CN203978700U - 一种用于拦水堤坝的水力发电装置 - Google Patents

一种用于拦水堤坝的水力发电装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种用于拦水堤坝的水力发电装置，包括：主轴，其两端通过轴承安装于位于支撑柱上方的轴承座中；水轮，其具有转轮以及多个水斗；偏心机构，具有圆盘、偏心轴及滑套；液压油箱，装有液压油；液压缸，有杆腔具有第一进油口和第一出油口，无杆腔具有第二进油口和第二出油口，所述第一进油口与第二进油口分别通过进油管路与所述液压油箱相连，所述进油管路上设置有用于防止油液倒流至所述液压油箱的进油单向阀；液压马达，所述第一出油口与第二出油口分别通过出油管路与所述液压马达的进油口连接；发电机，由所述液压马达驱动转动。采用本实用新型的这种水力发电装置，便于实现低水位发电。

Description

一种用于拦水堤坝的水力发电装置
技术领域
本实用新型涉及水力发电领域，具体来说，本实用新型涉及到一种用于拦水堤坝的水力发电装置，其可以适用在低水位的环境中发电。
背景技术
水力发电是再生能源，是一种取之不尽、用之不竭的清洁、可持续能源。目前，我国在电力需求的强力拉动下，正加大对水电的发展力度，把水电以能源替代型减排为主要措施作为首选。
我国的水能资源主要分布在西部地区，占全国四分之三以上，但目前开发率仅为8％，主要原因是水资源主要位于交通不便的崇山峻岭之中，开发难度较大。我国中东部工业众多，对电力需求大，西电东送是目前解决电力缺口的主要途径。但是，小水电资源十分丰富。据有关资料显示，理论蕴藏量为1.5亿KW，可开发容量约为7000多千瓦。这是以传统的小水电模式为基础的数据，如果采用低水位发电装置的原理建设小水电站，那将是数以万计，小水电发电量将翻加一倍以上。小水电除了具有大水电的不污染大气、不影响农田灌溉，而且可重复多次使用而无能源枯竭之虑。小水电技术成熟、投资小，易于修建，因而适宜于农村和山区，有利于我国经济不发达的山区和农村实现电气化，改善人民生活环境，加快工农业的生产力发展。
传统的水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮机推动发电机发电，从而得到电力。按水电站利用水头的大小，可分为高水头(70米以上)、中水头(15-70米)、低水头(低于15米)水电站。传统的水力发电的先决条件是以水位落差为前提，但是，在有水资源的山区中，具备建立高水位水库来发电的天然条件比较少，而且投资大、建设周期长。利用高水头水电站发电，反复利用水资源次数有限，致使水资源利用率低。
针对现有的高水位水力发电所存在的问题，提供一种能够应用于低水位进行发电的水力发电装置具有重要的意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有的水力发电存在的不足，提供了一种用于拦水堤坝的水力发电装置，其能够应用于低水位中发电。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案在于：一种用于拦水堤坝的水力发电装置，包括：
主轴，其两端通过轴承安装于位于支撑柱上方的轴承座中；
水轮，其具有转轮以及多个水斗，所述转轮套设于所述主轴上，所述多个水斗沿着所述转轮的圆周方向布置，用于承接由所述拦水堤坝的排水口排出的水；
偏心机构，具有圆盘、偏心轴及滑套，所述圆盘套设于所述主轴一端，所述偏心轴固定于所述圆盘上，所述滑套与所述偏心轴枢接；
液压油箱，装有液压油；
液压缸，其缸体可转动地安装于龙门钢架上，所述液压缸的活塞杆与所述滑套相接，所述液压缸具有有杆腔与无杆腔，所述有杆腔具有第一进油口和第一出油口，所述无杆腔具有第二进油口和第二出油口，所述第一进油口与第二进油口分别通过进油管路与所述液压油箱相连，所述进油管路上设置有用于防止油液倒流至所述液压油箱的进油单向阀；
液压马达，所述第一出油口与第二出油口分别通过出油管路与所述液压马达的进油口连接，所述出油管路上设置有用于防止油液倒流至所述液压缸的出油单向阀，所述液压马达的出油口与所述液压油箱相接；
发电机，由所述液压马达驱动转动。
优选地，所述拦水堤坝的一侧设置有排洪闸。
优选地，所述出油管路连接有蓄能管路，所述蓄能管路上设置有蓄能器以及用于控制所述蓄能器与所述出油管路接通或断开的球阀。
优选地，所述出油管路连接有调压管路，所述调压管路上设置有调压器。
优选地，所述出油管路连接有压力表。
优选地，所述排水口的数量为两个，所述水轮的数量为两个，其间隔地设置于所述主轴上，分别与各所述排水口相对。
优选地，所述水斗的数量为十二个，其沿着所述转轮的圆周方向均匀布置。
优选地，所述拦水堤坝具有一个与所述水轮相对的弧形内侧面。
优选地，所述水斗中设置有挡水板，所述挡水板与所述水斗铰接。
优选地，所述发电机输出的电能通过充电机向蓄电池组充电，所述蓄电池组输出的电源通过交流逆变器转变为三相电源输送至配电箱，所述配电箱将电力输送至并网控制器。
本实用新型的用于堤坝的水力发电装置，通过水轮驱动偏心机构旋转，偏心机构的旋转带动液压缸的活塞杆往复直线运动，从而实现液压油的连续吸入与输出，当液压油输出时，其驱动液压马达旋转，液压马达带动发电机转动，实现发电。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的水力发电装置的结构示意图；
图2是本实用新型的水力发电装置部分结构的侧视示意图；
图3为图1中液压缸的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型进一步详细说明。
图1、图2中的虚线是指水流，箭头是指水流方向。
参见图1-图3，本实用新型采用的技术方案在于：一种用于拦水堤坝的水力发电装置，包括主轴1、水轮3、偏心机构、液压油箱19、液压缸6、液压马达10以及发电机11。
如图中所示，本实用新型的用于拦水堤坝的水力发电装置，在使用时，安装于拦水堤坝22附近。拦水堤坝22，设置于水流中，其上开设有用于水流过的排水口23。该拦水堤坝22可以建造于山区中的涧渠、过水坡、水库排放的水渠等，位于河床底26上，该拦水堤坝22因地制宜，利用低水位的水落差为水动力。拦水堤坝22的高度可以选择为5米左右，远低于现有的水力发电的15米高的水头。拦水堤坝22的水流量不少于5立方米/秒，即可发出50-500KW/h的发电量，也正由于水位落差低，故可设立此发电装置的地理位置较多。作为优选例，拦水堤坝22具有一个与水轮3相对的弧形内侧面，以便于水轮3的安装以及运转。
为控制拦水堤坝22的水量，本实用新型中，拦水堤坝22的一侧设置有排洪闸21。当水量过高时，可以开启该排洪闸21，及时将水排出。
主轴1，其两端均通过轴承2安装于轴承座201中，以便实现转动。轴承座201可以设置于支撑柱25上方，以便满足主轴1的高度要求。
水轮3，其具有套设于主轴1外部的转轮301以及沿转轮301的圆周方向布置的多个水斗302，水斗302用于承接由排水口23排出的水。具体地，如图1所示，可以在拦水堤坝22附近建设两个支撑柱25，每个支撑柱25上方均支撑有轴承座201，将主轴1穿设于位于该轴承座201内的轴承2中，以便其能够转动。结合图2，主轴1外部固定有转轮301，在该转轮301的圆周方向设置水斗302，该水斗302用于接收来自拦水堤坝22的排水口23的水，当水流入水斗302时，水斗302由于水的重力将向下转动，从而产生扭矩使得水轮3处于转动状态。
作为一种方式，排水口23的数量为两个，水轮3的数量为两个，这两个水轮3间隔设置于主轴1上，分别与各排水口23相对，以便使其水斗302承接各排水口23排出的水。即两个水轮3间隔设置，水轮3与排水口23为一一对应的关系，每个水轮3对应于一个排水口23，并且，其水斗302用于承接由该排水口23排出的水。当然，还可以如图中所示，排水口23的数量为四个，每个水轮3对应两个排水口23，该两个排水口23设置于拦水堤坝22的不同高度位置，如图2中所示。
水斗302的数量可以作多种选择，如图2中所示，本实用新型中为十二个，其沿着转轮301的圆周方向均匀布置。
优选地，水斗302中设置有挡水板32，挡水板32与水斗302铰接。该挡水板32所起到的作用是，当水斗302中充满水时，该挡水板32由于水的浮力作用浮起，并把水斗302的入水口遮住，防止水斗302在向下旋转时水外流影响水轮3的扭矩。
偏心机构，具有圆盘4、偏心轴401及滑套5，圆盘4套设于主轴1一端，偏心轴401固定于圆盘4上，滑套5与偏心轴401枢接。如图1中所示，圆盘4固定套设于主轴1上，在靠近圆盘4边部的位置设置有偏心轴401，在该偏心轴401外套设有滑套5，该滑套5可以相对于该偏心轴401转动。
液压油箱19，其内装有液压油，以便为本实用新型中的液压系统供油。液压油箱19上可以设置油位、温度表20，以便获取液压油箱19内的油液情况。
液压缸6，其缸体可转动地安装于龙门钢架9上，龙门钢架9具有两个竖梁以及位于两个竖梁之间的横梁，横梁下方设置有万向轴承2，该缸体与该万向轴承2连接，以便能够在偏心机构的驱动下实现自由转动。
液压缸6的活塞杆与滑套5相接，可以采用焊接等方式，以便滑套5能够带动活塞杆沿着缸体移动。如图3所示，液压缸6具有有杆腔与无杆腔，有杆腔具有第一进油口61和第一出油口62，无杆腔具有第二进油口63和第二出油口64，第一进油口61与第二进油口63分别通过进油管路与液压油箱19相连，可以在该进油管路上设置滤油器14，以便对液压油进行过滤，保证液压系统运行的稳定性，进油管路上还设置有用于防止油液倒流至液压油箱19的进油单向阀7。
液压马达10，第一出油口62与第二出油口64分别通过出油管路与液压马达10进油口相连，液压马达10的出油口与液压油箱19相连，二者之间设置有水冷13。出油管路上设置有用于防止油液倒流至液压缸6的出油单向阀8，这样能够保证油液由液压缸6至液压马达10的单向输送。
进一步，为了保证液压系统压力的稳定性，出油管路连接有蓄能管路，蓄能管路上设置有蓄能器18以及用于控制蓄能器18与出油管路接通或断开的球阀15。
此外，还可以在出油管路连接有调压管路，调压管路上设置有调压器16，以便调整由液压缸6输出的液压油的压力大小。作为优选，出油管路连接有压力表17，便于获取管路压力信息。
发电机11，由液压马达10驱动转动。具体可以为，液压马达10的输出轴与发电机11的转子相连，从而液压马达10驱动发电机11转动，发电机11发电，实现了水力发电的目的。液压马达10可选择为柱塞马达JM型，该液压马达基本参数为：额定压力：8-20/MPA，转速：3-1250/r.min-1排量：20-8000/mL.r-1，转矩25-23521/N.M。液压马达10通过联轴器与发电机11连接，发电机可以选用的参数为：功率250KW，转速1000r/min，电压380V，转矩2388N.m。
发电机11以及前述的液压马达10的安装方式可以选择为，在拦水堤坝22上建造水泥基座24，将发电机11以及液压马达10固定于该水泥基座24上。另外，还可以在水泥基座24上设置多个过水孔12，以便水位高于拦水堤坝22时，水由该过水孔12流过，防止损坏设备。
发电机11输出的电能通过充电机27向蓄电池组28电，蓄电池组28输出的电源通过交流逆变器29转变为三相电源输送至配电箱30，加以利用。进一步，配电箱30将电力输送至并网控制器31，以便将电力与电网并电，使水力发电的电力转化为清洁、安全、稳定的电力供用户使用。
本实用新型的水力发电装置，可以多处设置电站，其经济效益是显而易见的。例如：山区中一个水力发电站，发电机2000KW，水头高50米，流量5立方米/秒，水流排放到山下。按传统的水力发电原理，无水头高即失去水力发电，也就是失去了水资源再利用发电。水流经15公里才利用于农村和农田用水，在15公里长中可加设10个低水位发电装置，利用5立方米/秒的流量进行发电，每个装置发出的电量200KW，10级发电装置总发电量可达2000KW，相当于水库发电站发出的发电量。并且，本实用新型的这种发电装置，投入成本低，收益快。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，包括：
主轴，其两端通过轴承安装于位于支撑柱上方的轴承座中；
水轮，其具有转轮以及多个水斗，所述转轮套设于所述主轴上，所述多个水斗沿着所述转轮的圆周方向布置，用于承接由所述拦水堤坝的排水口排出的水；
偏心机构，具有圆盘、偏心轴及滑套，所述圆盘套设于所述主轴一端，所述偏心轴固定于所述圆盘上，所述滑套与所述偏心轴枢接；
液压油箱，装有液压油；
液压缸，其缸体可转动地安装于龙门钢架上，所述液压缸的活塞杆与所述滑套相接，所述液压缸具有有杆腔与无杆腔，所述有杆腔具有第一进油口和第一出油口，所述无杆腔具有第二进油口和第二出油口，所述第一进油口与第二进油口分别通过进油管路与所述液压油箱相连，所述进油管路上设置有用于防止油液倒流至所述液压油箱的进油单向阀；
液压马达，所述第一出油口与第二出油口分别通过出油管路与所述液压马达的进油口连接，所述出油管路上设置有用于防止油液倒流至所述液压缸的出油单向阀，所述液压马达的出油口与所述液压油箱相接；
发电机，由所述液压马达驱动转动。
2.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述拦水堤坝的一侧设置有排洪闸。
3.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述出油管路连接有蓄能管路，所述蓄能管路上设置有蓄能器以及用于控制所述蓄能器与所述出油管路接通或断开的球阀。
4.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述出油管路连接有调压管路，所述调压管路上设置有调压器。
5.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述出油管路连接有压力表。
6.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述排水口的数量为两个，所述水轮的数量为两个，其间隔地设置于所述主轴上，分别与各所述排水口相对。
7.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述水斗的数量为十二个，其沿着所述转轮的圆周方向均匀布置。
8.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述拦水堤坝具有一个与所述水轮相对的弧形内侧面。
9.根据权利要求1所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述水斗中设置有挡水板，所述挡水板与所述水斗铰接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于拦水堤坝的水力发电装置，其特征在于，所述发电机输出的电能通过充电机向蓄电池组充电，所述蓄电池组输出的电源通过交流逆变器转变为三相电源输送至配电箱，所述配电箱将电力输送至并网控制器。
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