向筋板18和在每块径向筋板18外端固定的固水板20构成，固水板20的截面呈弯曲的弧形结构，径向筋板18与固水板20之间的连接位置关系具体根据水轮发电机8的旋转方向要求而定，若需要单向旋转，则固水板20的端部连接在径向筋板18的端部，若需要双向旋转，则固水板20的中部连接在径向筋板18的端部；转子14设置在转轮13内，随同转轮13一起旋转；定子15延伸进转轮13内并与转子14装配在一起，定子15的两端装配在发电机拉杆28上，转子14在随同转轮13旋转时，使转子14在定子15上做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生电流；端盖将转子14和定子15做功段封装在转轮13内。 

为了提升上述水轮发电机8的转轮13旋转势能，在转轮13的筒体17外周上设有至少一道（例如三道或四道等）径向凸起的周向筋板19，周向筋板19的外径尺寸对应连接有固水板20的径向筋板18构成的环形外径尺寸，周向筋板19将筒体17上的径向筋板18分隔成多段。 

为了控制进入水轮发电机8做功的水流量及水流方向，上述水轮发电机8上设有喷嘴块组。该喷嘴块组主要由两块从转轮13外径处向外径向延伸出的导流板构成，即要求构成喷嘴块组的两块导流板的内端应处在转轮13的外围，不影响转轮13做功旋转；喷嘴块组的两块导流板两端分别通过各自支架套装在水轮发电机8的定子15两端，这样的话，根据进水方向的改变，可以使喷嘴块组绕定子15做周向旋转，自由调节喷嘴块组对准进水方向，引导水流方向，进而控制水轮发电机8的旋转方向；喷嘴块组的开口大小（即两块导流板之间的距离大小）决定了对水流量的控制，通过对两块导流板做相对旋转即可实现调节。 

实施例2

本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：在实施例1的水轮发电机内增加了增速器16。

参见图4：水轮发电机8内具有增速器16，该增速器16的输入轴与转子14连接，增速器16的输出轴与定子15连接。水轮发电机的转轮13在主水库排出的水流冲击下旋转，转子14随同转轮13一同旋转，转子14带动增速器16的输入轴转动，增速器16的输出轴带动定子15进行高速转动，以此增高水轮发电机的转速。 

本实用新型的工作状态主要分为以下三种。 

参见图7：当主水库与潮水之间的水位差较小、不满足水轮发电机8的发电能量时，通过上梁6上的升降机10调节水轮发电机8的高度，使主水库的水位高于水轮发电机8的转轮，随同水轮发电机8升降的中隔板9将潮水与主水库隔开；此时，尾水库内无库水（也可以是水位低于主水库）；通过上梁6上的升降机10调节前闸板拉杆27和后闸板拉杆11，使前闸板24和后闸板7降落，前闸板24和后闸板7的底部分别紧贴在底座5顶面，前闸板24的顶端低于主水库水位；主水库内的高位水从前闸门24顶端翻过冲击水轮发电机8的转轮，水流落入转轮的水斗内，驱动转轮旋转，以此带动水轮发电机的转子旋转并与定子做功发电；经转轮水斗排出的水流落在前闸板24、后闸板7和底座5构成的流道内，并通过底座5顶面上的引流孔25流入尾水流道12内，通过尾水流道12流入尾水库。 

参见图8：当主水库与潮水之间水位差较大（通常指大于水轮发电机8的转轮半径）、满足水轮发电机8的发电能量时，通过上梁6上的升降机10调节水轮发电机8的高度，使主水库的水位高于水轮发电机8的转轮，随同水轮发电机8升降的中隔板9将潮水与主水库隔开；通过上梁6上的升降机10调节前闸板拉杆27和后闸板拉杆11，使前闸板24降落，前闸板24的底部紧贴在底座5顶面，前闸板24的顶端低于主水库水位，使后闸板7上升，后闸板7的底端高于水轮发电机8的转轮顶部；主水库内的高位水从前闸门24顶端翻过,经喷嘴块组调节水流的动能和流动方位,冲击水轮发电机8的转轮，水流冲入转轮的水斗，固水块将水流保持水斗内, 水流的动能和势能做工,驱动转轮旋转，以此带动水轮发电机的转子旋转并与定子做功发电；经转轮水斗排出的水流落在底座5顶面及流动水域（河流或海域），底座5顶面的一部分水经引流孔25、尾水流道12流入尾水库，另一部分水流入流动水域。 

参见图9：当主水库与潮水之间的水位差较小、不满足水轮发电机8的发电能量时，通过上梁6上的升降机10调节水轮发电机8的高度，使主水库的水位高于水轮发电机8的转轮，单独调节中隔板9，使中隔板9与水轮发电机8分开，并将挡板26设置在水轮发电机8的转轮顶部（保证旋转间隙不受影响），挡板26向后闸板7延伸；此时，尾水库内无库水（也可以是水位低于主水库）；通过上梁6上的升降机10调节前闸板拉杆27和后闸板拉杆11，使前闸板24和后闸板7降落，前闸板24和后闸板7的底部分别紧贴在底座5顶面，前闸板24的顶端低于主水库水位，后闸板7的顶端低于挡板26；主水库内的高位水从前闸门24顶端翻过，经喷嘴块组调节水流的动能和流动方位，冲击水轮发电机8的转轮，水流冲入转轮的水斗，固水板20将水流保持在水斗内, 水流的动能和势能做工,驱动转轮旋转，以此带动水轮发电机的转子旋转并与定子做功发电；经转轮水斗排出的水流落在前闸板24、后闸板7和底座5构成的流道内，并通过底座5顶面上的引流孔25流入尾水流道12内，通过尾水流道12流入尾水库。 

Claims (8)

1.一种全日连续发电的潮汐发电系统，包括水库和发电装置，所述水库分为主水库（1）和尾水库（2），主水库（1）和尾水库（2）相邻且相互独立；所述发电装置安装在主水库（1）的水坝（3）坝基上，用于利用主水库（1）排出的水进行旋转发电，其特征在于：所述发电装置主要由底座（5）、坝墩（4）、上梁（6）、闸板和水轮发电机（8）构成，底座（5）固定在主水库（1）的水坝（3）坝基上，坝墩（4）分设在底座（5）两侧，上梁（6）固定在坝墩（4）顶部，在上梁（6）上设有升降机（10），底座（5）、两侧坝墩（4）和上梁（6）构成框型架，闸板和水轮发电机（8）装配在底座（5）、坝墩（4）和上梁（6）构成的框型架内，闸板分为前闸板（24）和后闸板（7），前闸板（24）和后闸板（7）分设在水轮发电机（8）的前、后两侧，水轮发电机（8）水平横向放置，闸板和水轮发电机（8）的拉杆分别延伸至上梁（6）顶部并与升降机（10）连接，通过闸板的升降控制将主水库（1）排出的水引入流动水域或尾水库（2）内。

2.根据权利要求1所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述水轮发电机（8）主要由转轮（13）、转子（14）、定子（15）和端盖构成，所述转轮（13）为筒形状，所述转子（14）设置在转轮（13）内，随同转轮（13）旋转，所述定子（15）延伸进转轮（13）内并与转子（14）装配在一起，定子（15）的两端装配在发电机拉杆（28）上，端盖将转子（14）和定子（15）做功段封装在转轮（13）内。

3. 根据权利要求2所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述转轮（13）主要由筒体（17）和设置在筒体（17）外周上的水斗构成，该水斗是由在筒体（17）外周上径向均布的多块径向筋板（18）和在每块径向筋板（18）外端固定的固水板（20）构成。

4.根据权利要求3所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述转轮（13）的筒体（17）外周上设有至少一道径向凸起的周向筋板（19），周向筋板（19）将筒体（17）上的径向筋板（18）分隔成多段。

5.根据权利要求2所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述水轮发电机（8）上设有喷嘴块组，该喷嘴块组主要由两块从转轮（13）外径处向外径向延伸出的导流板构成，喷嘴块组的两端套装在水轮发电机（8）的定子（15）两端，能够绕定子（15）做周向旋转并通过旋转调节喷嘴块组的开口。

6.根据权利要求1所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述底座（5）为中空结构，底座（5）内设有尾水流道（12），底座（5）顶面设有与尾水流道（12）相通的引流孔（25），该引流孔（25）处在前闸板（24）和后闸板（7）之间。

7.根据权利要求1所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述水轮发电机（8）的发动机拉杆（28）上连接有中隔板（9），该中隔板（9）处在水轮发电机（8）的顶部。

8.根据权利要求7所述全日连续发电的潮汐发电系统，其特征在于：所述中隔板（9）与水轮发电机（8）的转轮（13）之间设有挡板（26），该挡板（26）向一侧闸板延伸。

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