CN212318202U - 一种低水位水轮发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发电设备技术领域，尤其是一种低水位水轮发电机，包括机架、第一变速器、第一水轮、发电机及助力机构，所述机架固设在岸边且顶部固设有支撑板，所述第一变速器固设在所述支撑板，所述第一水轮的外周固设有多个传动水箱，且设有背向圆心方向的开口，所述第一水轮通过联轴器与所述第一变速器的输入轴连接，所述第一变速器的输出轴通过联轴器与所述发电机的传动轴连接，所述发电机固设在所述机架上；所述机架设有固设有固定板，所述固定板位于所述支撑板的下方，所述助力机构包括调节板、第二变速器、第二水轮、助力电机及抽水泵，且所述助力机构用于第一水轮的助力。本实用新型能够在低水位和低水头的情况满足水轮发电机的发电。

Description

一种低水位水轮发电机

技术领域

本实用新型涉及发电设备技术领域，尤其是一种低水位水轮发电机。

背景技术

现有的水轮发电机由发电机和水轮机构成，水轮机又由涡壳、叶片轴和叶片构成。这种水轮发电机必需有足够的水头，如8米以上的水头才能正常地工作，从而大大限制了其应用的场合。由于农村的小河和沟渠容易受主河流的影响，水位变化大，在低水位和低水头的情况下，其工作效率和发电能力是不理想的。

实用新型内容

为了实现解决上述问题，本实用新型提供一种低水位水轮发电机，能够在低水位和低水头的情况满足水轮发电机的发电。

一种低水位水轮发电机，包括机架、第一变速器、第一水轮、发电机及助力机构，

所述机架固设在岸边且顶部固设有支撑板，所述第一变速器固设在所述支撑板，所述第一水轮的外周固设有多个传动水箱，所述传动水箱设有背向圆心方向的开口，所述第一水轮通过联轴器与所述第一变速器的输入轴连接，所述第一变速器的输出轴通过联轴器与所述发电机的传动轴连接，所述发电机固设在所述机架上；

所述机架设有固设有固定板，所述固定板位于所述支撑板的下方，所述助力机构包括调节板、第二变速器、第二水轮、第二电机及抽水泵，所述固定板背向所述支撑板的一面通过升降装置与所述调节板固定连接，所述第二变速器固设在所述调节板上，所述第二水轮的外周固定设有多个与所述开口方向相同的轮叶，所述第二水轮通过联轴器与所述第二变速器的输入轴连接，所述第二变速器的输出轴通过联轴器与所述第二发电机的传动轴连接，所述第二发电机固设在所述调节板上且与所述抽水泵传动连接，所述抽水泵固设在所述调节板上，所述抽水泵的输入口设有吸水管，所述吸水管远离所述抽水泵的一端接入河水或渠水内，所述抽水泵的输出口设有排水管，所述排水管固设在所述机架中且远离所述抽水泵的一端设于所述第一水轮的顶部，以使所述排水管的排水能够注入所述传动水箱内。

进一步地，所述传动水箱设有60个。

进一步地，所述升降装置包括固定座、蜗轮、蜗杆、连接杆及驱动轴，所述固定座固定在所述调节板上，且所述固定座内设有空腔，所述蜗轮位于所述固定座内，并与所述固定座转动连接，所述蜗杆与所述固定座转动连接，并与所述蜗轮啮合，所述连接杆螺纹穿设在所述蜗轮内，且所述连接杆一端依次滑动穿设于所述固定座及所述支撑板，另一端依次滑动穿设于所述固定座及固定板后与所述调节板固定连接；所述第三电机与所述蜗杆传动连接，且固设在所述固定板上，所述第三电机与所述发电机的输出端电连接。

进一步地，所述固定座的内壁固设有限位块，所述连接杆设有与所述限位块滑动配合的滑槽，所述限位块通过所述滑槽与所述连接杆滑动连接。

进一步地，还设有转速传感器及单片机，所述转速传感器套设在所述第一水轮的转轴上，且用于获取所述第一水轮的转速，所述单片机分别与所述转速传感器、所述发电机的输出端及所述驱动电机电连接。

进一步地，所述排水管设有伸缩部，所述伸缩部位于所述机架与所述抽水泵之间。

进一步地，所述第二发电机设有传动带，所述传动带一端套设在所述第二发电机的转动轴上，并与所述第二发电机的转动轴传动连接，另一端套设在所述抽水泵的传动轴上，并与所述抽水泵的传动轴传动连接。

本实用新型的有益效果是：

1.在水流带动第一水轮转动时，发电机将第一水轮的动能转化为电能，从而能够进行发电。当出现低水位和低水头的情况后，通过控制升降装置升降活动，使得调节板能够朝远离固定板的方向移动，从而能够使第二水轮下降至水流处，在水流的带动下第二水轮转动，助力电机驱动抽水泵启动，使得抽水泵能够通过吸水管将河道和沟渠的水进行吸取，然后通过排水管，将水泵送到第一水轮顶部的水箱上，以实现第一水轮的助力，使得在低水位和低水头能够为第一水轮提供足够的动能，以保证在低水位和低水头的情况满足水轮发电机的发电。

2.在驱动电机的作用下，蜗杆被驱动电机带动，同时，蜗杆带动蜗轮转动，由于连接杆螺纹穿设在蜗轮内，使得连接杆能够实现升降移动，在连接杆的带动下，调节板能够朝水流方向移动，从而能够使第二水轮下降至水流处，以使水流的带动下第二水轮转动。本实用新型采用蜗轮蜗杆传动，减少了驱动电机所需的扭力，使得电机所需的功率降低，即使出现在低水位和低水头时，发电机的功率有所下降，通过升压后也能够满足驱动电机的启动。

3.在转速传感器的作用下能够获取第一水轮的转速，当第一水轮的转速低于设定阈值时，证明出现低水位和低水头的情况，单片机能够根据转速传感器提供的低转速信号，控制驱动电机转动，以使第二水轮下降至水流处，从而为第一水轮进行助力。当第一水轮的转速足够时，单片机通过转速传感器获取正常转速信号后，控制驱动电机转动，以使第二水轮离开水流，防止水流浸没驱动电机。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施方式的低水位水轮发电机的结构示意图。

图2是本实用新型一较佳实施方式的低水位水轮发电机的升降装置结构示意图。

图3是本实用新型一较佳实施方式的低水位水轮发电机的单片机控制框图。

图中，1-机架，101-支撑板，11-固定板，2-第一变速器，3-第一水轮，31-传动水箱，4- 发电机，5-调节板，51-第二变速器，52-第二水轮，53-助力电机，54-抽水泵，6-吸水管，61- 排水管，611-伸缩部，7-固定座，701-限位块，71-蜗轮，72-蜗杆，73-连接杆，731-滑槽，74- 驱动电机，8-转速传感器，81-单片机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图3，本实用新型一较佳实施方式的低水位水轮发电机，包括机架1、第一变速器2、第一水轮3、发电机4及助力机构。

机架1固设在岸边且顶部固设有支撑板101，第一变速器2固设在支撑板101，第一水轮3的外周固设有多个传动水箱31，传动水箱31设有背向圆心方向的开口，第一水轮3通过联轴器与第一变速器2的输入轴连接，第一变速器2的输出轴通过联轴器与发电机4的传动轴连接，发电机4固设在机架1上。

机架1设有固设有固定板11，固定板11位于支撑板101的下方，助力机构包括调节板5、第二变速器51、第二水轮52、助力电机53及抽水泵54。

固定板11背向支撑板101的一面通过升降装置与调节板5固定连接，第二变速器51固设在调节板5上，第二水轮52的外周固定设有多个与开口方向相同的轮叶521，第二水轮52 通过联轴器与第二变速器51的输入轴连接，第二变速器51的输出轴通过联轴器与助力电机 53的传动轴连接，助力电机53固设在调节板5上且与抽水泵54传动连接，抽水泵54固设在调节板5上，抽水泵54的输入口设有吸水管6，吸水管6远离抽水泵54的一端接入河水或渠水内，抽水泵54的输出口设有排水管61，排水管61固设在机架1中且远离抽水泵54 的一端设于第一水轮3的顶部，以使排水管61的排水能够注入传动水箱31内。

在水流带动第一水轮3转动时，发电机4将第一水轮3的动能转化为电能，从而能够进行发电。当出现低水位和低水头的情况后，通过控制升降装置升降活动，使得调节板5能够朝远离固定板11的方向移动，从而能够使第二水轮52下降至水流处，在水流的带动下第二水轮52转动，助力电机53驱动抽水泵54启动，使得抽水泵54能够通过吸水管6将河道和沟渠的水进行吸取，然后通过排水管61，将水泵送到第一水轮3顶部的传动水箱31上，以实现第一水轮3的助力，使得在低水位和低水头能够为第一水轮3提供足够的动能，以保证在低水位和低水头的情况满足水轮发电机的发电。

本实施例中，传动水箱31设有60个。变速器5是传动比约为100比1的两级增速变速器。第一级的传动比最大可为30比1，第二级的传动比则为3.33比1。也可按其它传动比配置。发电机6的额定转速为每分钟100转、功率650千瓦。

助力电机53可根据第一水轮3的顶部驱动水箱31的高度确定，如顶部驱动水箱31的高度为20米，助力电机53可以选择额定电压为220伏、功率250千瓦的规格，抽水泵54选择扬程为20-25米、流量为每小时3600-4000立方米的规格。

优选地，助力电机53设有传动带531，传动带531一端套设在助力电机53的转动轴上，并与助力电机53的转动轴传动连接，另一端套设在抽水泵54的传动轴上，并与抽水泵54的传动轴传动连接。

本实施例中，排水管61设有伸缩部611，伸缩部611位于机架1与抽水泵54之间。伸缩部611采用波纹伸缩结构，在伸缩部611的作用下，能够配合助力机构的升降而伸长或缩短。

本实施例中，升降装置包括固定座7、蜗轮71、蜗杆72、连接杆73及驱动电机74。

固定座7固定在调节板5上，且固定座7内设有空腔，蜗轮71位于固定座7内，并与固定座7转动连接，蜗杆72与固定座7转动连接，并与蜗轮71啮合，连接杆73螺纹穿设在蜗轮71内，且连接杆73一端依次滑动穿设于固定座7及支撑板101，另一端依次滑动穿设于固定座7及固定板11后与调节板5固定连接；驱动电机74与蜗杆72传动连接，且固设在固定板11上，驱动电机74与发电机4的输出端电连接。本实施例的驱动电机74采用选择额定电压为220伏、额定功率7.5千瓦的规格，发电机4可以通过升压电路与驱动电机74电连接，以使发电机4能够为驱动电机74供电。升压电路为现有技术，为了节约篇幅不再重复说明。

在驱动电机74的作用下，蜗杆72被驱动电机74带动，同时，蜗杆72带动蜗轮71转动，由于连接杆73螺纹穿设在蜗轮71内，使得连接杆73能够实现下降移动，在连接杆73的带动下，调节板5能够朝水流方向移动，从而能够使第二水轮52下降至水流处，以使水流的带动下第二水轮52转动。本实施例采用蜗轮蜗杆传动，减少了驱动电机74所需的扭力，使得驱动电机74所需的功率降低，即使出现在低水位和低水头时，发电机74的功率有所下降，通过升压后也能够满足驱动电机7的启动。

本实施例中，还设有转速传感器8及单片机81，转速传感器8套设在第一水轮3的转轴上，且用于获取第一水轮3的转速，单片机81分别与转速传感器8、发电机4的输出端及驱动电机74电连接。本实施例的单片机81为51单片机，其额定电压为直流5V，因此单片机 81通过降压整流电路与发电机4的输出端电连接，转速传感器8利用单片机81的接口供电。降压整流电路为现有技术，为了节约篇幅不再重复说明。

在转速传感器8的作用下能够获取第一水轮3的转速，当第一水轮3的转速低于设定阈值时，证明出现低水位和低水头的情况，单片机81能够根据转速传感器8提供的低转速信号，控制驱动电机74转动，以使第二水轮52下降至水流处，从而为第一水轮3进行助力。当第一水轮3的转速足够时，单片机81通过转速传感器8获取正常转速的信号后，控制驱动电机 74转动，以使第二水轮52离开水流，防止水流浸没驱动电机74。

优先地，固定座7的内壁固设有限位块701，连接杆73设有与限位块701滑动配合的滑槽，限位块701通过滑槽与连接杆73滑动连接。在限位块701及滑槽的作用下，能够防止连接杆73与固定座7产生转动，防止与连接杆73的调节板5不会偏转。

另外，升降装置可为SWL丝杆升降机，假设助力机构的总重量为300kg，可采用SWL50 型号的丝杆升降机，其中丝杆升降机的本体固设在固定板11上，丝杆升降机的支撑杆与调节板5固定连接，丝杆升降机的扭力电机通过升压电路发电机4的输出端电连接。而单片机81 分别与转速传感器8、发电机4的输出端及丝杆升降机的扭力电机电连接，以实现单片机8 根据第一水轮3的转速控制丝杆升降机的扭力电机的转动，以实现丝杆升降机的升降控制。

本实施例的低水位水轮发电机运行过程为：

水流带动第一水轮3转动，发电机4将第一水轮3的动能转化为电能，从而能够进行发电。当转速传感器8感应到第一水轮3的转速低于设定阈值时，证明出现低水位和低水头的情况，单片机81控制驱动电机74转动，第二水轮52下降至水流处，在水流的带动下第二水轮52转动，助力电机53驱动抽水泵54启动，使得抽水泵54能够通过吸水管6将河道和沟渠的水进行吸取，然后通过排水管61，将水泵送到第一水轮3顶部的传动水箱31上，以实现第一水轮3的助力，使得在低水位和低水头能够为第一水轮3提供足够的动能，以保证在低水位和低水头的情况满足水轮发电机的发电。

Claims (7)

1.一种低水位水轮发电机，其特征在于，包括机架(1)、第一变速器(2)、第一水轮(3)、发电机(4)及助力机构，

所述机架(1)固设在岸边且顶部固设有支撑板(101)，所述第一变速器(2)固设在所述支撑板(101)，所述第一水轮(3)的外周固设有多个传动水箱(31)，所述传动水箱(31)设有背向圆心方向的开口，所述第一水轮(3)通过联轴器与所述第一变速器(2)的输入轴连接，所述第一变速器(2)的输出轴通过联轴器与所述发电机(4)的传动轴连接，所述发电机(4)固设在所述机架(1)上；

所述机架(1)设有固设有固定板(11)，所述固定板(11)位于所述支撑板(101)的下方，所述助力机构包括调节板(5)、第二变速器(51)、第二水轮(52)、助力电机(53)及抽水泵(54)，所述固定板(11)背向所述支撑板(101)的一面通过升降装置与所述调节板(5)固定连接，所述第二变速器(51)固设在所述调节板(5)上，所述第二水轮(52)的外周固定设有多个与所述开口方向相同的轮叶(521)，所述第二水轮(52)通过联轴器与所述第二变速器(51)的输入轴连接，所述第二变速器(51)的输出轴通过联轴器与所述助力电机(53)的传动轴连接，所述助力电机(53)固设在所述调节板(5)上且与所述抽水泵(54)传动连接，所述抽水泵(54)固设在所述调节板(5)上，所述抽水泵(54)的输入口设有吸水管(6)，所述吸水管(6)远离所述抽水泵(54)的一端接入河水或渠水内，所述抽水泵(54)的输出口设有排水管(61)，所述排水管(61)固设在所述机架(1)中且远离所述抽水泵(54)的一端设于所述第一水轮(3)的顶部，以使所述排水管(61)的排水能够注入所述传动水箱(31)内。

2.根据权利要求1所述的一种低水位水轮发电机，其特征在于：所述传动水箱(31)设有60个。

3.根据权利要求1所述的一种低水位水轮发电机，其特征在于：所述升降装置包括固定座(7)、蜗轮(71)、蜗杆(72)、连接杆(73)及驱动电机(74)，所述固定座(7)固定在所述调节板(5)上，且所述固定座(7)内设有空腔，所述蜗轮(71)位于所述固定座(7)内，并与所述固定座(7)转动连接，所述蜗杆(72)与所述固定座(7)转动连接，并与所述蜗轮(71)啮合，所述连接杆(73)螺纹穿设在所述蜗轮(71)内，且所述连接杆(73)一端依次滑动穿设于所述固定座(7)及所述支撑板(101)，另一端依次滑动穿设于所述固定座(7)及固定板(11)后与所述调节板(5)固定连接；所述驱动电机(74)与所述蜗杆(72)传动连接，且固设在所述固定板(11)上，所述驱动电机(74)与所述发电机(4)的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的一种低水位水轮发电机，其特征在于：所述固定座(7)的内壁固设有限位块(701)，所述连接杆(73)设有与所述限位块(701)滑动配合的滑槽，所述限位块(701)通过所述滑槽与所述连接杆(73)滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种低水位水轮发电机，其特征在于：还设有转速传感器(8)及单片机(81)，所述转速传感器(8)套设在所述第一水轮(3)的转轴上，且用于获取所述第一水轮(3)的转速，所述单片机(81)分别与所述转速传感器(8)、所述发电机(4)的输出端及所述驱动电机(74)电连接。

6.根据权利要求1所述的一种低水位水轮发电机，其特征在于：所述排水管(61)设有伸缩部(611)，所述伸缩部(611)位于所述机架(1)与所述抽水泵(54)之间。

7.根据权利要求1所述的一种低水位水轮发电机，其特征在于：所述助力电机(53)设有传动带(531)，所述传动带(531)一端套设在所述助力电机(53)的转动轴上，并与所述助力电机(53)的转动轴传动连接，另一端套设在所述抽水泵(54)的传动轴上，并与所述抽水泵(54)的传动轴传动连接。

Images