江河低水位集流發電機組的製作方法

2023-06-17 21:04:11

專利名稱：江河低水位集流發電機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及水力發電領域，特別是一種江河低水位的集流水力發電機組。
背景技術：
電力是國民經濟發展必不可少的能源，工業生產、農業生產、國防建設以及日常生活等各方面均需要，電力能源的強弱也反映了一個國家的先進或落後。現有火力發電、柴油發電、原子核發電以及水力發電等，其中以水力發電最為環保。但是，目前的水力發電一般是利用水庫高堤式來進行發電，其對生態仍產生一定影響，同時投資較大。而我國低落差的江、河、溪等豐富的水力資源能量未能最大限度的發揮作用。

發明內容
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種江河低水位水力發電機組結構簡單，易於安裝使用，不會對環境造成影響同時成本較低。
本發明的目的是這樣實現的 一種江河低水位集流發電機組，其特徵在於包括-能源收集器，浸入於江河水位以下，其包含有若干個可由水流帶動旋轉的水輪；-能量轉換機構，採用液壓裝置，與能源收集器連接將水輪的機械能轉換為液壓能；-可加快液體介質的流速儲能變速器，與能量轉換機構連接；-馬達及由馬達驅動的發電機，馬達與儲能變速器連接，由儲能變速器輸出的液體介質帶動旋轉。
本發明結構簡單，技術要求不高，容易管理使用，易於保養和維修，使用壽命長，具有很高的經濟效益，見效快，同時不佔用耕地或者其他因修築堤壩而對周邊生態環境產生的影響，與現有水庫發電相比，具有明顯的優越性。本發明適用範圍廣，只要是有一定量水質流動的江、河、川、溪、溝等均可建造。


圖l是本發明的結構示意圖2是本發明另一實施例中能源收集器的主視圖3是圖2的俯視圖。
具體實施方式
實施例l
如圖1所示，本發明是一種江河低水位集流水力發電機組，包括有能源收集器l、
能量轉換機構2、儲能變速器3、馬達41、發電機42以及相關的配電器、電線/電纜、儀
3表、油管、油箱5等配備附件。
能源收集器1是用來集合水源動力的機構。只要有水流動的江、河、川、溪以及溝等，必然有不間斷的不同流量的水帶來能動力，能源收集器1分段設阻力系並串聯在一起，將若干秒流動的水質集合成一秒流動的水質。本發明中能源收集器1含有若干個可由水流帶動旋轉的水輪11，浸入江河等的水位6以下，位於低水位(頭)的位置即可。如圖1所示，本實施例中，能源收集器l為長管狀，內設有若干個可同軸安裝的水輪ll，轉軸lll與管內水流方向平行，轉軸111通過軸承、軸承支架承託安裝。水輪11的數量根據具體設計而定，例如本實施例中能源收集器1取110米，安裝於水底，每距離l米設置l個水輪ll，共設有100個水輪，假設水流量為1立方米/秒，則此時每秒鐘均有1立方米的水對每個水輪做功，由於共有100個水輪，即相當於有l立方米的水對l個水輪作了 100秒的功，從而把分散的力集合成整體的力，其作用恰似一座水庫。
由能源收集器1收集的做功功率是低速的，要用其發電(發電機需要高速旋轉)必須將低速能量功轉變為高速能量功，因此就要藉助能量轉換機構2進行轉換。能量轉換機構2採用液壓裝置，例如液壓泵21。液壓泵21可選擇徑向柱塞泵或軸向柱塞泵等。液壓泵21與能源收集器水輪11的轉軸111連接，將水輪11的機械能轉換為液壓能。液壓泵21通過輸入油路7與油箱5連接，通過輸出油路8與儲能變速器3連接。
儲能變速器3將來自液壓泵21的輸入能量在此儲存後並轉換成高流速輸送出去，令下一個執行機構——油馬達41獲得高速旋轉做功帶動發電機42發電。儲能變速器3實際是一個容器，包括筒體、管路、溢流閥以及安全閥等。儲能變速器3輸入口面積大於輸出口面積，而輸出流量和輸入流量相等，即加快了液體介質的流速。
油馬達41通過油管與儲能變速器3連接，由儲能變速器3輸出的液體介質帶動高速旋轉，即可驅動發電機42發電。
以本實施例的發電機組進行試驗
河流流速為1米/秒，能源收集器1安裝於3米的水底，取110米長管，每距離1米設置l個水輪ll，共設有100個水輪11，水輪ll的6片葉片均布並與軸呈30。，能源收集器1內孔直徑為69.5釐米，水輪11直徑為69.4釐米，單個水輪11的葉片面積Fi為64.03.2cm2，單個水輪11葉片受力^為2881.44千克 米/秒。按機械傳動效率n i為0.8，水流失係數ri2為0.9計算，能源收集器l的總功率EN-100XN!X ii!X ^=207432千克咪/秒。
能量轉換機構2的液壓泵21採用軸向柱塞泵，柱塞行程14.5釐米，柱塞直徑8釐米。將能源收集器1的總功率分配給10臺液壓泵21負擔轉換，每臺液壓泵21的輸出公稱壓 力為197.5千克/平方釐米，輸出流量為584升/分鐘，此時10臺液壓泵21每分鐘共輸出 5840升到儲能變速器3的筒體內。
油馬達41通過油管與儲能變速器3連接，油馬達41柱塞直徑為7.4釐米，行程12.8 釐米，每轉流量為3851立方釐米/轉。油馬達41的流量Q2為5840升/分鐘，轉速為1516 轉/分鐘，公稱壓力P2為197.5千克/平方釐米。
根據液壓-功率換算公式N=QXPX n3X iu/612
其中，N——功率(kW) ,Q——液體流量(1/min)， P——公稱壓力(kg/ cm2)， q3 ——機械效率(取0.93)， n4——容積效率(取0.95)， 612——功率換算常數。
輸出功率N^Q2XP2/612-5840X 197.4X0.93 X0.95/612=1664.24千瓦，帶動發電機42 每小時發電1664度，其效果顯著。 實施例2
如圖2、 3所示，本實施例中的能源收集器l為長管狀，除進出口外全封閉，形成水 道。管道內設有若干個並排安裝的矩道式徑向水輪ll，轉軸lll與管內水流方向垂直，該 設計可適應高潮水和低潮水源，以充分利用水資源。能量轉換機構2採用液壓泵21。液壓 泵21通過皮帶傳動機構22與水輪轉軸111連接，帶動同步轉動，將水輪11的機械能轉換 為液壓能。 實施例3
本實施例根據現場條件，僅對能源收集器和能量轉換機構進行試驗，結構如圖1所示。 採用水流截面積為720cm2的能源收集器1 ，水流速度為0.8m/s，此時液體流量Q3為 34651/min。公稱壓力P3取決於水頭高度，此處水高1米，以水柱比值得P3為0.08kg/cm2。 根據公式N-QXP/612計得N3為0.45kW。本實施例中能源收集器1安裝有3個水輪11， 即總功率為1.35kW。
能量轉換機構2採用液壓泵21，其接受水輪傳遞力，液壓泵21在水輪11的帶動下 製造成高流速和高公稱壓力，可視為將河床自由流量進行壓縮，由此也起到了無級變速的 效果。其輸出高壓、高速油量供給油馬達41，從而達到高轉速的發電機42發電的需要。 液壓泵21選用流量為25cm"轉共3臺，油馬達41選用25cm"轉共1臺。工作時實測液壓 泵21轉速為80轉/分鐘，三組液壓泵21相等，油馬達41的轉速為240轉/分鐘。三組液 壓泵21共輸出液壓油流量Q4為6升/分鐘。安裝在油管上的油壓表指數P4為126kg/cm2。 此時三組液壓泵21輸出總功率N4為6X 126/612=1.24Kw。
權利要求
1.一種江河低水位集流發電機組，其特徵在於包括-能源收集器，浸入於江河水位以下，其包含有若干個可由水流帶動旋轉的水輪；-能量轉換機構，採用液壓裝置，與能源收集器連接將水輪的機械能轉換為液壓能；-可加快液體介質的流速儲能變速器，與能量轉換機構連接；-馬達及由馬達驅動的發電機，馬達與儲能變速器連接，由儲能變速器輸出的液體介質帶動旋轉。
2. 根據權利要求1所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的能源收集器 內設有若干個可同軸安裝的水輪，轉軸與水流方向平行。
3. 根據權利要求1所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的能源收集 器內設有若干個並排安裝的水輪，轉軸與水流方向垂直。
4. 根據權利要求3所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的水輪為矩 道式徑向水輪。
5. 根據權利要求1所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的儲能變速 器的輸入口面積大於輸出口面積。
6. 根據權利要求1所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的能量轉換 機構為液壓泵。
7. 根據權利要求6所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的液壓泵為 徑向柱塞泵或軸向柱塞泵。
8. 根據權利要求1所述的江河低水位集流發電機組，其特徵在於所述的馬達為油馬達。
全文摘要
本發明公開了一種江河低水位集流發電機組，其包括能源收集器，浸入於江河水位以下，其包含有若干個可由水流帶動旋轉的水輪；能量轉換機構，採用液壓裝置，與能源收集器連接將水輪的機械能轉換為液壓能；可加快液體介質的流速儲能變速器，與能量轉換機構連接；馬達及由馬達驅動的發電機，馬達與儲能變速器連接，由儲能變速器輸出的液體介質帶動旋轉。本發明結構簡單，技術要求不高，容易管理使用和保養維修，使用壽命長，具有很高的經濟效益，同時不佔用耕地或者其他因修築堤壩而對周邊生態環境產生的影響，與現有水庫發電相比具有明顯的優越性。本發明適用範圍廣，只要是有一定量水質流動的江、河、川、溪、溝等均可建造。
文檔編號F03B13/00GK101493067SQ20091003732
公開日2009年7月29日 申請日期2009年2月23日 優先權日2009年2月23日
發明者葉永祥 申請人:葉永祥