新型低水頭水力發電裝置的製作方法

2023-05-16 05:51:41 3

專利名稱：新型低水頭水力發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一系列水力發電裝置，特別是適合低(中)水頭條件下的一系列水力發電裝置。
據本發明人所知，現有的各種水力發電裝置(或稱水力發電設備，包括衝擊式的水鬥式水輪機、斜擊式水輪機、雙擊式水輪機、反擊式的混流式水輪機、軸流式水輪機、斜流式水輪機、貫流式水輪機和上述各種機組所配套的發電機及有關附屬設備組成的機組)有兩方面的缺點一.無法利用極低水頭(0.5m或2m以下水頭)的水力運行發電;二.不能隨上下遊水位在升降移動狀態下運行發電。現有的各種水力發電裝置的其它方面的缺點無法一一列舉。
本發明的目的(任務)是為了克服現有的各種水力發電裝置所存在的上述缺點，研究發明出一系列適合利用極低水頭的(固定的或升降移動或浮動)水力發電裝置，特別適合於低水頭、大(中)流量、水位變幅大的暴漲暴落河流建徑流式水電廠使用的水力發電裝置。
本發明的一系列低水頭水力發電裝置是在整體結合可隨上下遊水位升降移動(或浮動或整體移動)的這一相同主題構思的基礎上研究發明出來的。本發明的一系列低水頭水力發電裝置從主要結構移動形式上暫分為三大類型一.垂直升降型低水頭水力發電裝置;
二.斜面升降型低水頭水力發電裝置;
三.船型低水頭水力發電裝置。
本發明的上述三大類型低水頭水力發電裝置各自(細分)又有多種型式、垂直升降型低水頭水力發電裝置包括有a.垂直升降型盤葉輪式水力發電裝置，b.垂直升降型貫流式水力發電裝置，c.在現有的立軸的軸流式(混流式、斜流式)水力發電裝置(也可把力發電裝置稱為水力發電設備或水力發電機組)。斜面升降型低水水力發電裝置包括有a.斜面升降型圓盤葉輪式水力發電裝置，斜面升降型貫流式水力發電裝置。船型低水頭水力發電裝置包括有a.船型圓盤葉輪式水力發電裝置，b.船型貫流式水力發電裝置此外，本發明的水力發電裝置還可有幾種組合型機組。例如垂直升降型軸伸虹吸貫流式水力發電裝置，斜面升降型船型貫流式(或圓盤葉輪式)水力發電裝置，微型(小型)圓盤葉輪式(或貫流式)可移動整裝機組。在本說明書所記載的各種水力發電裝置的基礎上作小修改但在功能特性方面沒有重大的或無實質變化的改進後的機組，也屬於本發明的水力發電裝置包括的機型範圍。下面分別記載它們的功能結構技術特徵並作實施應用舉例。
一.垂直升降型低水頭水力發電裝置(下面均省去低水頭三字本發明的垂直升降型圓盤葉輪式水力發電裝置的技術特徵是，個裝置由機架、圓盤葉輪、增速齒輪組、動力離合器、調速器、傳皮帶輪及皮帶、發電機、液壓升降機構、起重裝置、垂直滑動鋼軌鋼軌槽、定位小輪、與發電輸電有關的電器設備、機前閘門、自動控制設備、各種軸承、各種螺釘及零配件組成。但對具體的某一個號的機組來說，也可以沒有上述的某些部件，增設其它部件。
本發明的垂直升降型圓盤葉輪式水力發電裝置是將整個機組安在一個永久性井形機坑內運行使用的。垂直升降機架的上部是活廠房，廠房內裝發電機、配電盤、調速器、勵磁機及操縱裝置等。垂直升降機架的下部裝有一個圓盤轉動葉輪，圓盤葉輪的轉動大軸兩頭都是密封防水機艙供安裝增速齒輪組、剎車裝置、重力平衡物等。垂直升降機架的左右兩側各安裝有一組液壓升降裝置，機架的兩側或底部必要時可裝置有一根或多根升降定位卡杆，定位卡杆的的側面有卡口或杆中有孔，定位卡杆也可製成有大螺紋的光滑圓柱形。當整個水力發電裝置通過液壓裝置或吊車升降至某個高程用卡盤卡住定位而對整個裝置起到承保險作用。本發明的各類型的圓盤葉輪(轉輪)的具體結構在說明下面另作記述。液壓升降裝置視機組的大小及不同電站的實際情況需要其最大升降行程分別為1m～10m不等。液壓升降裝置至少有兩個以上的液壓缸垂直升降機架在導流道進水口前方可裝有或不裝有機前門。增速齒輪組一般採用正齒輪(即直齒圓柱齒輪)也可採用斜齒輪、圓錐齒輪，還可採用萬向聯軸節和上述各種齒輪結合組成增速齒輪組。本發明的垂直升降圓盤葉輪式水力發電裝置的圓盤葉輪尺寸是外徑0.6m×寬0.3m～外徑10m×寬14m，但以外徑3m×寬2m～外徑6m×寬8m的圓盤葉輪較適用(相對適合單機功率為75Kw～200Kw的機組使用)。由於水流質點對圓盤葉輪的衝擊速度(在0.7m～5m水頭時)為1m/S～4.6m/S(這與導流道的坡度設計有關，7m水頭時流速約為6.3m/S-即6.3米/秒)。圓盤處輪的轉速可達12轉/分～60轉/分，因此增速齒輪組要設2對～6對大小齒輪使轉速增至500轉/分～1500轉/分才能帶動發電機運行發電。本發明的垂直升降型圓盤葉輪式水力發電裝置可以整個機組在垂直升降時不停地運行發電，也可暫停運行發電將整個機組升降至某一高后再運行發電。
本發明的垂直升降貫流式水力發電裝置的主要結構技術特徵是垂直升降機架的下部是全貫流式或半貫流式水輪機。但最好是軸伸萬向聯軸節轉動正齒輪組增速的貫流式水力發電裝置。這種機組的上部分是發電機，機組的上部四周均為密封的防水壁板(鋼板)，發電機就位於這樣的一個盒形活動廠房內運行(必要時盒形活動廠房上方可設有頂板)，垂直升降機架的底部或兩側是安裝液壓升降裝置的密封艙，高壓油(水)泵就裝在密封艙內，液壓缸可向上裝或倒裝，若液壓缸筒倒裝則筒口和柱塞均在下面並且液壓缸筒的上端與密封艙底部連接，柱塞和液壓缸外套筒向下伸至永久性支承面上，導流道進水口可設平板式或蝶閥式機前閘門，本發明的垂直升降型貫流式水力發電裝置有的(較小型的)將增速齒輪組裝在盒形活動廠房內，中型以上的機組在盒形廠房和水輪機之間另設有一個齒輪艙(密封艙)。本發明的垂直升降型貫流式機組的最大升降行程(視不同型號)為1m～3m。與現有的老式(不能在升降過程中運行)的貫流式水輪發電機組比較，本發明的幾種垂直升降型水力發電裝置能通過調節整個機組的升降高程而適應較大的上下遊水位變幅並使機組時刻處於最佳運行狀態，最適合在水位暴漲暴落的中小河流建徑流式水電站使用。
本發明的垂直升降型軸流定槳式(或轉槳式)水力發電裝置的結構技術特徵是整個裝置的主要部件軸流式水輪機，轉動軸、增速齒輪組、調速器、發電機及有關運行控制設備都安裝在一個圓筒形升降機架內(或正多邊形機架內)，圓筒形機架的上段是向上開口的圓筒形活動廠房(或頂上有蓋板但上面四周開口)，圓筒形升降機架的中段裝水輪機頂蓋和導流葉進水口以及金屬蝸殼和轉輪，圓筒形機架的下段是可隨整個機架升降的金屬尾水管。本發明的垂直升降型軸流式水力發電機組的液壓升降裝置的設置一般是一.當圓筒形升降機架的上段的直徑是轉輪直徑的2.5倍～4倍時液壓裝置設在圓筒形機內側為宜，二.當圓筒形升降機架的直徑是轉輪直徑的1.6倍～2.8倍時液壓裝置設在圓筒形機架外側為宜。本發明的中小型的垂直升降型抽流式水力發電機組(全重120噸以下)能靠電動吊車起吊的也可否設液壓升降裝置。圓筒形機架的內側或外側設有幾條有卡口或有螺紋的保險支柱(包括有活動卡盤)。整個機組的最大升降行程(視不
型號機組)為1.4m～10m為宜。圓筒形機架的外側與永久性圓
機坑(或多邊形筒狀機架和永久性多邊形機坑)內側，對應設有垂直的凹凸滑動鋼軌和鋼槽。因中低水頭水輪機轉速較低，可在圓筒形機架(或多邊形機架)的中上段(即水輪機頂蓋和發電機下層之間)
增速齒輪艙和增速齒輪組，調速器等。導葉自動控制(或手動控制)機構也裝在該艙內。如是中水頭機組若水輪機轉速達375轉/分以上也可不設增速齒輪組而將發電機與水輪機聯軸(立軸)安裝。為了防止水流入圓筒形(或多邊形)機架內，可在圓筒形機架(或多邊形機架)，的上中段外側設多圈金屬或橡膠等材料製成的止水圈將機架外側壁的水通過小水管引流到下遊。本發明的垂直升降型軸流式水力發電裝置可根據實際需要設置各種屬現有技術的電器控制設備(有的在本明書下面作記述，有的不作記述)。
上述三種垂直升降型水力發電裝置的機架外側與永久性機坑內側壁之間裝有垂直升降定嚮導軌(鋼軌和鋼槽)及小輪。永久性廠房頂部設有電動吊車或其它起重設備。
本發明的垂直升降型混流式(斜流式)水力發電裝置的結構與本發明的垂直升降型軸流式水力發電裝置的結構大部分都相似，不同的是轉輪和引水室，本發明的垂直升降型軸流式機組的引水室一般是單層並做得相對較高(但也可做成多層的引水室)，而本發明的垂直升降型混流式或斜流式機組的引水室最好建成2層～3層(單層也可)，當整個機組的圓筒形(或多邊形)機架的進水口正對合某一層永久性引水室時其餘各層引水室實際已被圓筒形(或多邊形)機架的側壁封閉。對於中型江河建中低水頭的徑流式電站若上下遊水位變幅大(水位變幅6m～20m，流量變幅為10倍～70倍)採用本發明的垂直升降型軸流式機組比不能升降的老式軸流式機組更有利於運行發電。
二.斜面升降型低水頭水力發電裝置本發明的斜面升降型圓盤葉輪式水力發電裝置分為單圓盤葉輪式(一個圓盤葉輪帶動一臺發電機)和雙圓盤葉輪式(兩個圓盤葉輪帶動一臺發電機)兩種。本發明的斜面升降型圓盤葉輪式水力發電裝置又分為斜面軌道滑動升降和斜面鋼輪滑動升降兩種升降形式。本發明的斜面升降型圓盤葉輪式水力發電裝置的結構技術特徵是由圓盤葉輪、斜面升降機架、增速齒輪組、調速器、動力離合器、發電機、勵磁機、配電盤、減速剎車裝置。滑動(滾動)斜面升降裝置。活動廠房、裝在機組上的輸電設備(包括幾組平行繞圈式導線收放盤)以及各種附屬配件、各種螺釘等組成。其中圓盤葉輪安裝於後部位置相對較低。裝發電機的活動廠房的地板比圓盤葉輪轉動大軸兩頭的機艙地極高0.5m～3m，單圓盤葉輪式機組的增速齒輪組裝在機組的左側或右側機艙。雙圓盤葉輪式機組的增速齒輪組安裝在機組的中後部機艙內。圓盤葉輪靠水流衝擊獲得動能轉動經過動力離合器、增速齒輪組、調速器(有的機組還經皮帶輪)最後帶動發電機運行。本發明的各個類型機組一般採用現有技術的動力離合器，也可採用應急跳式齒輪或平行推離式齒輪代替動力離合器、垂直跳離式齒輪與相合的兩個齒輪其軸心構成的夾角以30°～120°為宜(夾角小則容易跳離而迅速切斷動力)。平行推離式中介齒輪與相合的兩個齒輪軸心構成的夾角以180°～60°為宜。應急切斷動力後可關閘使導流道停水後並剎住圓盤葉輪大軸上的飛輪才能再合上垂直跳離(或平行推離)中介齒輪。若設有動力離合裝置並在導流道進水口設有進水閘門則不必設置機前閘門，因為動力斷離後圓盤葉輪不帶負荷轉速不會超過150轉/分或外圓的線速度不會超過18米/秒，不會造成飛車危險。為了防止風力撓動圓盤葉輪影響運行，可設一個半圓形擋風罩蓋在圓盤葉輪上方。如機組所對應的導流道上方建有永久性廠房則不必設置上述擋風罩並且機架上的活動廠房也不必設置屋頂(只設工作橋和護攔)。如導流導上空不建永久性廠房則應設擋風罩並在機架上建活動廠房(包括有屋頂、壁板、門窗等)。斜面升降機架的主力鋼架下面裝置有滑動鋼軌或滾動鋼輪以及為清除泥汙而設置的小水槍、小鋼鏟軟(硬)毛刷、橡膠刷等小配件。斜面升降機架上還可根據需要設置行人天橋，露天平臺。本發明的斜面升降型圓盤葉輪式水力發電裝置(以及本發明中各類型的水力發電機組)可視實際需要設置屬於現有技術的水位自動記錄測量顯示器、發電機轉速信號器。配電盤及有關儀器、儀表、發電機運行控制設備、水文設備和綜合調度用子計算機、機組本體的升降裝置及控制設備、附裝水泵等。或不設上述某些設備而增設其它配件，如漏電保護裝置、自動調節電壓裝置、蓄電池、輸電導線設備、避雷器、電車式(或其它型式)輸電裝置等。(本發明的各種類型的機組都可視需要採用上述各種配件、部件，下面不作重複記述。)本發明的斜面升降型貫流式水力發電裝置的結構技術特徵是貫流式水輪機(多採用半貫流式水輪機)和增速裝置、發電機、機前閘門以及有關配件都裝在一個活動的斜面升降機架上，其中貫流式水輪機裝在斜面升降機架的下部，發電機則裝在升降機架中部的活動廠房內。本發明的斜面升降型貫流式水力發電裝置在升降機架的底部裝有滑動鋼軌和滾動鋼輪，並設有鎖定插銷(整個機組升降至某個位置後用插銷將它固定後才開始運行發電)。機架上部的活動廠房向上遊這一面是鋼板實際起到擋水牆的作用，上述斜面升降型貫流式水力發電裝置需安裝在底部有滑動鋼軌(鋼槽)的導流道內運行，本發明的另一種斜面升降型虹吸貫流式水力發電裝置一般不設導流道而是機組的斜面升降軌道與河流的水流方向大至垂直。這種機組不設機前閘門但設有一臺真空泵作啟閉虹吸式貫流水輪機用。
三.船型低水頭水力發電裝置本發明的船型低水頭水力發電裝置又分類為浮於水面的船型圓盤葉輪式水力發電裝置、浮於水面的船型貫流式水力發電裝置、沉潛於水下的潛艇型貫流式水力發電裝置、可升降浮動的平臺型圓盤葉輪式(或貫流式)水力發電裝置以及它們的混合型等幾種。
本發明的船型圓盤葉輪式水力發電裝置又分為單圓盤葉輪式、雙圓盤葉輪式、多圓盤葉輪多機組組合式幾種，下面以兩個圓盤葉輪共帶動一臺發電機的機組為代表記載它們的結構技術特徵是整個機組由中部的主力船體和兩側的輔助船體作為浮動載體，主力船體、輔助船體的底部和甲板上前後都可設有橫向的主力大梁將兩個(或多個)輔助船體和主力船體連接固定成一個整體，主力船體左右側各距輔助船體(或相鄰兩輔助船體之間)1.2m～15m的距離作為導流道，設有一條(或多條同在一軸線)轉動大軸橫裝在三個(或幾個)主、輔船體的中後部甲板上。兩個(或多個)圓盤葉輪分別裝在上述轉動大軸上並位於導流道內。導流道前段進水口附近裝有機前閘門和攔雜物柵，增速齒輪組和發電機、配電盤、動力離合器、水泵、船用柴油機等各種配件一般裝在主力船體的甲板和船艙內，也可將上述某些配件裝在輔助船體的甲板和船艙內。主輔船體的底面必要時都可設置鋼輪，船體的尾部可設方向舵。導流道的底面最好設有導流底板(鋼板)。船上還設有辦公(駕駛、控制)室、生活艙房。圓盤葉輪的上面設置有半圓形的擋風罩，主輔船體上都可設水艙或其它用途的艙，船上還有蓄電池。各種油(氣、柴油)箱，必要時還可在船上安裝各種工農副業加工機械，船上的柴油機既可作自航動力又可作帶動抽水機使用。
本發明的潛艇型貫流式水力發電裝置的結構技術特徵是貫流式水輪機和增速裝置、發電機、配電盤、調速器等都裝在潛艇體內，潛艇的前面設有高度為12米以下的擋水鋼板並在永久性建築物的配合下形成上下遊之間的水位差，如潛艇內裝全貫流式水輪發電機最好，若裝半貫流式水輪機則潛艇內最好做成兩層(也可做三、四層)，上層安裝增速齒輪組、調速器、發電機、配電盤等，下層則裝半貫流水輪機並相應設置流道，貫流水輪機流道的進水口和尾水管可裝閘門。在潛艇的下層還可設壓水艙和設可移動的壓艙物。如設置自航設備也安裝在下層機艙內，下層機艙因而相應設有油箱。本發明較大型(或中型)的潛艇型貫流式水力發電裝置在潛艇體內設置的機艙層數不限。還要設有供工人住的生活艙(包括備用氧氣、食品保存冷庫、有關生活用品)。潛艇的頂部設有垂直(或斜伸)伸出水面的通道供工人出入潛艇內機艙，潛艇型船體的上遊進水口設有活動擋水板以利水流入流道，還設有攔雜物柵。必要時可在潛艇體外側活動配套2個～60個浮力筒(形狀不限、可拆可裝)安裝在潛艇體的外側，潛艇體的前部和其它部位設有鋼繩將它連繫在岸邊或水下基礎。本發明的大中型潛艇型貫流式水力發電裝置多做成2條～6條導流洞分別供安裝2～6臺貫流水輪機和發電機(實際製造時視需要可做成1個導流洞只裝1臺貫流水輪機和發電機。也可做成6個以上導流道和超過6臺貫流水輪機和發電機)。潛艇型貫流式水力發電裝置的底部安裝有活動金屬擋水板或安裝充高壓水的橡膠袋，也可在潛艇底部只裝橡膠片(橡膠墊)。
本發明的可升降浮動的平臺型圓盤葉輪式水力發電裝置和平臺型貫流式水力發電裝置是為了適合於很大的江河或在海洋利用洋流(水流)發電而設計的。因為在很大的江河或海洋中建大型永久性擋水建築物需很大的投資。而本發明目的是為了節省水下永久性擋水建築物的投資，只在水下建幾個(一般是2個～8個)永久性基礎並在永久基礎上建垂直支架把本發明的船型圓盤葉輪式或船型貫流式、潛艇型貫流式水力發電裝置安裝在上述垂直支架中即是(只需增設幾個連接件)，或在上述支架中安裝金屬平臺(金屬平臺有1至5層)，在平臺的中部或底部設置1條～6條(也可多達30條)明槽式流道或水下圓洞形流道，圓盤葉輪安裝在明槽式流道中，貫流水輪機則安裝在水下圓洞形流道中。增速齒輪組，調速器、動力離合器、發電機、配電盤、電力變壓器、電器自動化控制設備等都可裝在平臺上。為海洋或內河發電而設計的平臺型各種水力發電裝置還有可旋轉的功能。專為海洋洋流發電而設計的平臺型各種水力發電裝置還應裝備有氣象和洋流預報設備、無線電通訊設備、工人生活設施、備用動力設備(例如備用柴油機等)。明槽式流道或水下圓洞形流道的進出水口兩頭都可裝置平板式或其它型式的閘門。圓盤葉輪上面設有擋風罩。
按照水流能量轉換特徵分類，本發明的各種類型垂直升降型、斜面升降型、船型(包括平臺型)的圓盤葉輪式水力發電裝置(或稱機組)都屬於新型衝擊式水力發電機組。本發明的各種類型的貫流式、軸流式、混流式。斜流式水力發電裝置都屬於新型反擊式水力發電機組。(上述兩大類允許再論證分類)本發明的各種圓盤葉輪的結構技術特徵是1.定葉式有輪盤架圓盤葉輪的結構技術特徵是一條轉動大軸上套裝有2個～20個輪盤架、轉動大軸與輪盤架之間有若干條鍵槽和起固定作用的金屬件，輪盤架是一個圓形金屬架，大中型的輪盤架也可由多塊金屬件用螺釘或焊接裝配而成，一個圓盤葉輪如有N個輪盤架則分成N-1段，每段之間最好等距也可不等距，每段輪盤架在轉動大軸外側和葉片內側的每段之間裝有一個直徑為0.16D～0.44D的導流圓筒(D代表圓盤葉輪外徑)，圓盤葉輪外徑為0.5m～1.2m，圓盤葉輪寬幅為0.2m～18m，轉動大軸最小為φ25mmφ長度為400mm～φ1400mm×長度25000mm(最大的)，每個圓盤葉輪被輪盤架分隔成1～12段(最多不超過30段)，每段輪盤架上安裝6片～60片葉片，但一般以每段輪盤架上安裝9～18片葉片為宜，每片葉片的平面投影面積以寬0.2m×0.16m～寬3.5m×4m為宜，葉片內邊距導流圓筒之間最好間隔2cm～40cm以利水流運動，葉片一般用金屬、塑料整塊鑄成(注塑成)小型的葉片可用木板製成，葉片上一般不開孔，但也可開小孔以利水流通過。葉片的兩面可通過鑄造製成有凸起的加強筋，大中型的圓盤葉輪多為每段輪盤架均採用高葉片和低葉片混裝。葉片的迎水面最好有一定的曲度並且凹面向上遊可減少運轉阻力轉動大軸的兩頭安裝在機架梁的兩頭的主力支架上的軸承座。本發明的大型圓盤葉輪還可在中段增設一個(位於導流道中的金屬支架上的)中間軸承(將圓盤葉輪分成兩大段)，中間軸承座通過金屬臂(梁架)與活動機架相連。
2.轉葉式有輪盤架的圓盤葉輪的結構技術特徵是在本發明的定葉式有輪盤架圓盤葉輪的基礎上對葉片增加了一套轉向機構(調節水流對葉片的衝切角度使軸向水推力增大或減小而起到調節轉速和出力的作用)，在葉片靠輪盤架的側面中部設置葉片轉動軸，葉片靠導流圓筒這側的活動轉臂或轉動輪架連接並通過液壓裝置或手動(電動)裝置控制它的轉向，葉片的轉向角為100°以下，當電網甩負荷或發電機有故障需減緩轉速或緊急停機時，通過控制機構轉動葉片的衝切角減小水流對葉片的推力使轉速減慢配合關閘停機。
3.定葉式無輪盤架圓盤葉輪的結構技術特徵是轉動大軸上套裝有1～40副葉片插座，每副葉片插座的外圓均有2～20個(組)插孔。每片葉片有1～10個插柄並適合插入插座孔中再用螺釘固定或焊接固定，葉片插座中孔內側和轉動大軸外側的對應都位有鍵槽插入金屬塊使之固定，也可把葉片插座製成兩個近似半圓環形用螺釘安裝固定於轉動大軸上，小型的無輪盤架轉動葉輪(定葉式)可用一些小金屬塊作緊固件將葉片和緊固件(按設計要求)直接焊到轉動大軸上，每片葉片的外圓之間必要時也可有連接相鄰葉片的金屬條。為了防止運行時葉片之間的內圓(葉片根部)形成阻水氣泡，可在葉片
根部鑽有小孔或其它技術措施解決。本發明的無輪盤架的圓盤葉輪的葉片最好製成相似於現有的水鬥式水輪機的葉片(又稱水鬥)形狀但相對淺寬而薄，一個定葉式圓葉輪由一根轉動大軸上套裝(或焊接)1組～30組(1組相當於一圈有6～40塊葉片)水鬥形葉輪構成。定葉式或轉葉式圓盤葉輪的尺寸以外徑0.5m×寬幅0.2m(最小的)～外徑10m×寬幅16m(較大的)為宜，大中型的定葉式或轉葉式無輪盤架的圓盤葉輪也可在轉動大軸的中段設中間軸承。
4.轉葉式無輪盤架圓盤葉輪的結構技術特徵是在本發明的定葉式無輪盤架圓盤葉輪的結構基礎上通過改進增設葉片的轉動機構而成，轉葉式無輪盤架圓盤葉輪與轉葉式有輪盤架圓盤葉輪相比較其不同之處是，前者的轉動葉片的轉動軸線與轉動大軸的軸線大致垂直;後者的葉片轉動軸線與轉動大軸的軸線相平行。但它們的共同特徵是通過轉動葉片改變水流對葉片的推動力使轉動大軸和發電機的轉速得到調整(當然還要通過設置進水閘門、液壓裝置和調速器等配合)。本發明的圓盤葉輪的葉片轉動機構由葉片，葉片轉軸、軸承、轉動臂、連杆、輔助操作架、推拉杆、接力器、螺釘和有關小配件等構成。本發明的大中型機組的葉片轉動機構還通過電腦自動化控制裝置控制葉片的運行工況。
下面是本發明的各種機組的零部件的名稱和編號順序一.機架部分(1)主力機架(5)各種非密封門、艙口(2)次要機架，攔杆(6)各種型式的窗、通風洞(3)金屬板、壁板、頂板(7)可滑動的鋼軌槽、鋼輪(4)木板、塑料板、壁板(8)固定的鋼軌或金屬底板
(9)擋風罩(14)重力吊環、機架拉環(10)機架上的行人橋(15)各種螺釘、鉚釘(11)機架上的活動廠房(16)平衡重物(金屬或砼)(12)機架上的內層機艙(17)軸承座、支承座(架)(13)鋼軌除汙裝置(包括小水(18)機前閘門槍、軟硬毛刷、小鋼橡膠刷)(19)橡膠軸瓦、橡膠配件二.傳動、發電設備、控制器部分(20)發電機(有的發電機已含勵磁裝置)(30)正齒輪、斜齒輪、圓柱齒輪(21)勵磁機(31)圓錐齒輪、蝸輪或蝸(22)輸電導體、導線(32)各種軸、轉動軸(23)配電盤或各種電器儀表(33)各種型式的軸承(24)電力自動控制器或開關(34)萬向聯軸節、傳動節(25)綜合調度電子計算機(35)離合器或緊急跳離齒輪(26)其它電器傳動控制裝置(36)溫度計或溫度信號器(是現有電控設備的任一種)(37)(27)平皮帶或三角皮帶(38)蓄電裝置(28)各種皮帶輪(39)各種照明燈具(29)慣性飛輪和剎車機構(40)電風扇、空調器三.圓盤葉輪部分(41)圓盤葉輪轉動大軸(45)輪盤架連杆(42)輪盤架或葉片支承架(46)導流圓筒(43)定葉式葉片(47)葉片插座(44)轉葉式葉片(48)葉片轉軸、葉片柄
(49)轉動盤和轉動臂(53)轉動機械節(50)接力器(54)焊接點縫、接合縫(51)輔助操作架(55)各種轉動部件的注油孔(52)推拉杆、連杆四.船艇體部分(56)主力船體或潛艇體(68)支架或補氣架(57)輔助船體(69)導水機構(58)甲板、機艙內板(70)密封防水門(59)水下的金屬板、底板(71)活動擋水板(60)預應力金屬框架梁(72)備用動力機(柴油機)(61)導流道前後閘門(73)抽水機(水泵)(62)船艇上遊的金屬擋水板(74)浮筒、有浮力的物體(63)貫流水輪機的轉輪體(75)船艇自航設備(64)水輪機流道(76)水艙、重力壓艙物(65)貫流水輪機燈泡體(77)船艇航行螺旋槳(66)燈泡體內的發電機(78)船艇方向舵(67)增速行星齒輪(79)空氣壓縮艙五.液壓升降裝置(81)高壓油(水)泵(86)高壓油(水)輸送管(82)液壓缸筒(外筒)(87)各種閥門(83)液壓柱塞(內柱杆)(88)液壓定位套筒(84)液壓缸外套筒(89)各種彈簧(85)液壓缸底座(有的倒裝(90)液壓油(水)箱在上與活動機架相連接)(91)壓力顯示器(表)
(92)液壓油(水)加熱器(94)油(水)貯量顯示錶(93)液壓裝置上端與機架的油(水)溫度顯示錶活動連接部件六.水輪機零件及其它設備(95)活動金屬蝸殼(114)拔叉(96)固定金屬蝸殼(115)調節螺釘(97)真空破壞閥(116)減振裝置(98)固定的和可轉向的導葉(117)卡盤或插銷(99)座環(118)機架支承大柱(100)真空泵(119)(101)安全銷與限壓閥(120)升(降)變壓器(102)密封件、止漏裝置(121)電力計量箱(表)(103)軸承套、滑動軸承、滾動軸承(122)電動或手動啟閉設備(123)各種鋼繩(104)控制環(124)各種農副產品加工機械(105)各種法蘭(125)門式起重機(106)轉動油盤、固定油盤(126)橋式起重機(107)聯軸器、曲軸(127)與機組分離的進水閘門(108)實心軸或空心軸(128)電動卷揚機、手動葫蘆(109)支承蓋(129)輸出線路的導體連接架(110)水輪機葉片或導線收放盤(111)洩水錐(130)平臺轉向裝置(112)轉輪內底蓋(131)水位自動記錄顯示器(113)蝶閥式閘門(132)漏電保護裝置
(133)氧氣發生器或氧氣瓶(140)氣象觀測設備(134)食品保鮮設備(141)艙內廢物排出裝置(135)廚房設備(142)(136)小倉庫、工具倉(143)緩浪浮動物(137)各種電訊設備(144)攔雜物柵(138)工人生活間(145)交通船、運輸船、(139)人(貨)電梯(升降機)拖頭船七.水工建築物及其它(154)導流牆或擋風牆(146)永久性擋水壩(155)斜面上的行人梯級(147)橡膠壩及有關裝置(156)排水管(148)永久性導流道(157)深孔放水洞及球閥(149)行人遂道(158)上遊水位(a最高(150)水輪機尾水管b正常、c最低)海拔高程m(151)永久性廠房(159)下遊水位(a最高、(152)船閘b正常、c最低)海拔高程m(153)衝砂閘、擋水閘(160)公路、道路下面是本發明的幾個實施例本發明實施例一.1.5Kw微型圓盤葉輪式水力發電機組。以下簡稱本發明的1.5Kw機組。本發明的1.5Kw機組由固定機架(1)、圓盤葉輪(41)、增速齒輪組(30)(注象圓盤葉輪、增速齒輪組以及其它大型整體部件只取它某個較大的零件編號表示)、發電機(20)、飛輪(29)、動力輸出輪(28)、電流表(23)、電壓表(23)、蓄電池(38)、閘刀開關(24)、螺釘(15)、起吊環(14)以及其它有關配件組成。另外附加配套一隻起重量400公斤的手動葫蘆(128)，發電機(20)本體已含有半導體整流自勵磁裝置。下面詳細介紹它的結構技術特徵本發明的1.5Kw機組的固定機架(1)下面安裝一個直徑1m×寬幅0.6m的圓盤葉輪(41)其轉動軸的直徑50mm×700mm，轉動軸(41)的兩頭各有一個直徑1m的輪盤架(42)內側裝有一個外徑20cm×長度58cm的導流圓筒(46)，兩個輪盤架(42)之間裝有4～10根連杆(45)並裝有10片葉片(43)，每片葉片(43)的尺寸是寬58cm×高35cm，其開關似圓形曲面凹面向上遊水流方向以利減少葉片(43)背面的水阻力。葉片(43)(用金屬製造時厚度為2mm～5mm背面有凸起的加強筋，葉片也可用木板、塑料板製成，增速齒輪組(30)的各個齒輪(30)的模數都是M＝4(或M＝5)，齒輪Z1有60個齒，齒輪Z2、Z4、Z6各有20個齒、齒輪Z3有80個齒，齒輪Z5有60個齒。作動力輸出的三角皮帶輪Z外徑120mm，發電機的額定功率為1.5Kw，額定轉速是1500轉/分，發電機的三角皮帶輪外徑80mm，當水頭高度為0.7m～1.2m時水流對圓盤葉輪(41)的葉片(43)的衝擊速度為1m/S～1.5m/S，圓盤葉輪轉動大軸(41)與齒輪Z同軸可獲20轉/分～30轉/分的轉速，經齒輪組(30)增速帶動發電機(20)可獲1080轉/分～1620轉/分(理論計算值)，實際轉速可達950轉/分～1500轉/分。增速齒輪艙(12)可設在機架(1)的左右任一側，機架(1)上面是個平臺供安裝上述發電機(20)、蓄電池(38)(3～8個，按串聯接法或其它接法)，電流表(23)、電壓表(23)閘刀開關(24)、輸入輸出控制盒(26)各一個。本發明的1.5Kw機組適合在0.25m3/S×水頭0.8m條件下使用出力可達1.2Kw。
本發明實施例二.30Kw圓盤葉輪單獨升降型綜合性發電加工多用途機組。下面簡稱為本發明的30Kw機組。本發明的30Kw機組的主要技術特徵是圓盤葉輪與圓錐齒輪組等部分機件裝在垂直升降機架上可隨機架上升或下降，部分增速齒輪組(或皮帶輪組)和發電機、配電盤、抽水機、各種農副產品加工機械以及垂直升降機架的電動卷揚機等都裝在固定廠房的地面上(有的裝在固定的機架上)。活動機架的垂直圓柱形齒輪將動力轉送給固定廠房上的垂直圓柱形齒輪並且在一定高度範圍內可在升降的同時轉動傳遞動力。也可用一組立軸的皮帶輪和皮帶代替上述一組垂直圓柱形齒輪。(本實施例的各部件的編號數字可參閱本說明書的記載零部件編號)本發明實施例三、四柱液壓垂直升降型圓盤葉輪式125Kw水力發電機組。以下簡稱為本發明的125Kw機組。本發明的實施例三的125Kw機組的整機外形尺寸為高8.5m×6.5m×6m，圓盤葉輪由直徑300mm×4.5m的轉動軸(41)一條和直徑3.5m的輪盤架(42)4個將圓盤葉輪分隔成三段，整個圓盤葉輪直徑3.5m×寬幅2.7m，每段輪盤架(42)各安裝寬0.85m×高1.1m的近似拋物線形的曲面定葉式葉片(43)12片和直徑1m×長0.85m的導流圓筒(46)一個。本發明的增速齒輪組(30)裝在右邊機艙(12)內，各個齒輪(30)統一採用模數M＝10，齒輪組(30)自下而上傳動順序是圓盤葉輪(41)-Z1-Z2-Z3-Z4-Z5-Z6-皮帶輪(28)一動力離合器(35)一發電機(20)，各個齒輪(30)的齒數分別是Z196個齒、Z224個齒、Z3120個齒、Z424個齒、Z596個齒、Z632個齒，主動片帶輪(27)是從動皮帶輪(27)的直徑的1.5倍。發電機(20)選用SFW125-4/590型號，額定轉速為1500轉/分(也可選用其它型號的發電機但要調整兩個皮帶輪的直徑比)。當水頭1.8m～2.5m時(導流道坡度為15°～28°條件時)水流對圓盤葉輪葉片(43)的衝擊速度為2.2m/S～3.4m/S，理論計算得發電機(20)轉速達1080轉/分～1710轉/分，考慮機械原因影響發電機(20)實際轉速約為950轉/分～1560轉/分。必要時可在本發明的125Kw機組的(圓盤葉輪轉動大軸至發電機之間)傳動機構中增裝調速器(119)(本發明實施例附圖中未裝調速器)。本發明的125Kw機組在升降機架(1)兩側(導流道的左右上方)各設置2個液壓升降裝置(82)，每個液壓缸筒(82)內徑100mm，全高約2.8m，壁厚約40mm，液壓缸柱塞(83)外徑100mm，液壓升降裝置(82)設計最大升降行程2.2m，工作壓力250Kgf/mm2，每個液壓升降裝置設計最大頂回力(單缸)19.6噸，兩側各設置一個3Kw的電動高壓油(水)泵(81)供給高壓油(水)給同側的兩個液壓升降裝置(82)，也可以每個液壓升降裝置(82)各配備一個高壓油(水)泵或四個液壓升降裝置(82)共用一個高壓油(水)泵(81)、上述液壓缸筒(82)可在定位套筒(84)內上下滑動。本發明的125Kw機組在靠導流道(148)的左右側設有定位輪(7)、定位滑動鋼軌(7)若干段，以利升降機架(1)保持在一個垂直投影面作上下移動。與升降機架(1)的定位輪(7)和定位鋼軌(7)相對應的永久性機架井筒(151)的側面裝有固定的鋼軌槽和鋼輪槽(8)。本發明的125Kw機組的左右兩個機艙(12)的四壁和底板(3)是厚度為4mm～10mm的鋼板焊成的密封艙、兩個機艙(12)的下遊上中部對面各開一個密封防水門(70)並有行人橋(10)相通，活動廠房(11)的地板設有活動艙口(5)並有爬梯(10)向下延伸，活動廠房(11)的四壁用鋼板(3)或木板(4)建造並且前後兩側開設有窗及左右兩側開設有門(5)。本發明的125Kw機組配備有一套10Kw的電動減速卷揚機(128)裝在豎井形機坑的永久機房(151)內。預計本發明的125Kw機組的活動機架(1)及機架上的全部設備重約30噸～35噸，全套設備(包括電動減速卷揚機在內，不計水工建築物)造價約為每套26萬元～35萬元左右。
下面是本發明的125Kw機組的(假設)設計安裝使用實例電站C的地址選定在中國南方某河流，電站C的壩址控制集雨面積約1000平方公裡，多年平均徑流量22.0m3/S，最水月平均徑流量3.7m3/S，百年一遇特大洪峰4380m3/S，設計建永久性攔河壩一座並在它的頂部安裝橡膠壩長度均為75m，下遊最高水位、正常水位、最低水位分別是(159)a210.70m、b200.00、c199.20，上遊最高水位、正常水位、最低水位(158)a212.00m、b203.65m、c202.30m上述永久性水壩頂部高度202.00m(均為海拔高程)。根據上述條件確定電站C安裝2臺本發明的125Kw機組並設計修建2條導流道和2個井形機坑，2條導流道上遊進水口高程為201.50m，寬度由5m縮小為3m至圓盤葉輪轉動軸下導流道底面高程為200.00m，本發明的125Kw機組在流量9m3/S×水頭2m或流量6m3/S×水頭3m條件下都能滿足單機出力125Kw的需要。當流量小於640m3/S時上遊水位低於204.20m本發明的125Kw機組可通過四柱液壓升降機構調節整個機組的升降高度使圓盤葉輪最低點保持與下遊水位適當高度可連續正常運行發電。當上遊水位超過204.20m時應停機並將整個機組(1)用電動卷揚機(128)吊升至水面以上。必要時本發明實施例三的同類型機組可設置2～8條垂直安全保險支柱。安全保險支柱分為圓柱螺旋式、光柱插孔式或光柱外卡孔式幾種。(本發明實施例三附圖未將安全保險支柱畫出)本發明實施例四斜面升降型圓盤葉輪式水力發電機組。又分為軌道滑動升降和鋼輪滾動升降兩種型式。本發明實施例四以1600Kw軌道滑動升降式和2500Kw鋼輪滾動升降式兩種機組為例，其結構技術特徵分別是(下面簡稱為本發明實施例四的1600Kw機組、2500Kw機組)本發明實施例四的1600Kw機組的結構技術特徵是圓盤葉輪(42)外徑5.6m×寬幅6.8m，轉動大軸(41)長約11.8m×直徑0.45m(如用45號鋼製造全重約14噸)，圓盤葉輪(42)由6個外徑5.6m的輪盤架(42)分成5段，每段安裝有寬度1.3m×高1.9m的大葉片9片和寬1.3m×高1.2的小葉片9片，大小葉片間隔安裝(與軸心)互成20°夾角。轉動大軸(41)外的每段輪盤架(42)之間在葉片(43)的背水面裝有橫向連繫的杆條(45)、本發明的1600Kw機組的增速齒輪組的各個齒輪(30)的統一模數是M＝16，各個齒輪(30)從圓盤葉輪轉動大軸(41)這一頭自上而下同發電機(20)方向排列依次為Z1、Z5各有75個齒、Z2、Z4、Z6各有25個齒、Z3有100個齒，在齒輪Z1和Z2之間有1個中介齒輪Z中。發電機的型號(20)是SFW1600-6/1430，勵磁機(21)與發電機(20)同軸。本發明實施例四的1600Kw機組需要配套裝置的其它各種有關電器設備和各種必要裝置配件在這裡不作一一說明。本發明的1600Kw機組的主力機架(1)上的活動廠房(11)比機艙(12)高出適宜高度。預計本發明的1600Kw機組包括配套設備全套造價約100萬元～130萬元。機組的重量(不包括與機組分離的配套設備)約125噸～160噸。配套的電動減速卷揚機(128)的功率是25Kw，對機組向上(或向下)拉動的速度約60cm/分～100cm/分。鋼軌(8)和鋼軌槽(7)的相接觸的滑動表面光潔度達國標的5～9級。當整個機組被拉動到斜面鋼軌上的某個位置時停下用插銷固定整個機組。
本發明的2500Kw機組的功能結構技術特徵是由兩個圓盤葉輪(41)共同帶動一臺發電機(20)，主力機架(1)下面裝有小鋼輪(7)代替滑動鋼軌。兩個圓盤葉輪(41)尺寸(不是指轉動大軸)均為外徑5.6m×寬幅5.5m，每個圓盤葉輪被5個輪盤架(42)分成4段。每段間距為1.3m(約數)，每段安裝寬1.3m×高1.9m的大葉片9片和寬1.3m×高1.2m的小葉片9片，導流圓筒(46)的尺寸是外徑1.5m×長度1.3m，增速齒輪組的各個齒輪(30)的統一模數都是M＝20，Z1有75個齒、Z2、Z4、Z6各25個齒、Z3有100個齒，Z5有75個齒，主動皮帶輪直徑是發電機皮帶輪(28)直徑的2倍。發電機(20)選用SFW2500-6/1430型號。本發明的2500Kw機組主力機架(1)下面共裝有18對小鋼輪(7)其尺寸是直徑48cm×寬15cm，本發明的2500Kw機組根據需要裝置的各種電器自動化控制設備及零部件在這裡不作一一記述。本發明的2500Kw機組重約190噸～240噸(指主力機架上的整體設備全重)需配套功率為35Kw的電動減速卷揚機(128)，在16°斜面鋼槽上拉動速度為60cm/分～100cm/分。(實際允許在0°～30°斜面安裝)下面是一個水電站D安裝使用本發明實施例四的1600Kw機組2臺和2500Kw機組2臺的實例(文字省略，請參閱附圖)。
本發明實施例五.75Kw～200Kw內河船型雙圓盤葉輪式發電抽水綜合型機組。(以下簡稱為本發明的75Kw機組)。本發明的75Kw機組由一個主力船體(56)、2個輔助船體(57)和連繫主輔船體的主力鋼架(60)，聯軸的兩個圓盤葉輪(42)、增速齒輪組的各個齒輪(30)、發電機(20)、抽水機(73)、配電盤(23)為主要部件組成，還有備用柴油機(72)、船艇方向舵(78)及有關航行設備(75)、進水閘門(61)、動力離合器(35)、活動擋水板(71)、調速器(80)、導流底板(59)等有關輔助設備，配件組成本發明的75Kw機組的齒輪組的各個齒輪(30)的統一模數是M＝8(或M＝10)，齒輪Z1有125個齒、Z2、Z4、Z6各有25個齒，Z3有100個齒，Z5有75個齒，當水流速度以1.2m/S～2m/S通過導流道時圓盤葉輪(42)(外徑4.2m×寬幅4m)轉速為16轉/分～26轉/分，經增速齒輪組和皮帶輪增速及調速器(80)調速後發電機(20)可達到額定轉速1500轉/分，發電機(20)可視實際需要情況選用4對磁極的75Kw、100Kw、125Kw、160Kw、200Kw幾種型號。也可通過皮帶輪(28)輸出動力帶動抽水機(73)或其它加工機械。
本發明實施例六.5500Kw垂直升降型低水頭軸流轉槳式水輪發發電機組。以下簡稱為本發明的5500Kw機組。它的主要技術特徵是水輪機相似型號ZZ700-LH-320，設計水頭11m，適用水頭範圍6.5m～12.7m，適用流量範圍45m3/S～62m3/S，功率範圍是2170Kw～6000Kw，額定轉速103轉/分～～157轉/分，轉輪(63)直徑3.2m轉葉式葉片(44)6片，導水機構(69)葉片20片，最大軸向水推力約85噸，活動金屬蝸殼(95)的包角170°，水輪機本體重65噸。本發明的5500Kw機組配套的發電機(20)的型號是立軸的SF5500-10/2600，額定功率5500Kw，額定轉速600轉/分，發電機(20)本體重48噸，垂直升降圓筒形機架(1)上段是外徑10.6m×高8m，下段是外徑5.4m×高7.2m。增速齒輪組的4個齒輪(30)的統一模數是M＝25，齒輪Z1、Z3各有56個齒，Z2、Z4各有28個齒，當水輪機轉輪(63)和齒輪Z1的轉速為150轉/分時齒輪Z4和發電機(20)的轉速為600轉/分，齒輪艙(12)高1.8m，導葉控制機構(69)、真空破壞閥(97)等有關配件裝在齒輪艙(12)內，水輪機頂蓋(109)裝在齒輪艙(12)的底板下、設有6根形如導葉的支柱(98)並與主力機架(1)的上下兩段連接，圓筒形機架(1)的上，下兩段的外側都設有6條垂直的滑動鋼軌(7)並與圓筒機井側壁上固定
鋼軌槽(8)對合使整個機組保持在一個垂直投影面升降。整個圓筒形活動機組全重約300噸，設置4個水壓缸(82)，水壓缸柱塞杆(83)上端與圓筒機架(1)的上端的主力橫梁活動連接(也可固定連接)。每個水壓缸(82)的技術數據是內徑240mm、工作壓力300Kgf/cm2，合共產生最大頂升力(單缸)130噸×4個＝520噸。4個水壓共靠1臺55KW電動高壓水泵(81)供給高壓水，另有一臺高壓水泵(81)作備用，還設有4條外徑280mm的螺旋紋形安全保險支柱(118)和4個配套螺紋卡盤(117)。4個水壓缸柱塞(83)的最大升降行程是4m。本發明的5500Kw機組根據需要裝置的各種零配件及輔助設備(可參閱前面13～17頁)不重複記述。
下面是本發明實施例六的5500Kw機組的安裝使用舉例。假定在某河流選址建一座低水頭徑流式水電站F，水電站F的水文和水工建築物為控制集雨面積1.2萬平方公裡。站址多年平均徑流量318m3/S，建成水電站F後上遊最高水位、正常水位、最低水位(158)a84.75m、b80.60m、c75.10m，下遊最高水位、正常水位、最低水位是(159)a80.00m、b70.15m、c68.30m，水庫有效庫容為3.27億m3，電站F的大壩的另一頭建有長200m×寬16m×高17m的單級船閘(152)一個。設計安裝本發明的5500Kw機組3臺。並安裝老式(不能升降運行)的型號為ZZ560-LH-350的水輪機2臺和配套的型號為SF6300-40/5600發電機2臺。技術數據是老式水輪機設計水頭12.5m、適用水頭6.8m～13.5m。設計適用流量58m3/S～77m3/S，功率範圍約2850Kw～7200Kw，發電機額定功率為6300Kw。當水電站F的徑流量小於140m3/S且水頭低於7m(這時上遊水位低於77.00m高程)兩臺老式水輪機不適合運行發電可停機而將本發明的5500Kw機組降至最低位置運行發電，在洪水期上下遊水位均較高時3臺本發明的5500Kw機組和2臺老式的6300Kw機組都運行發電。
本發明實施例七.2000Kw斜面升降軸伸貫流轉槳式水力發電機組，以下簡稱為本發明的2000Kw機組，它的主要技術數據是水輪機相似型號GZ005-WG-400，設計水頭3m，適用水頭1.6m～4m，設計流量90m3/S，額定轉速80轉/分，功率範圍900Kw2520Kw，轉輪槳葉片數6片，圓錐導水機構葉片數20片，水輪機與發電機的傳動方式是軸前伸由萬向聯軸節傳動經增速齒輪組增速再帶動發電機，發電機型號是SF2000-12/1730，額定轉速500轉/分。整個可升降機組裝在橫截面為U形的傾斜流道內並可沿鋼軌和輪槽作斜面升降滑動或滾動以利貫流水輪機隨上下遊水位升降處於最佳運行工況。主力機架前面的擋水鋼板(也是機艙壁板)使導流道上下遊形成2.6m～5m的水位差。本發明的2000Kw機組的其它零部件(本說明書前面所記載的各種零部件)都可視需要設置。
本發明實施例八.1000Kw×3(臺)潛艇型貫流式水力發電機組。以下簡稱為本發明的1000Kw×3機組，它的主要技術特徵是設計水頭10m，適用水頭5.5m～11.8m，設計流量14.8m，貫流水輪機相似型號是GZ002-WZ-240，額定轉速186轉/分，轉輪葉片數6片，導水機構圓錐形葉片16片，發電機型號是SFW1000-10/1450，額定轉速750轉/分，貫流水輪機的動力經萬向聯軸節付給圓錐齒輪(和正齒輪)最後再帶動發電機運轉。在圓洞形流道的前段和後段均設有平板式或蝶閥式閘門，潛艇體前面是上伸高度5m的橡膠壩並固定安裝在金屬(或)洩洪頂板的最上部，當洪水較大時有部分水流從潛艇體頂部上面的橡膠壩頂流過，有兩個高度12m的垂直人貨升降機(裝在筒內)作為工人和設備出入潛艇體內的通道。潛艇體下部是3條尺寸形狀相同的貫流水輪機流道。潛艇體上部是長14m×寬8m×高3.8m的內層廠房。3臺發電機並排裝在內層廠房。廠房內還裝有控制橡膠壩升降的高壓水泵、配電盤，及其它電站運行控制所需的設備(本發明說明書前面所列)。
上述八個實施例的機組和屬於本發明所包括的各種機組都可視實需要設置本發明說明書前面所記載的各種部件和設備，也可設(配)本發明說明書前面未記載的其它小配件。例如對本發明的不同類型機組多設幾個墊圈，各種彈簧、各種屬現有技術的電器傳動控制設備、油(水)輸送管道及閥門、各種儀表、機械運行狀況顯示燈、各種通訊設備、各種照明燈具、各種形狀的金屬或非金屬零件、各種電子元件、各種機電運行檢測設備、電器絕緣配件、各種機電運行狀況報警裝置(如發電機超速報警鈴)、傳動鏈條、各種對機器加熱或降溫的設備、各種手動控制把柄、各種機械開關、各種機械(如傳動齒輪)部位的防護罩、油(水)過濾器(網)、各種備用勵磁設備、各種船艇設備、各種電腦控制設備等都可按需要裝置。
本發明的各種新型水力發電設備的各個實施例由附圖給出，下面是對附圖的說明

圖1、圖2、圖3是本發明實施例一的1.5Kw機組的三視圖。圖4、圖5分別是本發明實施例二的30Kw綜合型機組的安裝運行圖和正視圖。圖6是本發明實施例三的125Kw機組的安裝運行圖，圖7、圖8、圖9是本發明實施例三的125Kw機組的三視圖，圖10是本發明實施例四的水電站(水工建築物)平面圖。圖11是本發明實施例四的兩種機組的運行示意圖，圖12、圖13、圖14是本發明實施例四的1600Kw機組的三視圖。圖15是本發明實施例四的2500Kw機組的主力機架圖，圖16、圖17、圖18是本發明實施例四的2500Kw機組的三視圖。圖19是本發明實施例五的75Kw機組的平面圖，圖20是圖19的A-A剖面圖，圖21是圖19的B-B剖面圖，圖22是圖19的C-C剖面圖。圖23是本發明實施例六的5500Kw機組的運行狀態示意圖。圖24、圖25、圖26是本發明實施例七的2000Kw機組的三視圖，圖27、圖28、圖29是本發明實施例八的1000Kw×3的潛艇貫流式機組的三視圖，圖30是本發的應用於海洋洋流發電的(裝機容量在50Kw×2～10000Kw×2範圍)的由船和平臺混合組成的機組的示意圖。本發明說明書和附圖所記載的只是本發明中的有代表性的實施例。但不要把本發明的權利保護範圍僅理解為上述幾個實施例及機型。
本發明說明書所包括的(有附圖記載和未用附圖記載的)各類型水力發電裝置的單機功率範圍是10Kw～20萬Kw，其中本發明實施例一的單機功率範圍是0.2Kw～2萬Kw(如做成中型機組最好在主力機架底下裝滑動鋼軌或鋼輪)，本發明實施例四的雙圖盤葉輪式斜面升降型機組的單機功率範圍可達200Kw至20萬Kw範圍。本發明實施例六的垂直升降型軸流式機組的單機功率範圍可達100Kw～20萬Kw，本發明的各類型水力發電機組的最高應用水頭為40m以下。本發明的各種類型的水力發電機組的最大應用流量為(單機)1500m3/S。
權利要求
1.本發明涉及應用於水力發電的裝置，特別是應用在中低水頭條件下的新型水力發電裝置，本發明的主要技術特徵是在垂直升降型或斜面升降型水力發電裝置的主要機架(1)上裝有發電機(20)、圓盤葉輪(41)、傳動(轉動)增速裝置(27)、(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(34)為主要部件組成，圓盤葉輪(41)靠水流推動並通過上述傳動增速裝置帶動發電機(20)運行發電本發明的新型水力發電裝置以能作整體移動(包括垂直升降移動、斜面升降移動，水平移動)為主要特徵並通過控制裝置使它時刻處於最佳運行狀態。
2.根據權利要求1所述的新型水力發電裝置，其功能結構技術特徵是船艇型水力發電裝置用主力船體(56)、輔助船體(57)或用潛艇體(56)分別代替主要機架(1)和次要機架(2)，也可將主要機架製造成平臺形狀以適合在大型江河和海洋利用水力發電。主力船體(56)和輔助船體(57)之間是水流通道(即導流道)(148)，船艇型水力發電裝置則在下部設置沉潛於水下的圓洞形水輪機流道(64)，明槽式流道(148)上裝有圓盤葉輪(41)，水下圓洞形流道(64)內則裝貫流水輪機(63)，平臺型水力發電裝置可設明槽式流道(148)並裝有圓盤葉輪(41)或設水下圓洞形流道(64)並裝貫流水輪機(63)。
3.根據權利要求1、2所述的新型水力發電裝置，其功能結構技術特徵是A.本發明的新型水力發電裝置的傳動增速裝置視需要可由各種皮帶(27)、各種皮帶輪(28)、慣性飛輪和剎車機構(29)、正齒輪或斜齒輪(30)、圓錐齒輪或蝸輪和蝸杆(31)、各種轉動軸(32)、萬向聯軸節(傳動節)(34)中任選某些部件組成，必要時也可在傳動機構中增設動力離合器或緊急跳離齒輪(35)、調速器(26)等部件，上述某些部件在本發明的各型水力發電裝置中的設置數量和動力傳遞順序按實際需要確定。也可不設上述某些傳動部件(如不設皮帶(27)和不設皮帶輪(28)或不設蝸輪和蝸杆(31)等)。改用其它傳動增速裝置，B.本發明的新型水力發電裝置所用的發電機(20)有的已含有勵磁裝置，也有的發電機(20)不含勵磁裝置則配套勵磁機(21)，C.本發明的新型水力發電裝置最好設置有外輸電裝置(22)、配電盤或各種電力儀表(23)、電力自動控制器或開關(24)、綜合調控電子計算機(25)、其它電器傳動控制裝置(26)、漏電保護裝置(132)等配件，如無必要也可不裝置這些配件，允許改用其它適用的配件，D.本發明的新型水力發電裝置的主要機架(1)、次要機架(2)、主力船體(潛艇體)(56)、輔助船體(57)都可通過設置金屬板(3)或木板、塑料板(其它各種材料的板)(4)做成活動廠房(11)和內層機艙(12)，並可按需要設置各種窗口或通風洞(6)，設置行人橋或梯(10)，E.本發明的平臺型水力發電裝置的主要機架(1)上最好裝有平臺轉向裝置(130)並可在支承大柱(118)四周轉動和升降調整平臺位置以利發電，如無平臺轉動之必要也可將本發明的平臺型水力發電裝置通過支柱(113)和升降輔助裝置能上下升降即可，F.本發明的新型水力電裝置(各種機型)都可按需要在主要機架(1)下面設置滑動鋼軌槽或鋼輪(各種輪子)(7)、一套鋼軌除汙裝置(13)、拉(吊)環(14)，如無必要也可不設某個配件，G.本發明的新型水力發電裝置(的各種機型)允許按機械製造技術要求設計裝置各種形狀和各種功能結構的零配件。
4.根據權利要求1、2所述的新型水力發電裝置，其特徵是A.本發明的定葉式有輪盤架的圓盤葉輪由轉動大軸(41)、輪盤架(42)、定葉式葉片(43)、輪盤架連杆(45)、導流圓筒(46)作主要部件組成。但也可不要輪盤架連杆和導流圓筒(45)和(46)，B.本發明的轉葉式有輪盤架圓盤葉輪由轉動大軸(41)、輪盤架(42)、轉葉式葉片(44)、輪盤架連杆(45)、導流圓筒(46)、轉動盤(轉動臂)(49)、接力器(50)、推拉杆(52)、轉動節(53)作為主要部件構成，但也可不設上述某些部件，C.本發明的定葉式無輪盤架圓盤葉輪由轉動大軸(41)、定葉式葉片(43)、葉片插座(47)為主要部件組成，或不要葉片插座(47)，D.本發明的轉葉式無輪盤架圓盤葉輪由轉動大軸(41)、轉葉式葉片(44)、葉片插座(47)、轉動臂(49)、推拉杆(52)、轉動節(53)為主要部件組成，但也可不要某些部件，本發明的上述幾種圓盤葉輪允許在上述各自主要結構基礎上作改進完善，也屬本發明的次要技術特徵範圍。
5.根據權利要求1所述的新型水力發電裝置，其特徵是A.本發明有的垂直升降型水力發電裝置設置有液壓升降裝置(81)、(82)，有的不設液壓升降裝置另用其它設備升降，B.本發明的各種斜面升降型水力發電裝置可用卷揚機或其它動力在斜面(或平面)上作上下拉動，調整裝置的運行發電狀態，C.本發明的船艇型水力發電裝置視需要也可在底部裝有鋼軌(鋼槽)或鋼輪(其它材料制的輪)(7)，船艇體本身的外殼用任何適合要求的材料製造均可，也可不設上述鋼軌或輪子。
6.根據權利要求1所述的新型水力發電裝置的其中一種小型單圓盤葉輪式水力發電裝置其特徵是主要機架(1)下面裝有定葉式圓盤葉輪(41)，上面(或側面)裝發電機(20)，主要機架(1)的側面是小機艙(12)-(即齒輪艙，也可以是不封閉或封閉的)，有增速齒輪組(30)、皮帶和皮帶輪(27)、(28)，還有剎車機構(29)電流表、電壓表(23)等組成，也可不設(23)、(27)、(29)等配件。
7.根據權利要求1、2、6所述的新型水力發電裝置，其特徵是A.如本發明的新型水力發電裝置必要時可設有動力輸出裝置或增裝其它各種用途的工作機械成為利用水力的多用途裝置，如專為發電單一用途則不必設動力輸出及其它機械，B.本發明的各種新型水力發電裝置也可用各種類型的貫流水輪機(63)代替圓盤葉輪(41)，C.本發明的水力發電裝置視需要有的在導流洞內裝機前閘門(18)，D.本發明的新型水力發電裝置的各類型機組的某些配件允許用替代配件(材料)代替安裝使用到本發明的新型水力發電裝置上。
8.根據權利要求1、2所述的新型水力發電裝置，其特徵是作為本發明的最基本的結構特徵(即權利要求1、2)，在本發明新型水力發電裝置的主要結構技術特徵的基礎的改良設計完善也屬於本發明的專利保護範圍。
全文摘要
本發明涉及新型低水頭水力發電裝置，最適合在各大中小河流水位變幅大(暴漲暴落)的河段修建低水頭徑流電站使用。
文檔編號F03B13/00GK1091810SQ92102130
公開日1994年9月7日 申請日期1992年3月19日 優先權日1992年3月19日
發明者周彬 申請人:周彬