專利名稱:一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組的制作方法
技術領域:
一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組
技術領域:
本實用新型涉及一種水力發(fā)電機組,更進一步來說是具有環(huán)保功能自然流水、葉
片軸與水流方向平行的軸流式水力發(fā)電機組,是一種投資少、經濟環(huán)保的能源轉換動力技術。
背景技術:
隨著能源供需的日益加烈和逐漸枯竭,人們紛紛把目光投轉向新能源及新能源裝置的研究。目前以風能、太陽能為代表的新能源逐步進入實用階段,但由于它們單位面積能量密度低、投資大、獲取的電能遠不能與當今的火電、水電、核電價相競爭,使其的推廣使用受到限制。 據有關資料統(tǒng)計,我國大陸河流總能量6. 8億KW,可開發(fā)利用的3. 8億KW,已開發(fā)接近1億KW,占可開發(fā)的26. 32%,所謂"可開發(fā)",即是可用來攔河筑壩的河段。當前的水力發(fā)電方法是將江河截斷并筑壩,以提高水頭,即提高水的壓力,通過水輪機將水的位能轉換成機械能,再經發(fā)電機轉換成電能,再變壓輸配到終端用戶。 以往的這種水力發(fā)電方法,不僅電廠本身一次性投資巨大,中間環(huán)節(jié)的輸變電線路投資也不少,而且線路長、電能損耗大。輸配電管理成本高,增加了企業(yè)的用電成本。同時,輸電線路非常容易受自然災害影響,如風災、雪災的影響等。 再有筑壩提高水位不可避免地將永久性的破壞當地生態(tài)環(huán)境,常常需要大規(guī)模移民。正是這樣,對于人口相對密集,又是平原地區(qū)的河流水能,由于攔河筑壩投資太大,影響面廣,幾乎無法開發(fā)。如水資源豐富的廣東珠江三角洲地區(qū),江南的長三角地區(qū)等就是如此。而上述地區(qū)工商業(yè)相對發(fā)達,供電缺口大,不得不從數千公里的西部調入,如此遠距離的電力輸送,其投入和線路損耗將是十分驚人的。 因此,非常有必要研究一種無需攔河筑壩就能吸收如廣東珠江三角洲地區(qū),江南的長三角地區(qū)水流能并有益于水生態(tài)環(huán)境的動力裝置。據發(fā)明人對珠三角地區(qū)實地考證,該地區(qū)無法通過筑壩方式用來發(fā)電的水流能量就多達2億KW h。 考慮到通航的需要,保守地估計,水流蘊藏能量也在1億KW以上??梢灶A計,如果珠三角的水流能得到全部利用,不僅在未來較長一段時間內,廣東省的電力可以自足,而且,工業(yè)化時代造成的河道水生態(tài)環(huán)境污染也將大大改善,可謂一舉多得。
實用新型內容
本實用新型目的是克服了現有技術中的不足而提供結構簡單、成本低、不需要攔
河筑壩、能在河道中發(fā)電的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組。 為了解決上述存在的技術問題,本實用新型采用下列技術方案 —種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于包括有固定
架,在固定架上設有發(fā)電機,在固定架下方依次設有多個能增加水流流量的集流器,在每個
集流器的出口端相應設有可在自然流水的驅動下轉動的葉輪組件,在所述的葉輪組件和發(fā)電機之間設有傳動機構,在所述傳動機構上設有可調節(jié)葉輪組件中葉片的迎水面角度大小的調節(jié)裝置。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述集流器為錐形狀的殼體,其入水口端大于出水口端。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述固定架包括有設在左、右兩邊的主浮載管和將主浮載管連接起來的橫向連接管,在主浮載管上還設有將其它發(fā)電機組并聯于一體的并聯桿,在左、右兩主浮載管上設有一平臺,在左、右兩主浮載管下方橫向間隔設置有多個支架,在平臺左、右側下方設有附浮載管,所述發(fā)電機安裝在平臺上,在固定架上還設有導航燈。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于
所述傳動機構包括有設在各個支架的下端的多個軸承, 一轉軸穿過各個軸承,在轉軸末端
連接有將其它發(fā)電機組串聯起來的串聯軸,在轉軸上還連接有將其它發(fā)電機組并聯起來的
并聯軸,所述葉輪組件安裝在轉軸上,在發(fā)電機與轉軸之間連接有一將轉軸的轉動力傳送
到發(fā)電機軸的連接軸,所述連接軸與轉軸、發(fā)電機軸之間通過齒輪組傳動,在高速齒輪側設
有剎車系統(tǒng),該剎車系統(tǒng)包括有剎車油泵、剎車油包、蓄電池、剎車活塞組、剎車片、剎車盤。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于
所述調節(jié)裝置包括有設在轉軸上的調節(jié)油泵,調節(jié)油泵的輸出管和輸入管連接到一液壓活
塞上,液壓活塞上的活塞桿通過一傳動機構連接到葉輪組件中的葉片連接軸上并使葉片連
接軸轉動,葉片連接軸上固定連接有葉片。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于
在轉軸上設置有可防水的調節(jié)箱,所述液壓活塞、傳動機構置于調節(jié)箱中。 所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述
葉輪組件包括有葉片連接軸,葉片連接軸分別連接固定有葉片,在葉片連接軸的末端連接
有加固圈,在葉片迎水面的一側設有將加固圈拉住的斜拉桿,斜拉桿的一端連接在加固圈
上,另一端連接在轉軸的斜拉圈上。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于在所述固定架的首端、尾端分別各設有兩根牽引管,兩根牽引管與主浮載管構成三角形結構,在三角形結構上分別連接起固定作用的錨,可以調節(jié)方向的方向舵。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于在固定架上還設有可將空氣中的氧氣加入水中的增氧機、在平臺上還設有可以收集油污的隔油隔渣池的環(huán)保裝置。 如上所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于
在所述固定架上設有探測水深的水深探測器。 本實用新型與現有技術相比有如下優(yōu)點 其一、本實用新型利用一個固定架,在固定架下方設有多個葉輪組件,葉輪組件放置于河道中,在自然河水的沖擊下,帶動葉輪組件轉動,葉輪組件的轉動通過傳動機構帶動發(fā)電機工作。本實用新型由于不需要攔河筑壩,而只放在水能流動的河道中就會實現發(fā)電,故其具有結構簡單、成本低等功能。其獲得低能量密度——然而總量巨大的江河、海洋自然水流中的能量,并提出一種易裝配、低造價,低運行費用、不破壞生態(tài)、無中間環(huán)節(jié)及其成本、中間電能損耗少、可不斷向水體曝氣充氧的、無公害的環(huán)保型發(fā)電機組的構造、組合方法。 其二、由于在水能流動的河道中就會實現發(fā)電,就不用遠距離傳輸電力,造成浪費,而且能滿足當地的電力需求。 其三、在固定架上還設有增氧機,增加水中含氧量,使水中的有機物在富氧環(huán)境下自然降解,改善機組所處水道的水生態(tài)環(huán)境。 其四、在平臺上還設有可以收集油污的隔油隔渣池。由于機組經常會有檢修,故在平臺上一般都會有油污,而這些油污又不能直接排放到河道中,故在清洗平臺時,隔油隔渣池將油污收集起來,最終得以無害排放。 其五、在所述固定架的首端、尾端分別設有可以與水流方向平行的方向舵。方向舵的角度可通過轉動方向桿實現來調節(jié),在方向桿上設定位銷, 一經調定,便可固定下來,使水流以合適的角度進入葉輪組件做功。 其六、在所述固定架上還設有探測水深的水深探測器。水深探測器時刻將機組所處水道水位數據發(fā)回控制室,水深達到緊界水位時,在顯示數據的同時,將會發(fā)出報警;當落到危急水位時,將自動發(fā)出緊急停機的信號,迫使機組自動停機,確保機組安全,減少損壞機組的危險。 其七、在固定架上還設有剎車系統(tǒng),當機組出現事故時或在檢修時,要將機組停下,故要啟用剎車系統(tǒng),防止意外事故的出現。 其八、在固定架上還設有導航燈,防止航船碰了發(fā)電機組,造成損失。
圖1是本實用新型的主視圖;[0030] 圖2是本實用新型的俯視圖;[0031] 圖3是圖1的B-B剖視圖;[0032] 圖4是圖1的C處放大圖; 圖5是調節(jié)箱的局部剖視圖,也即是圖1的D處放大圖;[0034] 圖6是圖5的E-E剖視圖;[0035] 圖7是圖2的J外放大圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述 如圖所示,一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,包括有固定在河道中的固定架1。所述固定架1包括有設在左、右兩邊的主浮載管11和將主浮載管11連接起來的橫向連接管12,所述主浮載管11是兩根可通過法蘭不斷加長延伸的空心管所組成。該空心管具有一定承載能力的浮管,其可以根據需要可以再加空心管,如果受最大管徑的限制,可采用左右各兩根或多根。在左、右兩主浮載管11下方橫向間隔設置有多個支架13。在主浮載管11上還設有將其它發(fā)電機組并聯于一體的并聯桿111,因為在江河上可以將多臺發(fā)電機組給并聯在一起使用,故并聯桿111是將各個發(fā)電機組連接固定起來。[0038] 在左、右兩主浮載管1上設有一平臺7,為了使各浮載管受力均勻一致,在平臺7上
6四周設平臺梁71和橫平臺梁72,使底部受力均勻。在平臺7左、右側下方設有附浮載管14, 使平臺7更加的平衡,不會出現側翻。在固定架1上設有發(fā)電機2,具體來說發(fā)電機8是安 裝在平臺7上。 在固定架1下方依次設有多個能增加水流流量的集流器6,在每個集流器6的出口 端相應設有可在自然流水的驅動下轉動的葉輪組件3。集流器6為錐形狀的殼體,其入水口 端大于出水口端,水從開口大的一邊進入,水從開口小的一邊流出,這樣流出來的水就比較 急,更加容易推動葉輪組件3工作。 所述葉輪組件3設在在固定架1下方,該葉輪組件3包括有四個葉片連接軸54,條 個葉片連接軸54分別連接固定有葉片31,在葉片連接軸54的末端連接有加固圈32。為了 降低葉片造價減輕厚重葉片帶來的運行損耗及吊裝難度,葉片做得相對較薄,為了保證其 機械強度,在葉片31迎水面的一側設有將加固圈32拉住的斜拉桿33,斜拉桿33的一端連 接在加固圈32上,另一端連接在轉軸42的斜拉圈44上,使斜拉桿33通過斜拉圈44在轉 軸42上轉動。 所述的葉輪組件3通過傳動機構4帶動發(fā)電機2工作。在所述傳動機構4上設有 可調節(jié)葉輪組件3中葉片31的迎水面角度大小的調節(jié)裝置5。所述傳動機構4包括有設在 各個支架13的下端設有軸承41,一轉軸42穿過各個軸承41中,所述葉輪組件3安裝在在 轉軸42上,在發(fā)電機2與轉軸42之間連接有一將轉軸42的轉動力傳送到發(fā)電機2軸的連 接軸43。所述連接軸43與轉軸42、發(fā)電機2軸之間通過齒輪組傳動。 在轉軸42末端連接有將其它發(fā)電機組串聯起來的串聯軸421 ,在轉軸42上還連接 有將其它發(fā)電機組并聯起來的并聯軸422。當要將多臺發(fā)電機組串聯起來使用時,就使用串 聯軸421 ;當當要將多臺發(fā)電機組并聯起來使用時,就使用并聯軸422。因地制宜,靈活選擇 使用。 所述調節(jié)裝置5包括有設在轉軸42上的調節(jié)油泵51,調節(jié)油泵51的輸出管和輸 入管連接到一液壓活塞52上,液壓活塞52上的活塞桿521通過一傳動機構53連接到葉輪 組件3中的葉片連接軸54上并使葉片連接軸54轉動,葉片連接軸54上固定連接有葉片 31。 當要調節(jié)葉片31的迎水面的大小時,調節(jié)油泵51工作,推動液壓活塞52的活塞 桿521進行伸縮,之后通過傳動機構53傳動動葉片連接軸54上,使葉片連接軸54沿軸心 轉動并帶動葉片31旋轉從而使葉片31的迎水面的面積進行改變,即葉片31與水流夾角的 改變。如圖6所示,所述的傳動機構53包括有一與活塞桿521連接的連桿531,連桿531的 另一端連接到夾板532上,夾板532通過轉臂533連接到葉片連接軸54上。 正常時,發(fā)電機調定在額定電壓額率工況下運行。當發(fā)電機負載減少時,轉速加 快,隨之電壓上升,頻率增加,此電壓信號傳輸到微機處理器,處理器根據電壓上升的幅度 相應地給調節(jié)裝置5發(fā)出動作指令,調節(jié)油泵51工作,推動液壓活塞52的活塞桿521進行 伸縮。之后通過傳動機構53傳動動葉片連接軸54上,使葉片連接軸54沿軸心轉動并帶動 葉片31旋轉從而使葉片31的迎水面的面積進行改變,即葉片31與水流夾角的改變。使葉 片31與水流方向夾角減少,轉軸42的轉速減慢,發(fā)電機輸出電壓、頻率下降并恢復到額定 值。 反之液壓活塞52的活塞桿521進行反向移動,使葉片31與水流方向夾角增加,轉軸42的轉速就會增加,發(fā)電機輸出電壓、頻率上升并恢復到額定值,如此反復,最終使電機 電壓、頻率穩(wěn)定在額定值范圍運行。 在轉軸42上設置有調節(jié)箱IO,所述液壓活塞52、傳動機構53置于調節(jié)箱10中。 調節(jié)箱10可以防水,故可以保護液壓活塞52、傳動機構53。 為了增大發(fā)電的功率,設置的葉輪組件3為多個,各個葉輪組件3安裝在同一轉軸 42上。這樣各個葉輪組件3在水流沖擊作用下一起帶動轉軸42轉動,使轉軸42的扭力大 為增加,做發(fā)電的功率也大大地增加。所述葉輪組件3的個數根據實際的需要來設計。 為了使固定架1更加穩(wěn)定,在固定架1的首端、尾端分別各設有兩根牽引管16,兩 根牽引管16與主浮載管11構成三角形結構。為了使固定架1停浮在河道中,在三角形結 構上分別連接起固定作用的錨15。再有,設在固定架1的首端的兩根牽引管還具有排渣的 功能, 一般河道中都會有一些漂浮物, 一旦大量的漂浮物流進葉輪組件3上,很可能損壞組 件。故設置形成角度的牽引管16,一旦漂浮物流過來后,形成角度的牽引管16就行順著水 流將浮物流導走,而不會流進葉輪組件3中。 在固定架1上還設有可將空氣中的氧氣加入水中的增氧機17,增氧機17可采用表 曝機、羅茨風機或射流曝氣機等。在本實施例中采用射流曝氣機,其作用是將空風(氧氣) 壓入水中,增加水中含氧量,使水中的有機物在富氧環(huán)境下自然降解,改善機組所處水道的 水生態(tài)環(huán)境。特別是在大型的污水處理中,一般有比較大的水槽,本機組放置在水槽中,采 用增氧機17使得水中的有機物在富氧環(huán)境下自然降解,改善水質。 在平臺7上還設有可以收集油污的隔油隔渣池18。隔油隔渣池18是將油水混合 物(其它物質不得經其分離)根據油的密度一般小于水,而固體物密度一般大于水的原理 而設計。隔油隔渣池18—般分為多級,每級水面以下、沉渣箱以上開有過水孔,而油浮于水 面,使得水能從水孔中通過,而油浮在水上面,沒機會通過水孔,故經過水孔后的水可以直 接排出外界。浮于水面的油和沉于底箱的渣經定期打撈處理,較凈的水經過水孔進入下一 級,如此多級分離,最終得以無害排放。 在所述固定架1的首端、尾端分別設有可以與水流方向平行的方向舵19。為了使 水流以合適的角度進入葉輪組件做功,在固定架1的首端、尾端分別各設有方向舵19。方向 舵19的角度可通過轉動方向桿實現來調節(jié),在方向桿上設定位銷,一經調定,便可固定下 來。 在所述固定架1上還設有探測水深的水深探測器20。為了防止枯水季節(jié)時,葉輪 組件擱淺損壞,水深探測器20時刻將機組所處水道水位數據發(fā)回控制室。當水深達到緊界 水位時,水深探測器20將數據發(fā)回控制室并在儀表上顯示數據,然后立即進行報警。當水 深達到危急水位時,將自動發(fā)出緊急停機的信號,迫使機組自動停機,確保機組安全。 在固定架1上還設有剎車系統(tǒng)21,該剎車系統(tǒng)21包括有剎車油泵211、剎車油包 212、蓄電池213、剎車活塞組214、剎車片215、剎車盤216。為了防止不確定因素使主軸繼 續(xù)轉動,控制微機接收到停機信號的同時,向剎車油泵211、剎車油包212高壓側電磁閥繼 電開關電路同時釋放動作信號。 開關接通蓄電池213電源,剎車油泵211及剎車油包212高壓側電磁閥、剎車活塞 組214工作。剎車活塞組214推動剎車片215從兩側同時作用于剎車盤216。當活塞達到 壓力傳感器設定壓力時,傳感器使繼電開關失電釋放,剎車油泵211、剎車油包212的電磁閥停止工作,直到機組再次啟動或剎車信號解除。 在固定架1上還設有導航燈22,設置導航燈22主要為了提醒前方的航船,防止航 船撞上機組。 當然,本發(fā)電機組不僅僅包括上述的幾個組件,其還包括有能量轉換系統(tǒng)、調節(jié)控 制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、多機組連接定位系統(tǒng)、吊裝系統(tǒng)等等。 通過對本實用新型的實施,以獲得低能量密度——然而總量巨大的江河、海洋自 然水流中的能量,并提出一種易裝配、低造價,低運行費用、不破壞生態(tài)、無中間環(huán)節(jié)及其成 本、中間電能損耗少、可不斷向水體曝氣充氧的、無公害的環(huán)保型發(fā)電機組的構造、組合方法。
權利要求一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于包括有固定架(1),在固定架(1)上設有發(fā)電機(2),在固定架(1)下方依次設有多個能增加水流流量的集流器(6),在每個集流器(6)的出口端相應設有可在自然流水的驅動下轉動的葉輪組件(3),在所述的葉輪組件(3)和發(fā)電機(2)之間設有傳動機構(4),在所述傳動機構(4)上設有可調節(jié)葉輪組件(3)中葉片(31)的迎水面角度大小的調節(jié)裝置(5)。
2. 根據權利要求1所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述集流器(6)為錐形狀的殼體,其入水口端大于出水口端。
3. 根據權利要求1或2所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述固定架(1)包括有設在左、右兩邊的主浮載管(11)和將主浮載管(11)連接起來的橫向連接管(12),在主浮載管(11)上還設有將其它發(fā)電機組并聯于一體的并聯桿(111),在左、右兩主浮載管(1)上設有一平臺(7),在左、右兩主浮載管(11)下方橫向間隔設置有多個支架(13),在平臺(7)左、右側下方設有附浮載管(14),所述發(fā)電機(8)安裝在平臺(7)上,在固定架(1)上還設有導航燈(22)。
4. 根據權利要求3所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述傳動機構(4)包括有設在各個支架(13)的下端的多個軸承(41),一轉軸(42)穿過各個軸承(41),在轉軸(42)末端連接有將其它發(fā)電機組串聯起來的串聯軸(421),在轉軸(42)上還連接有將其它發(fā)電機組并聯起來的并聯軸(422),所述葉輪組件(3)安裝在轉軸(42)上,在發(fā)電機(2)與轉軸(42)之間連接有一將轉軸(42)的轉動力傳送到發(fā)電機(2)軸的連接軸(43),所述連接軸(43)與轉軸(42)、發(fā)電機(2)軸之間通過齒輪組傳動,在高速齒輪側設有剎車系統(tǒng)(21),該剎車系統(tǒng)(21)包括有剎車油泵(211)、剎車油包(212)、蓄電池(213)、剎車活塞組(214)、剎車片(215)、剎車盤(216)。
5. 根據權利要求3所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述調節(jié)裝置(5)包括有設在轉軸(42)上的調節(jié)油泵(51),調節(jié)油泵(51)的輸出管和輸入管連接到一液壓活塞(52)上,液壓活塞(52)上的活塞桿(521)通過一傳動機構(53)連接到葉輪組件(3)中的葉片連接軸(54)上并使葉片連接軸(54)轉動,葉片連接軸(54)上固定連接有葉片(31)。
6. 根據權利要求5所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于在轉軸(42)上設置有可防水的調節(jié)箱(IO),所述液壓活塞(52)、傳動機構(53)置于調節(jié)箱(10)中。
7. 根據權利要求6所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于所述葉輪組件(3)包括有葉片連接軸(54),葉片連接軸(54)分別連接固定有葉片(31),在葉片連接軸(54)的末端連接有加固圈(32),在葉片(31)迎水面的一側設有將加固圈(32)拉住的斜拉桿(33),斜拉桿(33)的一端連接在加固圈(32)上,另一端連接在轉軸(42)的斜拉圈(44)上。
8. 根據權利要求3所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于在所述固定架(1)的首端、尾端分別各設有兩根牽引管(16),兩根牽引管(16)與主浮載管(11)構成三角形結構,在三角形結構上分別連接起固定作用的錨(15),可以調節(jié)方向的方向舵(19)。
9. 根據權利要求3所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于在固定架(1)上還設有可將空氣中的氧氣加入水中的增氧機(17)、在平臺(7)上還設有可以收集油污的隔油隔渣池(18)的環(huán)保裝置。
10.根據權利要求3所述的一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其特征在于在所述固定架(1)上設有探測水深的水深探測器(20)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有環(huán)保功能的自然流水軸流式轉槳水力發(fā)電機組,其包括有固定架,在固定架上設有發(fā)電機,在固定架下方依次設有多個能增加水流流量的集流器,在每個集流器的出口端相應設有可在自然流水的驅動下轉動的葉輪組件,在所述的葉輪組件和發(fā)電機之間設有傳動機構,在所述傳動機構上設有可調節(jié)葉輪組件中葉片的迎水面角度大小的調節(jié)裝置。本實用新型主要應用于小型發(fā)電站上。
文檔編號F03B11/00GK201448178SQ20092005590
公開日2010年5月5日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權日2009年4月29日
發(fā)明者李德國 申請人:李德國