TWM647206U

TWM647206U - 變頻動力水循環發電系統

Info

Publication number: TWM647206U
Application number: TW112206186U
Authority: TW
Inventors: 廣平黃
Original assignee: 新時代服務有限公司
Priority date: 2023-06-16
Filing date: 2023-06-16
Publication date: 2023-10-11

Abstract

本創作係揭露一種變頻動力水循環發電系統，包括一蓄水槽、一機架、一葉輪、一外罩、一第一、二主輪、一第一、二發電機組、一皮帶水泵組、一初期電力單元、及一控制器。該葉輪樞設於機架上。該外罩包覆葉輪外周側並與蓄水槽連通。該第一、二主輪分別組設於葉輪兩側。各變頻水泵分別與蓄水槽及外罩連通組設。第一發電機組與皮帶水泵組分別與第一主輪連接。第二發電機組，係與第二主輪連接。讓控制器，係分別與第一、二發電機、各變頻水泵、及初期電力單元電氣連接。藉由上述構件組成，控制器以初期電力單元驅動變頻水泵汲水帶動葉輪，讓葉輪同步帶動皮帶水泵組與第一、二發電機作動後，中斷初期電力單元改以第一發電機供電驅動各變頻水泵，並以第二發電機組提供電力輸出。

Description

變頻動力水循環發電系統

本創作係與發電設備相關之技術領域，尤其是一種變頻動力水循環發電系統。

傳統的水力發電機組主要利用水力動能來驅動發電機組的葉片，進而輸出電力。

然而，傳統水力發電依賴於水源的高低落差和大量水流的供應，這在都市環境中實施起來面臨一些限制。場地需求大，因此無法在都市中進行。

因此，我們需要尋找替代方案，利用其他形式的水力動勢來驅動發電機組。例如，水流速度、水壓或水流的方向改變等都可以被利用。這樣的改進將允許在都市環境中進行水力發電，並減少對特定地形條件的依賴。

創新的水力發電結構應該在水動勢較小的情況下仍能高效運作，並能夠適應不同的水力條件。同時，它應該具有較小的佔地面積，以適應都市環境的限制。

這樣的改進將為都市地區提供更多的水力發電機會，促進可再生能源的利用，同時減少對傳統能源的依賴。這將對環境保護和可持續發展產生積極的影響。

有鑑於上述先前技藝之問題與缺失，本創作之主要目的，乃在於提供一種變頻動力水循環發電系統，藉由結構之創新設計解決先前技藝之缺失。

根據本創作上述目的，本創作提出一種變頻動力水循環發電系統，包括一蓄水槽、一機架、一葉輪、一外罩、一第一、二主輪、一第一、二發電機組、一皮帶水泵組、一初期電力單元、及一控制器。該葉輪樞設於機架上。該外罩包覆葉輪外周側並與蓄水槽連通。該第一、二主輪分別組設於葉輪兩側。各變頻水泵分別與蓄水槽及外罩連通組設。第一發電機組與皮帶水泵組分別與第一主輪連接。第二發電機組，係與第二主輪連接。讓控制器，係分別與第一、二發電機、各變頻水泵、及初期電力單元電氣連接。藉由上述構件組成，控制器以初期電力單元驅動變頻水泵汲水帶動葉輪，讓葉輪同步帶動皮帶水泵組與第一、二發電機作動後，中斷初期電力單元改以第一發電機供電驅動各變頻水泵，並以第二發電機組提供電力輸出。

11:蓄水槽

12:機架

13:第一主輪

14:第二主輪

20:葉輪

21:葉片

22:承水空間

23:外罩

231:洩水孔

30:變頻水泵

31:第一引水管

40:第一發電機組

41:第一輪軸

42:第一飛輪

43:第一被動輪

44:第一皮帶

45:第二皮帶

46:第一發電機

50:皮帶水泵組

51:第二輪軸

52:第二飛輪

53:第二被動輪

54:第三皮帶

55:第四皮帶

56:皮帶水泵

561:第二引水管

60:第二發電機組

61:第三輪軸

62:第三飛輪

63:第三被動輪

64:第五皮帶

65:第六皮帶

66:第二發電機

70:初期電力單元

80:控制器

90:加壓組

91:中繼水箱

92:加壓泵

93:出水管

〔圖1〕係本創作實施例立體示意圖。

〔圖2〕係圖1所示實施例另一視角示意圖。

〔圖3〕係圖1所示實施例側視簡單示意圖。

〔圖4〕係圖3所示局部實施剖面示意圖。

〔圖5〕係本創作實施例剖面示意圖(一)。

〔圖6〕係本創作實施例剖面示意圖(二)。

以下請參照相關圖式進一步說明本創作變頻動力水循環發電系統實施例，為便於理解本創作實施方式，以下相同元件係採相同符號標示說明。以下請參照相關圖式進一步說明本創作變頻動力水循環發電系統實施例。實施例中各種不同物件係按適用於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例繪製，合先敘明。且餘下實施例中相同和對稱配置之元件皆以相同的編號來表示。另外，下文所列各實施例說明中「前、後、左、右、上、下、內、外」等方向性術語，是按照指定之視圖方向做表示，不能作為對本創作限制之解釋。

請參閱圖1至4所示，本創作變頻動力水循環發電系統，包括一蓄水槽11、一機架12、一葉輪20、一外罩23、一第一主輪13、一第二主輪14、兩變頻水泵30、一第一發電機組40、一皮帶水泵組50、一第二發電機組60、一初期電力單元70、及一控制器80。

上述蓄水槽11，係提供源水及回收源水與儲存。

上述機架12，係組設於蓄水槽11外周側。

上述葉輪20，係可轉動的樞設於機架12上，其外周側設有複數間隔配置之葉片21，及複數承水空間22。

上述外罩23，係包覆葉輪20外周側，並於底端開設有一洩水孔231，連通蓄水槽11。

上述第一、二主輪13、14，係分別配置於葉輪20兩側，與葉輪20同軸連接並與之同動。

上述各變頻水泵30，係分別與蓄水槽11連通組設，並配合複數第一引水管31分別與外罩23預設處連通，且依一變頻訊號作動，以每分鐘汲水250公升的效率，自蓄水槽11汲取源水至葉輪20，衝擊葉片21並對鄰近第一引水管31之承水空間22注水。

上述第一發電機組40，係與第一主輪13連接並被牽引同動，輸出第一電力；包括一組設於機架12之第一輪軸41、串接第一輪軸41之一第一飛輪42與一第一被動輪43、連接第一主輪13與第一被動輪43之複數第一皮帶44、連接第一被動輪43之複數第二皮帶45、及連接各第二皮帶45之第一發電機46。

所述第一飛輪42，具預定輪徑及重量，受第一輪軸41帶動而同軸原地轉動，確保第一輪軸41運行之穩定。

所述第一發電機46，被第二皮帶45牽引帶動，透過輪徑比的匹配，提升轉速至驅動端時為300RPM轉，驅動第一發電機46作動輸出一第一電力。實施時，第一發電機46選自低轉速300RPM(Revolutions Per Minute)、輸出三相220V電壓、5000W功率之永磁發電機。

上述皮帶水泵組50，係與第一主輪13連接，並被牽引同動，對蓄水槽11汲水，包括一組設於機架12之第二輪軸51、串接第二輪軸51之一第二飛輪52與一第二被動輪53、連接第一主輪13與第二被動輪53之複數第三皮帶54、連接第二被動輪53之複數第四皮帶55、及連接各第四皮帶55之皮帶水泵56。

所述第二飛輪52，具預定輪徑及重量，受第二輪軸51帶動而同軸原地轉動，確保第二輪軸51運行之穩定。

上述皮帶水泵56，與蓄水槽11連通組設，配合第二引水管561與外罩23預設處連通，並透過輪徑比的匹配提升轉速至2800RPM讓各第四皮帶55驅動皮帶水泵56以每分鐘汲水500公升的效率，自蓄水槽11汲取源水至葉輪20，衝擊葉片21並對鄰近第二引水管561之承水空間22注水。實施時，皮帶水泵56選自轉速2800RPM、輸出4吋管徑、汲水量為每分鐘500公升。

上述第二發電機組60，係與第二主輪14連接並被牽引同動，輸出第二電力；包括一組設於機架12之第三輪軸61、串接第三輪軸61之一第三飛輪62與一第三被動輪63、連接第二主輪14與第三被動輪63之複數第五皮帶64、連接第二被動輪53之複數第六皮帶65、以及連接各第六皮帶65之第二發電機66。

所述第三飛輪62，具預定輪徑及重量，受第三輪軸61帶動而同軸原地轉動，確保第三輪軸61運行穩定。

上述第二發電機66，係被各第六皮牽引帶動，透過輪徑比的匹配，提升轉速至1400讓各第六皮帶65驅動第二發電機66作動輸出第二電力。實施時，第二發電機66選自轉速1400RPM、輸出三相220V電壓、20000W功率之永磁發電機。

上述初期電力單元70，係提供驅動變頻水泵所需之電力，可以是電池、石化燃料發電機或市電。

上述控制器80，係分別與第一發電機46、第二發電機66、各變頻水泵30、及初期電力單元70電氣連接，接收第一、二電力及初期電力單元70之電力，選擇性將第一電力或初期電力單元70之電力轉換輸出變頻訊號，以及將第二電力傳遞至預設之負載端(圖中未示)，作為電力提供。

是以，上述即為本創作所提供一較佳實施例變頻動力水循環發電系統各部構件及組裝方式之介紹，茲再將本創作之實施例作動特點介紹如下。

<運行初期>

如圖1至5所示，控制器80取得初期電力單元70之電力，將其轉換成變頻訊號傳遞至各變頻水泵30令其作動。變頻水泵30具小電源啟動的優勢，降低變頻水泵30所需能耗。

兩變頻水泵30作動時，合計以每分鐘共自蓄水槽11中汲取源水500公升的效率，自蓄水槽11汲水至葉輪20，並對葉輪20形成一衝力且讓鄰近各第一引水管31處之局部承水空間22開始蓄水。

葉輪20因局部受力及蓄水後的重量，而自然朝預設方自轉，同步帶動串接之第一、二主輪13、14，讓第一、二主輪13、14分別牽引連接之第一、二發電機組40、60及皮帶水泵組50。

裝有源水之各承水空間22，會因葉輪20運動到鄰近蓄水槽11時，承水空間22因開口朝下而讓蓄水流出，經由外罩23洩水孔231流至蓄水槽11中回收並儲存形成循環，降低葉輪20回旋向上時的重量。

<第一發電機組40作動>

第一主輪13轉動時，第一皮帶44牽引第一被動輪43作動(同動第一輪軸41與第一飛輸42)，而第一被動輪43透過第二皮帶45牽引第一發電機46轉動到預設轉速而輸出第一電力。

<皮帶水泵組50作動>

第一主輪13轉動時，透第三皮帶54牽引第二被動輪53作動(同動第二輪軸51及第二飛輪52)，而第二被動輪53經由第四皮帶55牽引皮帶水泵56轉動到預設轉速，開始自蓄水槽11以每分鐘500公升的效率，汲水至葉輪20。

<運行中期>

各變頻水泵30依變頻訊號作動，故能穩定且快速達成每分鐘汲水500公升(合計)供應作給葉輪20作為驅動。而葉輪20作動後由於葉輪20的承水空間22中被儲水的數量增加，而形成轉速及扭力的提升。

葉輪20運行時，皮帶水泵組50也逐步作動開始自蓄水槽11汲水，進一步提升葉輪20轉速及扭力，配合兩變頻水泵30，共同使其葉輪20能達到每分鐘300轉以上的較佳工作轉速。

等葉輪20到達較佳工作轉速時，第一發電機組40之第一發電機46處於標準發電轉速(300RPM)，故第一發電機46此時可以穩定輸出第一電力。

而皮帶水泵組50配合第一主輪13與第二被動輪53的輪徑比，將葉輪20輸出之轉速，加速到皮帶水泵56的預設工作轉速(即每分鐘2800轉)，讓皮帶水泵能穩定的自蓄水槽11以每分鐘500公升的效率汲取源水，供應至葉輪20作動。(皮帶水泵56與兩變頻水泵30相加，自蓄水槽11以每分鐘1000公升的效率，汲水至葉輪20)

<第二發電機組60作動>

葉輪20作動時，同動第二主輪14以第五皮帶64牽引第三被動輪63作動，而第三被動輪63再透過第六皮帶65牽引第二發電機66作動，輸出第二電力。

利用第二主輪14與第三被動輪63的輪徑比，將葉輪20輸出之轉速，加速到第二發電機66的預設工作轉速，即每分鐘1400轉。

<運行後期>

待第一、二發電機組40、60及皮帶水泵組50作動穩定後，控制器80將初期電力單元70斷開，改取第一電力轉換輸出成變頻訊號，讓各變頻水泵30持續作動，而第二電力則傳遞至預設負載端(圖中未示)作為電力供應。

請參閱圖2、3及6所示，第一發電機46輸出220V三相電，其中的兩相供電可提供兩個變頻水泵30使用，而餘下一相電力，則可提供給一加壓組90使用。

上述加壓組90，係分別與蓄水槽11及外罩23連接，組設於機架12，提供一推頂葉輪20之力量，包括一中繼水箱91、一加壓泵92、及一出水管93。

所述中繼水箱91，係組設於機架12預設位置。

所述加壓泵92，係組設於機架12預設位置，並分別與蓄水槽11及中繼水箱91連接，進一步更與控制器80電氣連接，依控制器80輸出之一加壓訊號作動，自蓄水槽11中汲取源水至中繼水箱91。

所述出水管93，一端與外罩23呈預設角度連通，另端與中繼水箱91連通，藉由管徑配合加壓泵92引導中繼水箱91中的源水朝葉輪20沖擊。

以上所述說明，僅為本創作的較佳實施方式而已，意在明確本創作的特徵，並非用以限定本創作實施例的範圍，本技術領域內的一般技術人員根據本創作所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，仍應屬本創作涵蓋的範圍。