CN204299783U - 真空室小水电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种真空室小水电发电装置，包括：一高水位蓄水池；一稳压水箱，稳压水箱与高水位蓄水池之间通过输水管连接，输水管还设置智能控制阀和水表，智能控制阀与水表电连接，智能控制阀根据所述水表显示的水流量数据控制输水管进入稳压水箱的水流量；一真空运行密封室，真空运行密封室与稳压水箱通过进水管连接；一水轮机，设置在真空运行密封室内；一低水位蓄水池，低水位蓄水池与高水位蓄水池通过出水管连接；其中，出水管的直径大于进水管的直径。本实用新型通过增加稳压水箱以及将水轮机设置在真空室中工作，实现减少由于各种摩擦产生的损耗，有效地提高发电效率和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及水力发电技术，尤其涉及一种真空室小水电发电装置。
背景技术
世界小水电(Small Hydropower，小型水电站的简称)在整个水电的比重大体在5％-6％。中国可开发小水电资源如以原统计数7000万kW计，占世界一半左右。虽说小水电从容量角度来说处于所有水电站的末端，但中国的小水电资源分布广泛，特别是广大农村地区和偏远山区，适合因地制宜开发利用，既可以发展地方经济解决当地人民用电困难的问题，又可以给投资人带来可观的效益回报，有很大的发展前景。另从全国来看，我国小水电遍布全国1/2的地域、1/3的县市，累计解决了3亿多无电人口的用电问题。我国小水电可开发量占全国水电资源可开发量的23％，居世界第一位。小水电不仅在增加能源供应、改善能源结构、保护生态环境、减少温室气体排放方面作出了重要贡献，还在电力应急保障中发挥了独特作用。经过多年发展，小水电已成为我国农村经济社会发展的重要基础设施、山区生态建设和环境保护的重要手段。
现有的小水电的特点就是落差大，平时水量不是很大，但很多水电机组发电效率并不是很高，通过实际考察，发现能源损耗主要有两方面：一方面小水电都是通过较长的管道引水到水轮机，在这么长的管道中，由于克服阻力损失部分能量；另一方面，水轮机都是放在自然环境中运行的，损失一大部分能量；此外，由于高水位的水源供应不稳定，导致现有的小水电发电不稳定，容易损坏输电设备。
实用新型内容
为克服现有小水电发电的不足和缺陷，本实用新型提供一种真空室小水电发电装置，以解决小水电发电效率低和不稳定的问题。
本实用新型提供一种真空室小水电发电装置，包括：
一高水位蓄水池；
一稳压水箱，所述稳压水箱与所述高水位蓄水池之间通过输水管连接，所述输水管还设置智能控制阀和水表，所述智能控制阀与所述水表电连接，所述智能控制阀根据所述水表显示的水流量数据控制所述输水管进入所述稳压水箱的水流量；
一真空运行密封室，所述真空运行密封室与所述稳压水箱通过进水管连接；
一水轮机，设置在所述真空运行密封室内；
一低水位蓄水池，所述低水位蓄水池与所述高水位蓄水池通过出水管连接；
其中，所述出水管的直径大于所述进水管的直径。
进一步地，在上述技术方案的基础上，在所述真空运行密封室还设置有真空表，用于记录所述真空运行密封室内的真空气压，所述真空表与所述智能控制阀电连接，所述智能控制阀根据所述真空表显示的真空气压控制所述输水管进入所述稳压水箱的水流量。
进一步地，在上述技术方案的基础上，所述真空运行密封室上还设置一开口，用于所述真空运行密封室的放气控制。
进一步地，在上述技术方案的基础上，所述真空运行密封室为铁制的圆柱体结构。
进一步地，在上述技术方案的基础上，所述真空运行密封室与所述稳压水箱之间的距离小于所述真空运行密封室与所述低水位蓄水池之间的距离。
进一步地，在上述技术方案的基础上，所述真空运行密封室与所述低水位蓄水池之间的距离为8米-12米。
本实用新型通过将水轮机设置在采用出水管的直径大于进水管的直径而自然产生的真空空间内，避免了水轮机在自然环境条件下产生的摩擦阻力，有效的提高小水电的发电效率，且通过在高位蓄水池和低位蓄水池之间设置设置稳压水箱，使得水压和水流量保持在一个稳定的状态，从而使得发电的稳定性大大增加。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型真空室小水电发电装置实施例一的结构示意图；
图2为计算图1装置产生真空的压强差的示意图；
图3为本实用新型真空室小水电发电装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
图1为本实用新型真空室小水电发电装置实施例一的结构示意图，如图1所示，该装置包括：
一高水位蓄水池10；
一稳压水箱20，所述稳压水箱20与所述高水位蓄水池10之间通过输水管300连接，所述输水管300还设置智能控制阀31和水表32，所述智能控制阀31与所述水表32电连接，所述智能控制阀31根据所述水表32显示的水流量数据控制所述输水管300进入所述稳压水箱20的水流量；稳压水箱是为了解决高水位蓄水池不稳定的问题，比如高水位蓄水池外接河流时，当暴雨发生时，高水位蓄水池的水压和水流量急剧增加，此时发电的电量将增大，而在干旱时，河流的水流较小，高水位蓄水池的水压和水流量减少，此时发电的电量减少。发电的电量不稳定导致输电设备容易破坏，且不稳定的发电不利于电源的使用。在输水管300中设置智能控制阀31，可以保持稳定的水流量，保证稳压水箱保持在一定的水位就可以实现稳压的作用。
一真空运行密封室30，所述真空运行密封室30与所述稳压水箱20通过进水管100连接；优选地，所述真空运行密封室30可以为铁制的圆柱体结构。
一水轮机40，设置在所述真空运行密封室30内；
一低水位蓄水池50，所述低水位蓄水池50与所述高水位蓄水池10通过出水管200连接；
其中，所述出水管200的直径大于所述进水管100的直径。出水管的半径大于进水管的半径，因此出水比进水的流量大。这样，当真空运行密封室的水受到重力作用落入出水管200内，当出水管内的水与低水位蓄水池形成连续水柱时，此生在真空运行密封室30产生一定的真空空间，真空的空间可以根据进水和出水流量调整。产生真空的原理是利用了典型的托里拆利实验原理获得的。
图2为计算图1装置产生真空的压强差的示意图，如图2所示，定义低水位与高水位处压强差：
P1＝ρgH1，其中H1为高水位和低水位蓄水池的高度差；
假设真空区离高水位蓄水池的高度差为H2，真空区离低水位蓄水池的高度差为H3，则真空区与高水位蓄水池处压强差：
P2＝P0+ρgH2(P0为一标准大气压)；
而P0＝ρgH3，因此P2＝ρgH1。
由此可知，P1和P2相同，则真空区的水速与低水位蓄水池的水速也是相同的，都为因此把水轮机移到真空区并不会使水的流速减小，却可缩短了管道的长度减少由于摩擦产生的能量损耗，还能使水轮机在真空的环境下工作。
上述实施例中，进一步地，所述真空运行密封室与所述稳压水箱之间的距离小于所述真空运行密封室与所述低水位蓄水池之间的距离。这样可以保证高水位蓄水池和真空运行密封室的距离较小，从而减少了水流与管壁之间的摩擦，从而提高运行效率。
进一步地，在上述技术方案的基础上，所述真空运行密封室与所述低水位蓄水池之间的距离为8米-12米，例如设置在10.336米。
上述实施例具有以下优点：
1、通过稳压水箱，使得小水电发电装置可以稳定地提供发电量；
2、根据托里拆利实验原理，创新性地利用上下水柱密封产生真空度较高的水轮机运行室；
3、把水轮机放在真空度较高的运行室中运行，使高水位的水源与水轮机间的管道大大的减小，减少了水流与管壁之间的摩擦，从而提高运行效率。
4、让水轮机在真空度较高的水轮机运行室中运行，可减少水轮机的空气阻力，从而提高运行效率。
实施例二
图3为本实用新型真空室小水电发电装置实施例二的结构示意图，该实施例二在实施例一的基础上增加真空表和开口，具体如图3所示，在所述真空运行密封室30还设置有真空表60，用于记录所述真空运行密封室30内的真空气压，所述真空表60与所述智能控制阀31电连接，所述智能控制阀31根据所述真空表60显示的真空气压控制所述输水管300进入所述稳压水箱20的水流量。
进一步地，所述真空运行密封室30上还设置一开口70，用于所述真空运行密封室30的放气控制。
上述实施例，通过真空表监控真空运行密封室的气压，根据气压的变化控制智能控制阀以调整进入稳压水箱的水流，使得真空的气压保持一定的稳定性，进一步地增加了小水电发电的稳定性。且通过增加开口，使得当真空空间过大时，可以打开开口，使得真空空间得到及时的调整。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种真空室小水电发电装置，其特征在于，包括：
一高水位蓄水池(10)；
一稳压水箱(20)，所述稳压水箱(20)与所述高水位蓄水池(10)之间通过输水管(300)连接，所述输水管(300)还设置智能控制阀(31)和水表(32)，所述智能控制阀(31)与所述水表(32)电连接，所述智能控制阀(31)根据所述水表(32)显示的水流量数据控制所述输水管(300)进入所述稳压水箱(20)的水流量；
一真空运行密封室(30)，所述真空运行密封室(30)与所述稳压水箱(20)通过进水管(100)连接；
一水轮机(40)，设置在所述真空运行密封室(30)内；
一低水位蓄水池(50)，所述低水位蓄水池(50)与所述高水位蓄水池(10)通过出水管(200)连接；
其中，所述出水管(200)的直径大于所述进水管(100)的直径。
2.根据权利要求1所述的真空室小水电发电装置，其特征在于，在所述真空运行密封室(30)还设置有真空表(60)，用于记录所述真空运行密封室(30)内的真空气压，所述真空表(60)与所述智能控制阀(31)电连接，所述智能控制阀(31)根据所述真空表(60)显示的真空气压控制所述输水管(300)进入所述稳压水箱(20)的水流量。
3.根据权利要求2所述的真空室小水电发电装置，其特征在于，所述真空运行密封室(30)上还设置一开口(70)，用于所述真空运行密封室(30)的放气控制。
4.根据权利要求1所述的真空室小水电发电装置，其特征在于，所述真空运行密封室(30)为铁制的圆柱体结构。
5.根据权利要求1所述的真空室小水电发电装置，其特征在于，所述真空运行密封室(30)与所述稳压水箱(20)之间的距离小于所述真空运行密封室(30)与所述低水位蓄水池(50)之间的距离。
6.根据权利要求1所述的真空室小水电发电装置，其特征在于，所述真空运行密封室(30)与所述低水位蓄水池(50)之间的距离为8米-12米。
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|---|---|---|---|---|
| CN110088458A (zh) * | 2016-12-19 | 2019-08-02 | 瑞典意昂公司 | 流量控制器 |
| WO2021262016A1 (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | Zygmunt Nowak | Method of electric energy generation and power generation system, in particular a power plant |
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2014
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| CN110088458B (zh) * | 2016-12-19 | 2021-03-23 | 瑞典意昂公司 | 流量控制器 |
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