CN216518377U - 一种管道式水力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种管道式水力发电设备，包括蓄水容器，所述蓄水容器的上部设有与自然水体上游相对应的进水端，蓄水容器的底部连接有通向自然水体下游的管道；管道上连接有至少两台水力发电机。本实用新型提供的管道式水力发电设备，能一边建设一边运行发电，充分利用设备完成前的时间进行能量转化，后期扩展规模的能力强；蓄水容器内水体势能与发电量的比值较高，电能转化率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及水力发电领域，尤其涉及一种管道式水力发电设备。
背景技术
电能作为现代工农业生产发展主要采用的能源，可通过火力发电、水力发电、核能发电、太阳能发电等方式获得。其中，水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。目前为实现将水能转换为电能，需要在河流等自然水体上兴建不同类型的水电站。
然而，在河流上兴建水电站，需要对河流进行节流和引流，再在河床处建设设备，其工程量大，周期长，需要水电站基本完成后才能开始进行水力发电。
目前已有将河流的上游水体引流至蓄水罐，并通过蓄水罐底部水压给单个水力发电机发电，水体再流入河流下游的发电方式。虽然这种方式无需在河流上兴建水电站，工程量小，但由于水体能量很大，要建造单个能将大部分水能转化为电能的水力发电机，该水力发电机的体积大，成本极高，安装麻烦，而且工期很长，需要整体工程基本完成后才能进行水力发电。这种一次性投入大量资金且正式投入运营所需的前期准备时间过长的方式，难以被普通企业所接受。
从外，蓄水罐中的水体进入管道后，势能转化为动能，并以较大动能冲击单个水力发电机的叶轮。为足以推动大型水力发电机的叶轮，必须使水体具有较大的流速。但水体冲击完水力发电机后，从水力发电机输出端流出的水体速度仍然较快，说明水体动能没有被充分利用，蓄水罐内水体势能与发电量的比值较小，未能充分利用水能发电。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种管道式水力发电设备，能一边建设一边运行发电，充分利用设备完成前的时间进行能量转化，后期扩展规模的能力强。
为实现上述目的，本实用新型提供一种管道式水力发电设备，包括蓄水容器，所述蓄水容器的上部设有与自然水体上游相对应的进水端，蓄水容器的底部连接有通向自然水体下游的管道；管道上连接有至少两台水力发电机。
作为本实用新型的进一步改进，各所述水力发电机中包括至少两台相互串联的水力发电机。
作为本实用新型的更进一步改进，所述管道包括主管道和至少两组沿主管道水流方向依次串联的支管组，每组支管组包括相并联的第一支管和第二支管；所述水力发电机设置在第一支管上；每组支管组上均设有水流换向结构。
作为本实用新型的更进一步改进，所述水流换向结构包括第一三通阀和第二三通阀；第一三通阀的进水端与主管道连通，第一三通阀的两个出水端分别与第一支管和第二支管两者的进水端连通；第二三通阀的两个进水端分别与第一支管和第二支管两者的出水端连通，第二三通阀的出水端与主管道连通。
作为本实用新型的更进一步改进，所述水流换向结构包括第一开关阀和第二开关阀；第一开关阀设置在第一支管上且分别位于水力发电机的前后两端；第二开关阀设置在第二支管上。
作为本实用新型的更进一步改进，各所述水力发电机中包括至少两台相互并联的水力发电机。
作为本实用新型的更进一步改进，所述管道包括相连接的主管道和至少两条相互并联的第三支管；第三支管上设有相互串联的第三开关阀和水力发电机；第三开关阀为两个且分别位于第三开关阀的前后两端。
作为本实用新型的更进一步改进，所述管道上靠近出水端处连接有调速阀。
作为本实用新型的更进一步改进，所述管道上设有多个转角处。
有益效果
与现有技术相比，本实用新型的管道式水力发电设备的优点为：
1、河流上游的水体进入蓄水容器后流入管道，水体通过势能转换成动能并推动管道上各水力发电机。设置多个水力发电机，可将每个水力发电机的规格设置得较小，单个小型的水力发电机成本低，安装容易，每新装入一个水力发电机都能快速投入使用，用户在前期资金和时间不充裕的情况下可先装上一部分水力发电机进行发电，后期再逐渐加装上剩余的水力发电机，操作方便。
2、管道上靠近出水端处连接有调速阀，使用时根据各水力发电机的发电效率调节出水速度，则管内各处的水体流速也基本一致，从而有利于通过调节流速选择最佳的发电效率。通过将管道内的水流速度降低至较小值，以慢速冲击各水力发电机的叶轮，尽可能利用储存在蓄水容器中水体的势能，从而大幅提高蓄水容器内水体势能与发电量的比值，提高电能转化率。
3、水力发电机可根据需要选择串联和并联甚至混联的方式。采用串联方式时，当个别水力发电机发生故障需要检修，可通过阀门截断故障水力发电机所在支管并开启另一支管；当采用并联方式时，当个别水力发电机发生故障需要检修，通过阀门截断故障水力发电机所在支管即可。以上方式均不会影响其他水力发电机的正常运作，系统运作持续能力强。
4、管道上设有多个转角处，有利于在较小占地空间内延长管道的长度，增加水力发电机的数量。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中管道式水力发电设备的示意图；
图2为实施例2中管道式水力发电设备的示意图；
图3为实施例3中管道式水力发电设备的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型的实施例。
实施例1
本实用新型的具体实施方式如图1所示，一种管道式水力发电设备，包括蓄水容器1，蓄水容器1的上部设有与自然水体上游相对应的进水端2，进水端2设有进水管。蓄水容器1的底部连接有通向自然水体下游的管道3。管道3上连接有至少两台水力发电机4。管道3上靠近出水端处连接有调速阀5。本实施例中，蓄水容器1的底部为倒锥形。水力发电机4的高度必须低于蓄水容器1 的高度。蓄水容器1可以采用水池或水塔。管道3在布置时可设置多个转角处，减少占地面积。
各水力发电机4中包括至少两台相互串联的水力发电机4。本实施例中，水力发电机4的数量为三个。管道3包括主管道33和至少两组沿主管道33水流方向依次串联的支管组，本实施例中，支管组为三组。每组支管组包括相并联的第一支管31和第二支管32。水力发电机4设置在第一支管31上。每组支管组上均设有水流换向结构。主管道33的末端设有调速阀5。
本实施例中，水流换向结构包括第一开关阀6和第二开关阀7。第一开关阀 6为两个，两者设置在第一支管31上且分别位于水力发电机4的前后两端。第二开关阀7设置在第二支管32上。
正常使用时，先关闭各第二开关阀7，开启第一开关阀6，根据水力发电机 4的规格调节调速阀5，调节管道内流速，让水力发电机4的发电效率尽可能高。当其中一个水力发电机4发生故障，关闭该水力发电机4前后两端的第一开关阀6开启与该水力发电机4并联的第二开关阀7，水体不经过故障的水力发电机 4，管道式水力发电设备的其余水力发电机4仍然可以正常发电，此时可更换发生故障的水力发电机4。
实施例2
如图2所示，与实施例1的不同之处在于，水流换向结构包括第一三通阀8 和第二三通阀10。第一三通阀8的进水端与主管道33连通，第一三通阀8的两个出水端分别与第一支管31和第二支管32两者的进水端连通。第二三通阀10 的两个进水端分别与第一支管31和第二支管32两者的出水端连通，第二三通阀10的出水端与主管道33连通。
当各水力发电机4正常运作时，通过第一三通阀8和第二三通阀10的配合使第二支管32关闭，水体经过第一支管31中的水力发电机4进行发电。当出现故障的水力发电机4时，通过第一三通阀8和第二三通阀10的配合关闭对应的第一支管31，连通第二支管32，能确保其余水力发电机4正常发电，此时可更换发生故障的水力发电机4。
实施例3
如图3所示，与实施例1的不同之处在于，各水力发电机4中包括至少两台相互并联的水力发电机4。本实施例中，水力发电机4的数量为三台。各水力发电机4布置时位于同一水平面。
管道3包括相连接的主管道33和至少两条相互并联的第三支管34。本实施例中第三支管34为三条。第三支管34上设有相互串联的第三开关阀9和水力发电机4。第三开关阀9为两个且分别位于第三开关阀9的前后两端。当其中一个水力发电机4发生故障，通过第三开关阀9关闭该第三支管34，拆下并更换故障的水力发电机4。
除上述实施例外，管道3中的各水力发电机4可采用混联，即部分串联部分并联。也可以不设置支管和开关阀，各水力发电机4均设置在管道3上。
以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。
Claims (8)
1.一种管道式水力发电设备，包括蓄水容器(1)，其特征在于，所述蓄水容器(1)的上部设有与自然水体上游相对应的进水端(2)，蓄水容器(1)的底部连接有通向自然水体下游的管道(3)；管道(3)上连接有至少两台水力发电机(4)；所述管道(3)上靠近出水端处连接有调速阀(5)。
2.根据权利要求1所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，各所述水力发电机(4)中包括至少两台相互串联的水力发电机(4)。
3.根据权利要求2所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，所述管道(3)包括主管道(33)和至少两组沿主管道(33)水流方向依次串联的支管组，每组支管组包括相并联的第一支管(31)和第二支管(32)；所述水力发电机(4)设置在第一支管(31)上；每组支管组上均设有水流换向结构。
4.根据权利要求3所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，所述水流换向结构包括第一三通阀(8)和第二三通阀(10)；第一三通阀(8)的进水端与主管道(33)连通，第一三通阀(8)的两个出水端分别与第一支管(31)和第二支管(32)两者的进水端连通；第二三通阀(10)的两个进水端分别与第一支管(31)和第二支管(32)两者的出水端连通，第二三通阀(10)的出水端与主管道(33)连通。
5.根据权利要求3所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，所述水流换向结构包括第一开关阀(6)和第二开关阀(7)；第一开关阀(6)为两个，两者设置在第一支管(31)上且分别位于水力发电机(4)的前后两端；第二开关阀(7)设置在第二支管(32)上。
6.根据权利要求1或2所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，各所述水力发电机(4)中包括至少两台相互并联的水力发电机(4)。
7.根据权利要求6所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，所述管道(3)包括相连接的主管道(33)和至少两条相互并联的第三支管(34)；第三支管(34)上设有相互串联的第三开关阀(9)和水力发电机(4)；第三开关阀(9)为两个且分别位于第三开关阀(9)的前后两端。
8.根据权利要求1所述的一种管道式水力发电设备，其特征在于，所述管道(3)上设有多个转角处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120367079.7U CN216518377U (zh) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | 一种管道式水力发电设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202120367079.7U CN216518377U (zh) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | 一种管道式水力发电设备 |
Publications (1)
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| CN216518377U true CN216518377U (zh) | 2022-05-13 |
Family
ID=81460894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202120367079.7U Active CN216518377U (zh) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | 一种管道式水力发电设备 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN216518377U (zh) |
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2021
- 2021-02-09 CN CN202120367079.7U patent/CN216518377U/zh active Active
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