CN205190110U - 一种水能横向与重复利用的发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水能横向与重复利用的发电系统，包括设于河流上游的储水库、沿河流流向设于河床上的流道、安装在流道上的若干水轮发电机组和电机房，所述流道包括承重堤和设置在承重堤上方的流槽，流槽设置有进水口和出水口，所述进水口连通储水库，进水口设置有水闸，出水口朝向河流下游，所述若干水轮发电机组等间距地设置在流槽上；本实用新型为利用自然水位的高低变化、重复利用水能实施水力发电的系统，该系统能高效利用水资源、降低储水位、获得持续稳定的发电，且可设置在地势较陡的山区河流上，获得较强的水力，水资源的利用效率呈倍数级增长，获得充足的电量。

Description

一种水能横向与重复利用的发电系统

技术领域

本实用新型涉及水力发电技术领域，尤其是涉及一种横向布置在河道上，利用河床自然坡度或人工微调坡度变化的水能横向与重复利用的发电系统。

背景技术

随着世界经济的发展，对能源的需求与日俱增，现在的煤能资源有限，跟人类无限的能源需求相比简直是微不足道；核能，在安全性方面，现在无法确保是绝对的，尤其是地震等自然灾害的破坏不可忽视，还有如恐怖袭击、战争等手段的人为破坏也不得不考虑。在工业飞速发展的今天，人们对电力的需求越来越大，虽然核电已经使用几十年，总体来说，短时间还是比较安全的，但从长远考虑，谁能保证不出问题呢，一旦出问题，那可是人类无法承受的灾难，风能发电，虽然清洁、环保，但其稳定性不是很好，人类需要的是强大而且稳定的能源；光伏发电，就目前而言，成本较高。

水力发电是一种绿色能源，现在的水电其效率还算可以，但其季节性强，有丰水期和枯水期的变化，在丰水期有可能用不完的水资源，枯水期又面临无水可用的状态。

为了解决枯水期的问题，在一些大型的水电站修了大坝储水，但其储水量也是有限的，其储水量过高对生态环境的影响也是比较大的，如果能够合理降低储水位，使其对储水库区的生态环境造成的影响降到最低，且在现有水资源的条件下，如何获得持续强大稳定的资源是我们目前需要思考解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述现有技术问题，本实用新型提供了一种横向布置在河道上，利用河床自然坡度或人工微调坡度变化的水能横向与重复利用的发电系统，该发电系统能高效利用水资源、降低储水位、获得持续稳定的发电，且可设置在地势较陡的山区河流上，获得较强的水力。

本实用新型的技术方案为：一种水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，包括设于河流上游的储水库、沿河流流向设于河床上的流道、安装在流道上的若干水轮发电机组和电机房，所述流道包括承重堤和设置在承重堤上方的流槽，流槽设置有进水口和出水口，所述进水口连通储水库，进水口设置有水闸，出水口朝向河流下游，所述若干水轮发电机组等间距地横向设置在流槽上。

所述承重堤宽度约为流槽的1～2倍，此宽度设计目的在于将流槽两侧的承重堤作为安装维修水轮发电机组及维护承重墙的维护通道使用，所述电机房位于维护通道上。

所述承重堤设于河床一侧且其宽度应不超过河床宽度的1/3，该宽度设计不会阻断水流，最大限度地降低其对河流造成的生态影响。

由于承重堤设在河床上，不可避免地会使得河床宽度减少，减少流水量，因此，承重堤高度设计时应略高于河床的最高水位，所述最高水位为设置承重堤后的河床最高水位或河流上游设有防洪坝时泄洪时产生的最高水位。

所述流槽由左右两面承重墙围合构成，承重墙形成于承重堤表面，流槽内均匀间隔设置有若干连接两面承重墙的横梁，每两根横梁之间设置有一套水轮发电机组，左右两面承重墙上均预留有安装水轮发电机组的安装位置，承重墙外侧且位于承重堤上设置有固定柱。

所述进水口呈喇叭状，喇叭口形状有助于提高水流进入流槽的冲击力。

所述若干水轮发电机组均分别包括水轮机、加速装置、发电机，所述水轮机的输出端与加速装置连接，所述加速装置的输出端与发电机连接，所述水轮机横向位于流槽内且固定安装在承重墙预留的安装位置上，所述加速装置一端安装固定在承重墙外侧上，另一端安装固定在所述固定柱上，所述加速装置和发电机均位于所述维护通道上的电机房内。

所述水轮机包括水轮机轴和叶轮，叶轮固定在水轮机轴中部，叶轮上环绕设置有一圈叶片，所述叶片呈微弯曲形，微弯曲形的叶片能更好地接受水的冲击力。

所述加速装置可以是加速器或加速齿轮。

所述承重墙的高度大于水轮机的整体直径。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过在江河上沿水流方向设置流道，流道上安装若干等间距的水轮发电机组，利用水往低处走的自然规律推动水轮机转动发电，水力发电持续稳定，水资源的利用效率呈倍数级增长，获得充足的电量，进而可降低电价；

2、本实用新型的流道设计不阻断水流，能显著地降低储水库的储水位高度，对生态环境的破坏影响低，且其高度设计具有一定的防洪能力；

3、本实用新型建造施工简单、造价低，适用地势复杂的山区，能为广大山区的人民提供充足的电量，同时替代现在山区的煤电，消除使用煤资源发电对大气的污染，环保可持续。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视平面图；

图3为本实用新型加速齿轮位置示意图。

图中，1、承重堤；11、维护通道；2、流槽；21、进水口；22、出水口；23、进水闸；24、承重墙；25、安装位置；26、横梁；31、水轮机；32、发电机；33、加速装置；4、电机房；5、固定柱；601、水轮机的齿轮；602、加速齿轮；603、发电机的齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1、图2、图3所示，一种水能横向与重复利用的发电系统，包括储水库(图中未画出)、流道、若干水轮发电机组和电机房4，储水库设置在河流上游，流道沿河流流向建设在河床一侧上。

所述流道包括承重堤1和设置在承重堤1上方的流槽2，流槽2设置有进水口21和出水口22，进水口21呈喇叭状与储水库连通，进水口21设置有进水闸23，出水口22朝向河流下游；所述承重堤1修建在河床一侧上，为不影响河流的正常流动，承重堤1宽度不超过1/3的河床宽度，而由于承重堤1占用了河床的一部分，必会使得河床变窄，水流量减少，水位有所上涨，因此为使得承重堤1稳固牢靠，承重堤1的高度应高于设有承重堤1后的河床的最高水位，且当上游设有防洪坝时，承重堤1的高度应高于泄洪后最大水流量时的水位高度；承重堤1宽度约为流槽2宽度的1～2倍，承重堤1两侧比流槽2多出的部分作为用于安装维修发电机及维护承重墙24的维护通道11使用，靠近河边一侧的维护通道11宽度大于靠近河流一侧的维护通道11，所述电机房4安装在靠近河边一侧的维护通道11上；为保证维护工人的安全，维护通道11上设置有防护栏；承重堤1的形状可修建成长方形或梯形，优选地，承重堤1为梯形，承重堤1底部略宽于顶部，建成梯形的承重堤1可节省建造成本且建造更方便快捷。

所述流槽2由左右两面承重墙24围合构成，承重墙24形成于承重堤1表面，流槽2内均匀间隔设置有若干连接两面承重墙24的横梁26，横梁26距离承重墙24顶部约1米左右，根据实际需要，可在横梁26下方安装多一根横梁26或钢管，以更进一步地起到稳固两面承重墙24的作用；两面承重墙24上对称预留有安装水轮发电机组的安装位置25，与预留的安装位置25相对应的承重墙24外侧且位于承重堤1上设置有固定柱；流槽2的长度可根据河流地形情况或实际需求设计，承重墙24的高度根据水轮发电机组的大小而设计。

所述若干水轮发电机组均分别包括水轮机31、加速装置33和发电机32，水轮机31的输出端与加速装置33连接，加速装置33为加速齿轮或加速器，加速装置33的输出端与发电机连接，水轮机31横向位于流槽2内每两根横梁26之间且固定安装在承重墙24上预留的安装位置25上，加速装置33的一端固定安装在承重墙24外墙上，另一端固定在固定柱5上，发电机32位于靠近河边的维护通道11上，加速装置33和发电机32均位于电机房4内；水轮机31包括水轮机轴和叶轮，具体地，水轮机轴两端固定安装在承重墙24上预留的安装位置25上，叶轮固定在水轮机轴中部，叶轮上环绕设置有一圈叶片，所述叶片呈微弯曲形，即叶片端部呈钩状，能更好地接受水的冲击力，叶轮离承重堤1表面5～15cm，有利于叶轮不与底摩擦而安全地转动。

如图3所示，具体地，所述加速装置采用加速齿轮，水轮机轴动力输出端设置有齿轮与加速齿轮啮合的齿轮，发电机动力输入端设置有与加速齿轮传动啮合的齿轮，水轮机的齿轮601带动加速齿轮602转动，进而加速齿轮602带动发电机上的齿轮转动，加速齿轮602可以与发电机的齿轮603获得更好地接触，也可以减小水轮机齿轮过大而发电机齿轮较小转动时产生的振动力，优选地，为发电机齿轮的转速，减小发电机的磁极、体积与重量，水轮机的齿轮601直径大于加速齿轮602直径，加速齿轮602直径大于发电机的齿轮603直径，可设计发电机的齿轮603直径为水轮机的齿轮601直径的1/2；本实施例采用齿轮带动发电机转动替换现有的皮带带动发电机转动，发电机功率可达几千千瓦到二十万千瓦，功率更高、稳定性更强。

具体地，所述承重墙24的高度高于水轮机31的整体直径，水轮机的整体直径等于水轮机轴的直径和2个叶片半径之和。

进一步地，所述流槽2上方根据需要可设置有顶棚。

进一步地，本实施例水能横向与重复利用的发电系统还可包括仓库，仓库用于存放各种易损坏配件，如齿轮、发电机等，方便工人取用维修，仓库可根据实际需求设置在河边或维护通道上。

本实用新型水能横向与重复利用的发电系统，利用水往低处走的自然规律推动水轮机转动发电，适用地势复杂的山区，尤其在河流具有明显落差的山区内使用，其对水资源的利用效率更高，为广大山区的人民提供充足的电量，使得全国各地区都能保证有电可用。

现在的水力发电站是垂直状的利用水资源，垂直高度有限，也是一次性利用水资源，需求水量大，浪费也大，本实用新型水能横向与重复利用的发电系统改变了现在水电站利用水资源的方式，由垂直式利用水力方式改变为横向利用方式，由一次性利用方式改变为多次重复利用方式，即一次水流经多个水轮发电机组重复利用，获得持续的发电，且横向利用水能不受长度限制，根据河流地形情况与实际需要而设计。

现在水力发电机单机装机功率比较大，但其总装机规模不可增大，本实用新型水力发电机单机装机功率虽然达不到超大型水力发电机的功率，单机功率为二十万千瓦以下，其总装机规模可远超现在的总装机规模的几倍甚至更多，实现可持续、重复、稳定地利用水资源发电。

本实用新型将改变现有的能源结构，也将对现有能源结构是一种促进的作用。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，包括设于河流上游的储水库、沿河流流向设于河床上的流道、安装在流道上的若干水轮发电机组和电机房，所述流道包括承重堤和设置在承重堤上方的流槽，所述流槽设置有进水口和出水口，所述进水口连通储水库，所述进水口设置有水闸，出水口朝向河流下游，所述若干水轮发电机组等间距地横向设置在流槽上。

2.根据权利要求1所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述承重堤宽度为流槽的1～2倍，所述流槽两侧的承重堤为用于安装维修水轮发电机组及维护承重墙的维护通道，所述电机房位于维护通道上。

3.根据权利要求2所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述承重堤设于河床一侧且其宽度不超过河床宽度的1/3。

4.根据权利要求3所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述承重堤高度略高于河床的最高水位。

5.根据权利要求2所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述流槽由左右两面承重墙围合构成，承重墙形成于承重堤表面，流槽内均匀间隔设置有若干连接两面承重墙的横梁，每两根横梁之间设置有一套水轮发电机组，左右两面承重墙上均预留有安装水轮发电机组的安装位置，承重墙外侧且位于承重堤上设置有固定柱。

6.根据权利要求1至5之一所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述进水口呈喇叭状。

7.根据权利要求5所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述若干水轮发电机组均分别包括水轮机、加速装置、发电机，所述水轮机的输出端与加速装置连接，所述加速装置的输出端与发电机连接，所述水轮机横向位于流槽内且固定安装在承重墙预留的安装位置上，所述加速装置一端安装固定在承重墙外侧上，另一端安装固定在所述固定柱上，所述加速装置和发电机均位于所述维护通道上的电机房内。

8.根据权利要求7所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述水轮机包括水轮机轴和叶轮，叶轮固定在水轮机轴中部，叶轮上环绕设置有一圈叶片，所述叶片呈微弯曲形。

9.根据权利要求7所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述加速装置可以是加速器或加速齿轮。

10.根据权利要求7所述的水能横向与重复利用的发电系统，其特征在于，所述承重墙的高度大于水轮机的整体直径。